Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines zur Durchflussmengensteuerung eingesetzten Magnetventils einer landwirtschaftlichen Ausbringmaschine nach dem Oberbegriff des

Patentanspruchs 1 und ein System zum Ansteuern eines zur

Durchflussmengensteuerung eingesetzten Magnetventils einer landwirtschaftlichen Ausbringmaschine nach dem Oberbegriff des

Patentanspruchs 11.

Landwirtschaftliche Ausbringmaschinen, beispielsweise Feldspritzen, weisen üblicherweise stromlos geschlossene Ventile auf, welche zum Veranlassen einer Öffnungsbewegung des Ventilankers zu bestromen sind. Durch die Ventilbestromung wird ein Magnetfeld erzeugt, welches den Ventilanker in eine Offenstellung, in welcher das Magnetventil geöffnet ist, bewegt. Zum Veranlassen einer Schließbewegung des Ventilankers in Richtung des Ventilsitzes wird der Bestromungsvorgang wieder unterbrochen.

An die Magnetventile einer landwirtschaftlichen Ausbringmaschine werden hohe Anforderungen in Bezug auf die Lebensdauer gestellt. Für die im Spritzgestänge verbauten Magnetventile kann ein Lastkollektiv von 270 Mio. Schaltzyklen definiert sein. Hierbei wird zugrunde gelegt, dass eine Feldspritze über 6 Jahre zur Bearbeitung von etwa 15.000 ha eingesetzt wird, wobei die Magnetventile mit einer Frequenz von 25 Hz geschaltet werden.

In der Praxis hat sich herausgestellt, dass die die Lebensdauer begrenzende Schwachstelle von Magnetventilen landwirtschaftlicher Ausbringmaschinen üblicherweise der abdichtende der Bereich zwischen Ventilanker und Ventilsitz ist. Bei bekannten Magnetventilen wird mit einer Kreisfläche am stirnseitigen Endbereich des Ventilankers auf eine Ringfläche am Ventilsitz abgedichtet. Am Ventilanker kann dabei ein Dichtnippel angeordnet sein, welcher bei jedem Schließvorgang mit hoher Geschwindigkeit auf den Ventilsitz prallt. Da der Dichtnippel am Ventilanker und der Ventilsitz aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sind, kommt es sowohl am Dichtnippel als auch am Ventilsitz zu Einprägungen, Einkerbungen und anderen Verschließerscheinungen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, die Lebensdauer von Magnetventilen, welche zur Durchflussmengensteuerung an einer landwirtschaftlichen Ausbringmaschine eingesetzt werden, zu verlängern.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, wobei im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens während der Schließbewegung des Ventilankers in Richtung des Ventilsitzes eine Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilankers veranlasst wird.

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass der Verschleiß eines zur Durchflussmengensteuerung eingesetzten Magnetventils erheblich reduziert werden kann, wenn der Ventilanker kurz vor dem Auftreffen auf den Ventilsitz aktiv abgebremst wird. Durch die Reduzierung des Verschleißes wird außerdem erreicht, dass die beim Schalten des Magnetventils durch das Magnetventil fließende Menge an Spritzflüssigkeit über die Lebensdauer nicht oder nur unwesentlich variiert. Durch die Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilankers während der Schließbewegung prallt der Ventilanker mit einer geringeren Bewegungsgeschwindigkeit auf den Ventilsitz, sodass ein sanfterer Aufprall erreicht wird, ohne dass die Schließdauer wesentlich beeinflusst wird. Durch den sanfteren Aufprall verringert sich die Stoßbelastung am Ventilanker und am Ventilsitz, sodass die Lebensdauer des Magnetventils gesteigert wird.

