Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Betriebs eines zur Durchflussmengensteuerung eingesetzten Magnetventils einer landwirtschaftlichen Streumaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Verfahren zum Betreiben von mehreren zur Durchflussmengensteuerung eingesetzten Magnetventilen einer landwirtschaftlichen Ausbringmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 13 und eine landwirtschaftliche Ausbringmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 15.

Magnetventile von landwirtschaftlichen Ausbringmaschinen, wie beispielsweise Feldspritzen, weisen üblicherweise fertigungsbedingte Toleranzen auf. Die Toleranzen können beispielsweise die Querschnittsfläche der Ventilöffnungen, den Hub des Ventilankers, die Induktivität und den Widerstand der Spule und die Reibung am Ventilanker betreffen. Während der Durchflussmengensteuerung werden die Magnetventile in geeigneter Weise bestromt, wobei durch das Bestromen eines Magnetventils eine Bewegung des Ventilankers veranlasst wird. Die Toleranzen der Magnetventile können einen erheblichen Einfluss auf die Menge des zu den Ausbringelementen der landwirtschaftlichen Ausbringmaschine geförderten Ausbringflüssigkeit haben. Die fertigungsbedingten Toleranzen der Magnetventile führen also zu Abweichungen zwischen der beabsichtigten Ausbringmenge und der tatsächlichen Ausbringmenge während eines Ausbringvorgangs.

Aufgrund der Vielzahl von Öffnungs- und Schließbewegungen des Ventilankers kommt es bei Magnetventilen, welche pulsweitenmoduliert oder pulsweitenfrequenzmoduliert bestromt werden, zu besonders hohen Abweichungen zwischen der beabsichtigten Ausbringmenge und der tatsächlichen Ausbringmenge während eines Ausbringvorgangs. Bei großen Leitungslängen, wie es beispielsweise bei Feldspritzen der Fall ist, bestehen zusätzlich Spannungsunterschiede zwischen den einzelnen Magnetventilen. Im Betrieb wirkt sich dies ebenfalls auf den Volumenstrom aus. Die Druckschrift EP 2 227 949 B9 beschreibt ein Kalibrierverfahren zur Kompensation von fertigungsbedingten Toleranzen bei Magnetventilen. Im Rahmen der Kalibrierung werden elektrische Prozessgrößen, wie beispielsweise das Tastverhältnis eines PWM-Signals angepasst, um die fertigungsbedingten Toleranzen auszugleichen. Zur Kalibrierung sind ventilspezifische Messungen zu Durchlassmengen oder Druckverhältnissen erforderlich. Der Kalibrierung wird also der Einfluss der Bestromung auf die tatsächliche Durchflussregulierung zugrunde gelegt. Eine derartige Ventilkalibrierung ist jedoch vergleichsweise zeitaufwendig und teilweise ungenau.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, den Einfluss von fertigungsbedingten Toleranzen von Magnetventilen auf die Genauigkeit bei der Durchflussmengensteuerung an landwirtschaftlichen Ausbringmaschinen zu reduzieren.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, wobei im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die zeitliche Entwicklung des während des Regelungsvorgangs durch das Magnetventil fließenden Stroms ermittelt wird. Unter Berücksichtigung der ermittelten zeitlichen Entwicklung des während des Regelungsvorgangs durch das Magnetventil fließenden Stroms wird dann eine ventilspezifische Bestromungsvorgabe für den geregelten Betrieb des Magnetventils ermittelt.

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass über die ventilspezifische Bestromungsvorgabe der Einfluss von Fertigungstoleranzen auf das Verhalten und den Betrieb des Magnetventils ausgeglichen werden können. Es sind somit keine ventilspezifischen Messungen zu Durchlassmengen oder Druckverhältnissen zur Ventilregelung erforderlich. Der Einfluss von fertigungsbedingten Toleranzen eines Magnetventils auf die Durchflussmenge wird somit im Rahmen des Regelungsvorgangs eliminiert oder zumindest erheblich reduziert.

Das Ermitteln der zeitlichen Entwicklung des während des Regelungsvorgangs durch das Magnetventil fließenden Stroms erfolgt vorzugsweise durch eine Steuerungseinrichtung der Ausbringmaschine. Das Ermitteln der ventilspezifischen Bestromungsvorgabe erfolgt vorzugsweise ebenfalls durch die Steuerungseinrichtung der Ausbringmaschine. Die zeitliche Entwicklung des durch das Magnetventil fließenden Stroms kann über eine Stromstärken- Abtastung erfolgen.

Das Magnetventil kann beispielsweise zur Düsenschaltung eingesetzt werden. Die landwirtschaftliche Ausbringmaschine kann beispielsweise eine Feldspritze sein. Vorzugsweise weist die landwirtschaftliche Ausbringmaschine eine Vielzahl von Magnetventilen auf, deren Betrieb mittels des Verfahrens geregelt wird.

Wenn der Betrieb eines stromlos geschlossenen Magnetventils geregelt wird, wird durch das Bestromen des Magnetventils während des Regelungsvorgangs eine Öffnungsbewegung des Ventilankers verursacht. Wenn der Betrieb eines stromlos geöffneten Magnetventils geregelt wird, wird durch das Bestromen des Magnetventils während des Regelungsvorgangs eine Schließbewegung des Ventilankers verursacht.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Bestromen des Magnetventils in dem geregelten Betrieb des Magnetventils unter Einhaltung der ermittelten ventilspezifischen Bestromungsvorgabe. Wenn die Bestromungsvorgabe während des Bestromens des Magnetventils eingehalten wird, werden die Einflüsse der fertigungsbedingten Toleranzen des Magnetventils auf die Durchflussregulierung eliminiert oder zumindest reduziert. Beim Bestromen des Magnetventils unter Einhaltung der ermittelten ventilspezifischen Bestromungsvorgabe kann somit beispielsweise der Einfluss einer fertigungsbedingten Hublängenabweichung des Ventilankers auf die Durchflussregulierung reduziert werden. Alternativ oder zusätzlich kann durch die Einhaltung der ermittelten ventilspezifischen Bestromungsvorgabe der Einfluss einer fertigungsbedingten Induktivitätsabweichung oder einer fertigungsbedingten Widerstandsabweichung der Spule ausgeglichen werden. Ferner kann der Einfluss einer zu hohen oder zu geringen Reibung am Ventilanker auf die Durchflussregulierung durch die Einhaltung der ermittelten ventilspezifischen Bestromungsvorgabe ausgeglichen werden. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die ermittelte zeitliche Entwicklung des während des Regelungsvorgangs durch das Magnetventil fließenden Stroms zum Erfassen eines Endlageeinnahmezeitpunkts ausgewertet. Zu dem Endlageeinnahmezeitpunkt nimmt der Ventilanker während des Regelungsvorgangs nach einer durch die Bestromung verursachten Bewegung eine Endlage ein. Beim Ermitteln der ventilspezifischen Bestromungsvorgabe für den geregelten Betrieb des Magnetventils wird dann der erfasste Endlageeinnahmezeitpunkt berücksichtigt. In der Endlage kann ein Anschlägen des Ventilankers an einer Anschlagsfläche erfolgen. Wenn der Ventilanker in der Endlage an einer Anschlagsfläche anschlägt, kann dieser Anschlag über eine Auswertung des zeitlichen Stromverlaufs detektiert werden. Durch die ventilspezifische Bestromungsvorgabe können die Zeitpunkte, zu welchen das Magnetventil vollständig geöffnet oder geschlossen ist, korrigiert werden, sodass fertigungsbedingte Toleranzen am Magnetventil ausgeglichen werden. Die ventilspezifische Bestromungsvorgabe sorgt dafür, dass der Ventilanker während des Betriebs die Endlage innerhalb eines Toleranzzeitfensters um die gewünschten Zeitpunkte herum einnimmt, sodass eine präzise Ventilsteuerung umgesetzt werden kann. Der Ventilanker kann zwei Endlagen einnehmen, eine Offenstellung, in welcher das Magnetventil vollständig geöffnet ist, und eine Geschlossenstellung, in welcher das Magnetventil vollständig geschlossen ist. Wenn der Betrieb eines stromlos geschlossenen Magnetventils geregelt wird, befindet sich das Magnetventil zu dem ermittelten Endlageeinnahmezeitpunkt in einem vollständig geöffneten Zustand. Wenn der Betrieb eines stromlos geöffneten Magnetventils geregelt wird, befindet sich das Magnetventil zu dem ermittelten Endlageeinnahmezeitpunkt in einem vollständig geschlossenen Zustand.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Auswerten der ermittelten zeitlichen Entwicklung des während des Regelungsvorgangs durch das Magnetventil fließenden Stroms das Identifizieren einer spezifischen Stromstärkenänderung in der zeitlichen Entwicklung des während des Regelungsvorgangs durch das Magnetventil fließenden Stroms. Die spezifische Stromstärkenänderung, 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 Stromverlauf sein. Die spezifische Stromstärkenänderung kann auch ein abrupter, temporärer Abfall oder Anstieg des durch das Magnetventil fließenden Stroms sein. Wenn die Abtastrate bei der Ermittlung der zeitlichen Entwicklung des durch das Magnetventil fließenden Stroms zu gering ist, um die spezifische Änderung, beispielsweise das lokale Minimum, zu erfassen, kann anhand der gegebenen Messpunkte die Kurve approximiert werden, wenn der qualitative Kurvenverlauf der Steuerungseinrichtung bekannt ist.