Das Bestromen des Magnetventils zum Veranlassen der Öffnungsbewegung des Ventilankers erfolgt vorzugsweise in einer Öffnungsphase. In der Öffnungsphase wird das Magnetventil zum Veranlassen der Öffnungsbewegung des Ventilankers vorzugsweise mit einem Einschaltstrom bestromt. Das Bestromen des Magnetventils zum Halten des Ventilankers in einer Offenstellung erfolgt vorzugsweise in einer Haltephase. In der Haltephase wird das Magnetventil zum Halten des Ventilankers in der Offenstellung vorzugsweise mit einem Haltestrom bestromt. Das Unterbrechen oder Ändern des Bestromens des Magnetventils zum Veranlassen der Schließbewegung des Ventilankers erfolgt vorzugsweise in einer Schließphase. Zum Veranlassen der Schließbewegung des Magnetventils wird die Bestromung des Magnetventils mit dem Einschaltstrom und/oder dem Haltestrom vorzugsweise unterbrochen. Das Magnetventil weist vorzugsweise eine Spule auf, über welche ein Magnetfeld zum Bewegen des Ventilankers erzeugt werden kann. Das Magnetventil wird vorzugsweise zur Düsenschaltung im Spritzgestänge eingesetzt. Das Magnetventil wird vorzugsweise pulsweitenmoduliert (PWM) angesteuert. Das PWM-Magnetventil ist vorzugsweise unmittelbar vor einer Düse angeordnet. Das Bestromen des Magnetventils und das Unterbrechen oder Ändern des Bestromens des Magnetventils wird vorzugsweise von einer Steuerungseinrichtung der landwirtschaftlichen Ausbringmaschine veranlasst.

Es ist außerdem ein erfindungsgemäßes Verfahren vorteilhaft, bei welchem das Magnetventil zum Veranlassen der Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilankers während der Schließbewegung bestromt wird. In der Schließphase wird das Magnetventil vorzugsweise mit einem Abbremsstrom bestromt. Durch die Bestromung des Ventilankers mit dem Abbremsstrom während der Schließbewegung wird der Ventilanker aktiv abgebremst. Durch das Bestromen des Magnetventils mit dem Abbremsstrom während der Schließbewegung des Ventilankers wird ein Magnetfeld erzeugt, welches der Schließbewegung des Ventilankers entgegenwirkt, jedoch die Schließbewegung nicht unterbricht. Die Ventilankerabbremsung während der Schließbewegung ist abhängig von der Bestromungsintensität und der Dauer der Bestromung des Magnetventils mit dem Abbremsstrom während der Schließbewegung des Ventilankers.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass das Magnetventil eine Spule aufweist und das Bestromen des Magnetventils zum Halten des Ventilankers in der Offenstellung pulsweitenmoduliert erfolgt, wobei die negative Induktionsspannung der Spule beim pulsweitenmodulierten Bestromen des Magnetventils zum Halten des Ventilankers in der Offenstellung auf einen ersten Spannungsgrenzwert und beim Unterbrechen oder Ändern des Bestromens des Magnetventils zum Veranlassen der Schließbewegung des Ventilankers auf einen zweiten Spannungsgrenzwert begrenzt wird, wobei der Betrag des zweiten Spannungsgrenzwerts größer ist als der Betrag des ersten Spannungsgrenzwerts. Der Betrag des ersten Spannungsgrenzwerts kann beispielsweise bei 0,7 V liegen und/oder von einer Freilaufdiode vorgegeben werden. Der Betrag des zweiten Spannungsgrenzwerts kann beispielsweise zumindest der Versorgungsspannung entsprechen. Durch die Erhöhung der zulässigen Induktionsspannung beim Unterbrechen oder Ändern des Bestromens des Magnetventils zum Veranlassen der Schließbewegung des Ventilankers wird die Energie der Spule, welche zum Veranlassen der Öffnungsbewegung des Ventilankers und/oder zum Halten des Ventilankers in einer Offenstellung in die Spule eingebracht wurde, schnell abgebaut.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Magnetventil eine auf den Ventilanker wirkende Rückstellfeder auf und die Rückstellfeder verursacht oder unterstützt die Schließbewegung des Ventilankers. Die Kraft, mit welcher der Ventilanker auf den Ventilsitz aufschlägt, ist abhängig von der Federkraft der Rückstellfeder des Magnetventils. Die Federkraft der Rückstellfeder sorgt für oder unterstützt die Ankerbewegung während der Schließphase. Alternativ oder zusätzlich zu dem aktiven Abbremsen des Ventilankers während der Schließbewegung durch Bestromen des Magnetventils während der Schließbewegung des Ventilankers kann eine Rückstellfeder eingesetzt werden, deren Federkennlinie den Abbremsvorgang des Ventilankers während der Schließbewegung unterstützt. Das Magnetsystem des Magnetventils ist vorzugsweise einfach wirkend. Insbesondere ist kein magnetisierter Anker vorhanden, der eine Polarisation mitbringt, um das Magnetventil magnetisch zu schließen. Es ist bevorzugt, dass das Magnetventil ausschließlich über die Rückstellkraft der Rückstellfeder geschlossen wird. Die im Magnetventil erzeugbaren magnetischen Kräfte wirken vorzugsweise der Rückstellkraft der Rückstellfeder entgegen, unabhängig davon, ob die Spannung positiv oder negativ ist.

Es ist darüber hinaus ein erfindungsgemäßes Verfahren vorteilhaft, bei welchem ein zu erwartender Kontaktzeitpunkt, an welchem der Ventilanker ohne eine Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilankers während der Schließbewegung in Kontakt mit dem Ventilsitz kommt, ermittelt wird. Vorzugsweise wird der ermittelte zu erwartende Kontaktzeitpunkt bei der Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilankers während der Schließbewegung berücksichtigt. Das Ermitteln des zu erwartenden Kontaktzeitpunkts kann durch eine Berechnung erfolgen. Beim Ermitteln des zu erwartenden Kontaktzeitpunkts ist es also nicht zwangsläufig erforderlich, einen tatsächlichen Kontakt von Ventilanker und Ventilsitz zu berücksichtigen. Im Rahmen der Berechnung wird beispielsweise die Ankerbewegung oder die Ankerposition berechnet. Das Berechnen des zu erwartenden Kontaktzeitpunkts kann auch auf einem Korrelationszusammenhang zwischen dem Öffnungsverhalten und dem Schließverhalten des Magnetventils basieren. Beispielsweise kann die zum Öffnen des Magnetventils erforderliche Zeitdauer detektiert werden, um auf Grundlage der zum Öffnen des Magnetventils erforderlichen Zeitdauer die zum Schließen des Magnetventils erforderliche Zeitdauer zu berechnen. Zum Ermitteln der zum Öffnen des Magnetventils erforderlichen Zeitdauer kann der Strom während der Öffnungsphase analysiert werden. Auf Grundlage der zum Schließen des Magnetventils erforderlichen Zeitdauer kann dann der Zeitpunkt berechnet werden, zu welchem der Ventilanker durch die Schließbewegung in Kontakt mit dem Ventilsitz kommt. Bei dieser Berechnung kann eine den Fluiddruck und die Eigenschaften der Rückstellfeder berücksichtigende Korrelationsfunktion oder Korrelationstabelle verwendet werden, aus welcher der erwartete Kontaktzeitpunkt beim Schließen ausgelesen werden kann. Das Ermitteln des zu erwartenden Kontaktzeitpunkts wird vorzugsweise von einer Steuerungseinrichtung der landwirtschaftlichen Ausbringmaschine durchgeführt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein tatsächlicher Kontaktzeitpunkt ermittelt, an welchem der Ventilanker in Kontakt mit dem Ventilsitz kommt. Vorzugsweise wird der ermittelte tatsächliche Kontaktzeitpunkt bei der Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilankers während einer folgenden Schließbewegung berücksichtigt. Da die Schaltfrequenz des Magnetventils vorgegeben ist, kann über den ermittelten tatsächlichen Kontaktzeitpunkt ein geeigneter Bestromungszeitpunkt zum Abbremsen des Ventilankers während der Schließbewegung berechnet werden. Das Ermitteln des tatsächlichen Kontaktzeitpunkt wird vorzugsweise von einer Steuerungseinrichtung von der landwirtschaftlichen Ausbringmaschine durchgeführt.

Es ist ferner ein erfindungsgemäßes Verfahren vorteilhaft, bei welchem der tatsächliche Kontaktzeitpunkt durch Auswerten der zeitlichen Entwicklung der an dem Magnetventil anliegenden Spannung ermittelt wird. Die an dem Magnetventil anliegende Spannung wird also im Rahmen des Verfahrens detektiert, sodass über den detektierten zeitlichen Spannungsverlauf der tatsächliche Kontaktzeitpunkt bestimmt werden kann. Die Spannungsdetektion kann beispielsweise über eine Abtastung erfolgen.