Es ist darüber hinaus ein erfindungsgemäßes Verfahren bevorzugt, bei welchem die zeitliche Entwicklung der an dem Magnetventil anliegenden Spannung zum Erfassen eines Endlageeinnahmezeitpunkts, zu welchem der Ventilanker während des Regelungsvorgangs nach einer durch eine Bestromungsunterbrechung verursachten Bewegung eine Endlage einnimmt, ausgewertet wird. Beim Ermitteln der ventilspezifischen Bestromungsvorgabe für den geregelten Betrieb des Magnetventils wird vorzugsweise der auf diese Weise erfasste Endlageeinnahmezeitpunkt berücksichtigt. Das Auswerten der ermittelten zeitlichen Entwicklung der an dem Magnetventil anliegenden Spannung umfasst vorzugsweise das Identifizieren einer spezifischen Spannungsänderung in der zeitlichen Entwicklung der während des Regelungsvorgangs 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 Spannungsverlauf sein. Die spezifische Spannungsänderung kann auch ein abrupter, temporärer Abfall oder Anstieg der an dem Magnetventil anliegenden Spannung sein.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Bestromungsstartzeitpunkt ermittelt, zu welchem die Bestromung des Magnetventils während des Regelungsvorgangs zum Veranlassen der Bewegung des Ventilankers gestartet wird. Beim Ermitteln der ventilspezifischen Bestromungsvorgabe für den geregelten Betrieb des Magnetventils wird der ermittelte Bestromungsstartzeitpunkt berücksichtigt. Bei stromlos geschlossenen Ventilen bezieht sich der Bestromungsstartzeitpunkt auf eine Bestromung, welche eine Öffnungsbewegung des Ventilankers veranlasst. Bei stromlos geschlossenen Ventilen bezieht sich der Bestromungsstartzeitpunkt auf eine Bestromung, welche eine Schließbewegung des Ventilankers veranlasst. Der Bestromungsstartzeitpunkt ist der Zeitpunkt, an welchem eine Spannung an das Magnetventil angelegt wird, um eine Stromeinprägung und somit eine Ankerbewegung zu verursachen.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine ventilspezifische Anzugszeit des Ventilankers auf Grundlage des ermittelten Bestromungsstartzeitpunkts und des ermittelten Endlageeinnahmezeitpunkts ermittelt, wobei die Anzugszeit die Zeitdauer zwischen dem Bestromungsstartzeitpunkt und dem Endlageeinnahmezeitpunkt betrifft. Beim Ermitteln der ventilspezifischen Bestromungsvorgabe für den geregelten Betrieb des Magnetventils wird die ermittelte ventilspezifische Anzugszeit des Ventilankers berücksichtigt. Im pulsweitenmodulierten Betrieb oder im pulsweitenfrequenzmodulierten Betrieb wirkt sich die Anzugszeit besonders auf die Genauigkeit des Durchflussvolumenstroms aus. Die Ansteuerung des Magnetventils während der Öffnungsphase erfolgt in diesem Fall über ein hochfrequentes PWM-Signal. Wenn die Anzugszeit zu kurz oder zu lang ist, ist eine Verringerung oder Erhöhung des Tastverhältnisses bzw. des Duty Cycle während der Anzugszeit erforderlich, um die Abweichung der tatsächlichen Anzugszeit des Magnetventils von einer Soll-Anzugszeit zu korrigieren. Initial sollte ein Tastverhältnis eingestellt werden, welches kleiner als 100 % ist, sodass in beide Richtungen eine ausreichende Regelreserve vorhanden ist. Beispielsweise kann ein sinnvolles initiales Tastverhältnis bei 16 kHz Grundfrequenz 80 % betragen. Der Durchfluss kann somit durch eine Anpassung des Tastverhältnisses in beide Richtungen angepasst werden. Im Rahmen der Anzugszeitermittlung wird die Dauer zwischen dem Einschalten der Spannung und dem Erreichen der Ankerendlage bestimmt. Der Zeitpunkt des Einschaltens der Spannung wird von der Steuerungseinrichtung vorgegeben und ist somit bekannt. Das Erreichen der Endlage des Ventilankers wird durch den charakteristischen Stromverlauf erkannt. Es kann ausreichen, die Anzugszeit während nur eines Schaltvorgangs des Magnetventils zu ermitteln. Es ist auch möglich, die Anzugszeit über eine vorgegebene Anzahl an Schaltvorgängen zu mitteln. In diesem Fall kann eine mittlere Anzugszeit durch eine Mittelwertbildung über mehrere Schaltvorgänge von der Steuerungseinrichtung berechnet werden. Insbesondere im Fall von Unregelmäßigkeiten oder Streuungen bei den Anzugszeiten eines Magnetventils kann durch die Mittelwertbildung der Einfluss der variierenden Anzugszeiten auf die Durchflussmengenregulierung reduziert werden. Die Ermittlung der Anzugszeit kann auch während oder erst nach einem abgeschlossenen Schaltvorgang erfolgen. Insbesondere bei einem verrauschten Signal ist die Anzugszeitermittlung während oder nach einem abgeschlossenen Schaltvorgang vorteilhaft.