In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Auswerten der zeitlichen Entwicklung der an dem Magnetventil anliegenden Spannung das Erfassen einer spezifischen Spannungsänderung in der zeitlichen Entwicklung der an dem Magnetventil anliegenden Spannung. Die spezifische Spannungsänderung, aus welcher man ableiten kann, dass der Ventilanker die Endlage eingenommen hat, kann ein Wendepunkt, eine spezifische Krümmung oder ein lokales Extremum, insbesondere ein Minimum oder ein Maximum, im zeitlichen Spannungsverlauf sein. Die spezifische Spannungsänderung kann auch ein abrupter temporärer Abfall oder Anstieg der an dem Magnetventil anliegenden Spannung sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Kontaktzeitpunkt eines anderen Magnetventils der landwirtschaftlichen Ausbringmaschine ermittelt, an welchem der Ventilanker des anderen Magnetventils in Kontakt mit dem Ventilsitz des anderen Magnetventils kommt. Vorzugsweise wird der ermittelte Kontaktzeitpunkt des anderen Magnetventils bei der Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilankers während der Schließbewegung berücksichtigt. Insbesondere, wenn die Magnetventile der landwirtschaftlichen Ausbringmaschine in einem vorgegebenen Muster aufeinander abgestimmt geschaltet werden, ist es ausreichend, den Kontaktzeitpunkt an einem Magnetventil zu bestimmen, sodass in Abhängigkeit dieses Kontaktzeitpunkts und unter Berücksichtigung des aufeinander abgestimmten Schaltverhaltens der übrigen Magnetventile ein geeigneter Bestromungszeitpunkt der übrigen Ventile zum Abbremsen der Ventilanker in der Schließphase ermittelt werden kann. Das Ermitteln des Kontaktzeitpunkts des anderen Magnetventils wird vorzugsweise von einer Steuerungseinrichtung der landwirtschaftlichen Ausbringmaschine durchgeführt.

Es ist ferner ein erfindungsgemäßes Verfahren vorteilhaft, bei welchem die Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilankers während der Schließbewegung zumindest in einem Schaltzyklus ausgesetzt wird und ein verzögerungsfreier Kontaktzeitpunkt ermittelt wird, an welchem der Ventilanker während des zumindest einen Schaltzyklus in Kontakt mit dem Ventilsitz kommt. Beim Ermitteln des verzögerungsfreien Kontaktzeitpunkts wird folglich ein tatsächlicher Kontakt von Ventilanker und Ventilsitz berücksichtigt. Vorzugsweise wird der ermittelte verzögerungsfreie Kontaktzeitpunkt bei der Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilankers während einer folgenden Schließbewegung berücksichtigt. Das Ermitteln des verzögerungsfreien Kontaktzeitpunkts wird vorzugsweise von einer Steuerungseinrichtung der landwirtschaftlichen Ausbringmaschine durchgeführt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch ein System der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Steuerungseinrichtung des erfindungsgemäßen Systems dazu eingerichtet ist, während der Schließbewegung des Ventilankers eine Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilankers durch einen Steuerungseingriff, insbesondere durch Veranlassen einer Bestromung des Magnetventils, zu verursachen. Das erfindungsgemäße System ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das Verfahren zum Ansteuern eines zur Durchflussmengensteuerung eingesetzten Magnetventils nach einer der vorstehend beschriebene Ausführungsformen auszuführen. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Systems wird somit zunächst auf die Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems weist das Magnetventil eine Spule auf und die Steuerungseinrichtung ist dazu eingerichtet, das Magnetventil zum Halten des Ventilankers in der Offenstellung pulsweitenmoduliert zu bestromen und die negative Induktionsspannung der Spule beim pulsweitenmodulierten Bestromen des Magnetventils zum Halten des Ventilankers in der Offenstellung auf einen ersten Spannungsgrenzwert und beim Unterbrechen oder Ändern des Bestromens des Magnetventils zum Veranlassen der Schließbewegung des Ventilankers auf einen zweiten Spannungsgrenzwert zu begrenzen, wobei der Betrag des zweiten Spannungsgrenzwerts höher ist als der Betrag des ersten Spannungsgrenzwerts. Durch die Erhöhung der zulässigen Induktionsspannung beim Unterbrechen oder Ändern des Bestromens des Magnetventils zum Veranlassen der Schließbewegung des Ventilankers wird die Energie der Spule, welche zum Veranlassen der Öffnungsbewegung des Ventilankers und/oder zum Halten des Ventilankers in einer Offenstellung in die Spule eingebracht wurde, schnell abgebaut.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems weist das Magnetventil eine auf den Ventilanker wirkende Rückstellfeder auf. Die Rückstellfeder ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Schließbewegung des Ventilankers zu verursachen oder zu unterstützen. Die Rückstellfeder kann eine Schraubenfeder sein und eine progressive, lineare oder degressive Federkennlinie aufweisen. Die Federkennlinie kann eine Knickstelle aufweisen. Die Rückstellfeder kann vorgespannt sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, einen zu erwartenden Kontaktzeitpunkt zu ermitteln, an welchem der Ventilanker ohne eine Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilankers während der Schließbewegung in Kontakt mit dem Ventilsitz kommt. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, einen tatsächlichen Kontaktzeitpunkt zu ermitteln, an welchem der Ventilanker in Kontakt mit dem Ventilsitz kommt. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, einen Kontaktzeitpunkt eines anderen Magnetventils der landwirtschaftlichen Ausbringmaschine zu ermitteln, an welchem der Ventilanker des anderen Magnetventils in Kontakt mit dem Ventilsitz des anderen Magnetventils kommt. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, einen verzögerungsfreien Kontaktzeitpunkt zu ermitteln, an welchem der Ventilanker während des zumindest einen Schaltzyklus, in dem die Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilankers während der Schließbewegung ausgesetzt wird, in Kontakt mit dem Ventilsitz kommt. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, den ermittelten zu erwartenden Kontaktzeitpunkt, den ermittelten tatsächlichen Kontaktzeitpunkt, den ermittelten Kontaktzeitpunkt des anderen Magnetventils und/oder den ermittelten verzögerungsfreien Kontaktzeitpunkt bei der Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilankers während der Schließbewegung zu berücksichtigen. Die Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, den tatsächlichen Kontaktzeitpunkt durch Auswerten der zeitlichen Entwicklung der an dem Magnetventil anliegenden Spannung zu ermitteln. Die an dem Magnetventil anliegende Spannung kann mittels einer Abtastung ermittelt werden. Die Steuerungseinrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, beim Auswerten der zeitlichen Entwicklung der an dem Magnetventil anliegenden Spannung eine spezifische Spannungsänderung in dem zeitlichen Verlauf der an dem Magnetventil anliegenden Spannung zu erfassen.

Nachfolgend wird ein weiteres Verfahren zum Ansteuern eines Magnetventils eines Spritzgestänges einer landwirtschaftlichen Ausbringmaschine beschrieben, welches unabhängig von den zuvor genannten Erfindungsaspekten ist. Alternativ kann das Verfahren auch einzelne der zuvor genannten Erfindungsaspekte verwirklichen. Das Verfahren zum Ansteuern des Magnetventils des Spritzgestänges der landwirtschaftlichen Ausbringmaschine umfasst die Schritte:

Einprägen eines Einschaltstroms in das Magnetventil der landwirtschaftlichen Ausbringmaschine zum Veranlassen einer Bewegung eines Ventilankers des Magnetventils von einer Geschlossenstellung in eine Offenstellung; und

Einprägen eines Haltestroms in das Magnetventil zum Halten des Ventilankers in der Offenstellung, wobei der Haltestrom geringer sein kann als der Einschaltstrom.

Das Verfahren ist vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit durch das Magnetventil durch eine Anpassung des Fluiddrucks der Spritzflüssigkeit in einem mit dem Magnetventil verbundenen Leitungsabschnitt des Spritzgestänges erfolgt, währenddessen der Ventilanker durch Einprägen des Haltestroms in der Offenstellung gehalten wird. In der Geschlossenstellung des Ventilankers ist der Durchfluss von Spritzflüssigkeit durch das Magnetventil gesperrt. In der Offenstellung des Ventilankers ist der Durchfluss von Spritzflüssigkeit durch das Magnetventil freigegeben.

Vorzugsweise wird der Ventilanker während des Ausführens von Parallelfahrten auf einer landwirtschaftlichen Nutzfläche durch die Einprägung des Haltestroms konstant in der Offenstellung gehalten, wobei die Einstellung der Durchflussmenge und somit auch die Einstellung der Ausbringmenge an Spritzflüssigkeit über ein Verändern des Fluiddrucks im Spritzgestänge erfolgt. Bei Wendevorgängen im Vorgewende kann das Magnetventil geschlossen werden, um eine Fehlapplikation der Spritzflüssigkeit zu vermeiden. Das darauffolgende Öffnen des Magnetventils für den Ausbringvorgang in der benachbarten Fahrgasse erfolgt wieder über die Einprägung eines Einschaltstroms und das Offenhalten des Magnetventils erfolgt wieder über die Einprägung eines Haltestroms.

Die Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit durch das Magnetventil kann durch eine Druckerhöhung in dem mit dem Magnetventil verbundenen Leitungsabschnitt des Spritzgestänges gesteigert werden. Ferner kann die Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit durch das Magnetventil durch eine Druckverringerung in dem mit dem Magnetventil verbundenen Leitungsabschnitt des Spritzgestänges reduziert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Einprägen des Einschaltstroms in das Magnetventil eine Einschaltspannung an eine Magnetspule des Magnetventils angelegt. Vorzugsweise wird zum Einprägen des Haltestroms in das Magnetventil eine Haltespannung an die Magnetspule des Magnetventils angelegt. Die Haltespannung ist vorzugsweise geringer als die Einschaltspannung.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Einprägen des Einschaltstroms in das Magnetventil während einer Öffnungsphase. Das Einprägen des Haltestroms in das Magnetventil erfolgt vorzugsweise während einer Haltephase. Die Haltephase folgt unmittelbar auf die Öffnungsphase. Die Spannungen zur Erzeugung der Ströme können konstant oder pulsweitenmoduliert (PWM) sein.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes System in einer schematischen Darstellung, wobei sich der Ventilanker des Magnetventils in einer Geschlossenstellung befindet;

Fig. 2 das in der Fig. 1 abgebildete System in einer schematischen Darstellung, wobei sich der Ventilanker des Magnetventils in einer Offenstellung befindet;

Fig. 3 das in der Fig. 1 abgebildete System in einer schematischen Darstellung, wobei der Ventilanker des Magnetventils eine Schließbewegung ausführt;

Fig. 4 die zeitlichen Verläufe der an einem Magnetventil anliegenden Spannung und des durch das Magnetventil fließenden Stroms sowie die daraus resultierende Ankerbewegung und Ankergeschwindigkeit ohne eine Ankerabbremsung vor dem Ventilsitz; und

Fig. 5 die zeitlichen Verläufe der an einem Magnetventil anliegenden Spannung und des durch das Magnetventil fließenden Stroms sowie die daraus resultierende Ankerbewegung und Ankergeschwindigkeit mit einer Ankerabbremsung vor dem Ventilsitz.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein System 10 zum Ansteuern eines zur Durchflussmengensteuerung eingesetzten Magnetventils 12 einer landwirtschaftlichen Ausbringmaschine, nämlich einer Feldspritze. Das dargestellte Magnetventil 12 ist in einem Fluidkreislauf der landwirtschaftlichen Ausbringmaschine angeordnet, wobei das Magnetventil 12 unmittelbar vor einer Düse positioniert sein kann. Die Düse und das Magnetventil 12 können eine Ventil-Düsen-Einheit bilden. In dem Fluidkreislauf der landwirtschaftlichen Ausbringmaschine ist eine Mehrzahl von entsprechenden Ventil-Düsen-Einheiten angeordnet, über welche Spritzflüssigkeit F auf eine landwirtschaftliche Nutzfläche ausgebracht werden kann.

Das Magnetventil 12 ist über eine Leitung 14 mit einer Steuerungseinrichtung 16 des Systems 10 verbunden. Über die Steuerungseinrichtung 16 kann das Magnetventil 12 geöffnet und geschlossen werden.

Das Magnetventil 12 weist einen Flüssigkeitseinlass 18 und einen Flüssigkeitsauslass 20 auf. In dem Durchgang zwischen dem Flüssigkeitseinlass 18 und dem Flüssigkeitsauslass 20 befindet sich ein Ventilanker 24, welcher über ein durch die Spule 22 erzeugtes Magnetfeld bewegt werden kann. An einer Stirnseite des Ventilankers 24 ist eine Rückstellfeder 28 angeordnet, wobei sich die Rückstellfeder 28 an einem Abschnitt des Gehäuses 30 des Magnetventils 12 abstützt.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Zustand wird das Magnetventil 12 nicht bestromt, sodass die Rückstellfeder 28 eine Stirnseite des Ventilankers 24 auf einen Ventilsitz 26 drückt, sodass der Durchgang zwischen dem Flüssigkeitseinlass 18 und dem Flüssigkeitsauslass 20 gesperrt ist.

Über die Steuerungseinrichtung 16 kann das Magnetventil 12 derart bestromt werden, dass das von der Spule 22 erzeugte Magnetfeld eine Öffnungsbewegung des Ventilankers 24 veranlasst. Zum Veranlassen der Öffnungsbewegung ist es erforderlich, dass das von der Spule 22 erzeugte Magnetfeld eine Öffnungskraft auf den Ventilanker 24 aufbringt, welche größer ist als die Rückstellkraft der Rückstellfeder 28.

Die Fig. 2 zeigt das Magnetventil 12 in einem geöffneten Zustand. Durch Bestromen des Magnetventils 12 mit einem Einschaltstrom wurde also eine Öffnungsbewegung des Ventilankers 24 verursacht. Durch Bestromen des Magnetventils 12 mit einem Haltestrom wird der Ventilanker 24 in einer Offenstellung gehalten, in welcher das Magnetventil 12 geöffnet ist. In dem geöffneten Zustand des Magnetventils 12 ist der Durchgang zwischen dem Flüssigkeitseinlass 18 und dem Flüssigkeitsauslass 20 freigegeben, sodass Spritzflüssigkeit F über die hinter dem Magnetventil 12 positionierte Düse ausgebracht werden kann. Die Fig. 3 zeigt das System 10, nachdem das Bestromen des Magnetventils 12 mit dem Haltestrom zum Veranlassen einer Schließbewegung S des Ventilankers 24 in Richtung des Ventilsitzes 26 unterbrochen wurde. Durch die Unterbrechung der Bestromung wird das Magnetfeld der Spule 22 aufgelöst, sodass die Rückstellfeder 28 den Ventilanker 24 in Richtung des Ventilsitzes 26 bewegt.

Um den Verschleiß an dem Magnetventil 12 zu reduzieren, wird der Ventilanker 24 kurz vor dem Auftreffen auf den Ventilsitz 26 aktiv abgebremst. Die Steuerungseinrichtung 16 veranlasst eine Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit v des Ventilankers 24 während der Schließbewegung S, bevor der Ventilanker 24 den Ventilsitz 26 erreicht. Dies erfolgt dadurch, dass das Magnetventil 12 während der Schließbewegung S bestromt wird, sodass durch die Spule 22 ein Magnetfeld erzeugt wird, welches der Schließbewegung S des Ventilankers 24 entgegenwirkt. Das durch die Spule 22 erzeugte Magnetfeld ist jedoch nicht derart ausgeprägt, dass die Schließbewegung S unterbrochen wird, sondern sorgt lediglich für eine Abbremsung des Ventilankers 24 während der Schließbewegung S. Durch die Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit v des Ventilankers 24 prallt der Ventilanker 24 mit einer geringeren Bewegungsgeschwindigkeit v auf den Ventilsitz 26, sodass ein sanfterer Aufprall erreicht wird. Durch den sanfteren Aufprall verringert sich die Stoßbelastung am Ventilanker 24 und am Ventilsitz 26, sodass die Lebensdauer des Magnetventils 12 gesteigert wird.

Die Fig. 4 zeigt Verläufe der an einem Magnetventil anliegenden Spannung U und des durch das Magnetventil fließenden Stroms I sowie die daraus resultierende Ankerbewegung s und Ankergeschwindigkeit v über die Zeit t ohne die zuvor beschriebene Abbremsung des Ventilankers 24 vor Erreichen des Ventilsitzes 26. Die Fig. 5 zeigt entsprechende Spannungs- und Stromverläufe U, I sowie die daraus resultierende Ankerbewegung s und Ankergeschwindigkeit v, wenn eine Ankerabbremsung vor Erreichen des Ventilsitzes erfolgt.

Beide Figuren zeigen, dass das Bestromen des Magnetventils 12 zum Veranlassen der Öffnungsbewegung des Ventilankers 24 in einer Öffnungsphase to erfolgt. In der Öffnungsphase to wird eine Spannung U an das Magnetventil 12 angelegt, sodass Strom I in das Magnetventil 12 eingeprägt wird. Durch das von der Spule 22 erzeugte Magnetfeld führt der Ventilanker 24 eine Bewegung entlang des Ankerwegs s aus. Die Ankergeschwindigkeit v nimmt während der Öffnungsphase to zu, da der Ventilanker 24 während der Öffnungsbewegung zunehmend beschleunigt wird. Nach Erreichen der Endposition wird das Magnetventil 12 weiterhin bestromt, um den Ventilanker 24 in einer Haltephase tn in der Offenstellung zu halten. Während der Öffnungsbewegung kann ein Abbremsen des Ventilankers 24 verursacht werden, damit die Endlage im geöffneten Zustand sanfter von dem Ventilanker 24 eingenommen wird. Die Bestromung mit dem Einschaltstrom kann beispielsweise kurz vor dem Erreichen der Endlage während der Öffnungsbewegung des Ventilankers 24 unterbrochen werden.

Zum Schließen des Magnetventils 12 wird das Bestromen des Magnetventils 12 unterbrochen, sodass der Ventilanker 24 in einer Schließphase ts eine Schließbewegung ausführt. Durch eine Erhöhung der zulässigen Induktionsspannung beim Unterbrechen der Bestromung erfolgt ein schneller Energieabbau in der Spule 22 und somit eine zügige Auflösung des Magnetfeldes. In der Schließphase ts wird der Ventilanker 24 durch die Rückstellfeder 28 beschleunigt, bis der Ventilanker 24 auf den Ventilsitz 26 aufprallt und somit die Schließphase ts beendet wird. In der nachfolgenden Geschlossenphase to ist der Ventilanker 24 in Kontakt mit dem Ventilsitz 26, sodass keine Flüssigkeit durch das Magnetventil 12 strömen kann.

Die Fig. 5 zeigt das Abbremsen des Ventilankers 24 in der Schließphase ts. In der Schließphase ts wird eine Bremsspannung UB an das Magnetventil 12 angelegt, sodass es zur Einprägung eines Bremsstroms IB kommt. Das von der Spule 22 erzeugte Magnetfeld sorgt für eine Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit v des Ventilankers 24 während der Schließbewegung, bevor der Ventilanker 24 den Ventilsitz 26 erreicht. Auf diese Weise wird die Aufprallgeschwindigkeit des Ventilankers 24 auf den Ventilsitz 26 verringert, wodurch die Lebensdauer des Magnetventils 12 erheblich gesteigert wird.

Damit die Bremsspannung UB kurz vor Auftreffen des Ventilankers 24 auf den Ventilsitz 26 an das Magnetventil 12 angelegt werden kann, ermittelt die Steuerungseinrichtung 16 des Systems 10 den zu erwartenden Kontaktzeitpunkt, an welchem der Ventilanker 24 ohne eine Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit V des Ventilankers 24 während der

Schließbewegung S in Kontakt mit dem Ventilsitz 26 kommen würde. Ausgehend von diesem zu erwartenden Kontaktzeitpunkt veranlasst die

Steuerungseinrichtung 16 das Anlegen der Bremsspannung UB ausreichend frühzeitig, damit eine beabsichtigte Verringerung der Ankergeschwindigkeit v noch vor Auftreffen des Ventilankers 24 auf den Ventilsitz 26 umgesetzt werden kann.

Bezugszeichenliste

10 System

12 Magnetventil

14 Leitung

16 Steuerungseinrichtung

18 Flüssigkeitseinlass

20 Flüssigkeitsauslass

22 Spule

24 Ventilanker

26 Ventilsitz

28 Rückstellfeder

30 Gehäuse

F Spritzflüssigkeit

I Stromstärke

IB Bremsstrom

S Schließbewegung s Ankerweg t Zeit tc Geschlossenphase to Öffnungsphase tn Haltephase ts Schließphase

U Spannung

UB Bremsspannung v Ankergeschwindigkeit