Das Verfahren wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass durch die Einhaltung der Bestromungsvorgabe in dem geregelten Betrieb des Magnetventils die auf die ventilspezifische Anzugszeit zurückgehende Abweichung der Durchflussmenge in Bezug auf eine sich bei einer Soll- Anzugszeit ergebende Soll-Durchflussmenge ausgeglichen wird. Die Bestromungsvorgabe kann beispielsweise geänderte

Bestromungsstartzeitpunkte oder eine geänderte Stromeinprägung während der Anzugszeit betreffen. Beispielsweise kann die Bestromungsvorgabe eine verstärkte oder eine abschwächte Stromeinprägung während der Anzugzeit vorgeben, sodass die Ankerbewegung verzögert oder beschleunigt wird. Über die Anpassung der Anzugszeit eines Magnetventils kann die Soll-Durchflussmenge also trotz fertigungsbedingter Toleranzen vergleichsweise präzise eingehalten werden. Die Soll-Anzugszeit kann ein Mittelwert von Anzugszeiten mehrerer anderer Magnetventile sein. Die Soll-Anzugszeit kann auch von einem anderen Referenzventil vorgegeben werden.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Bestromungsunterbrechungszeitpunkt ermittelt, zu welchem die Bestromung des Magnetventils während des Regelungsvorgangs zum Veranlassen einer Bewegung des Ventilankers unterbrochen wird. Beim Ermitteln der ventilspezifischen Bestromungsvorgabe für den geregelten Betrieb des Magnetventils wird der ermittelte Bestromungsunterbrechungszeitpunkt berücksichtigt. Bei stromlos geschlossenen Ventilen bezieht sich der Bestromungsunterbrechungszeitpunkt auf eine Bestromungsunterbrechung, welche eine Schließbewegung des Ventilankers veranlasst. Bei stromlos geöffneten Ventilen bezieht sich der Bestromungsunterbrechungszeitpunkt auf eine Bestromungsunterbrechung, welche eine Öffnungsbewegung des Ventilankers veranlasst. Der Bestromungsunterbrechungszeitpunkt ist der Zeitpunkt, an welchem die Anlage einer Spannung an dem Magnetventil unterbrochen wird, um auch die Stromeinprägung zu unterbrechen.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine ventilspezifische Abfallzeit des Ventilankers auf Grundlage des ermittelten Bestromungsunterbrechungszeitpunkts und eines ermittelten Endlageeinnahmezeitpunkts ermittelt, wobei die Abfallzeit die Zeitdauer zwischen dem Bestromungsunterbrechungszeitpunkt und dem Endlageeinnahmezeitpunkt betrifft. Beim Ermitteln der ventilspezifischen Bestromungsvorgabe für den geregelten Betrieb des Magnetventils wird die ermittelte ventilspezifische Abfallzeit des Magnetventils berücksichtigt. Im PWFM-Betrieb wirkt sich die Abfallzeit besonders auf die Genauigkeit des Volumenstroms aus. Wenn die Abfallzeit zu kurz oder zu lang ist, ist eine Verringerung oder Erhöhung des Tastverhältnisses bzw. Duty Cycle erforderlich, um den Durchfluss zu korrigieren.

In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch die Einhaltung der Bestromungsvorgabe in dem geregelten Betrieb des Magnetventils die auf die ventilspezifische Abfallzeit zurückgehende Abweichung der Durchflussmenge in Bezug auf eine sich bei einer Soll-Abfallzeit ergebende Soll-Durchflussmenge ausgeglichen. Die Soll-Abfallzeit kann beispielsweise ein Mittelwert von Abfallzeiten mehrerer anderer Magnetventile sein. Die Soll-Abfallzeit kann auch von einem Referenzventil vorgegeben werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die während des Regelungsvorgangs an das Magnetventil angelegte Spannung pulsweitenmoduliert und das Ermitteln einer ventilspezifischen Bestromungsvorgabe für den geregelten Betrieb des Magnetventils umfasst das Ermitteln eines ventilspezifischen Modulationsmusters. Das ventilspezifische Modulationsmuster kann beispielsweise angepasste Bestromungsstartzeitpunkte und/oder angepasste Bestromungsunterbrechungszeitpunkte vorgeben, um eine frühere oder spätere Ankerbewegung zu veranlassen. Ferner kann das ventilspezifische Modulationsmuster ein angepasstes Tastverhältnis bzw. einen angepassten Duty Cycle während der Anzugszeit vorgeben, um die Ankerbewegung zu beschleunigen oder zu verzögern.

In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden beim Ermitteln des ventilspezifischen Modulationsmusters die Bestromungsstartzeitpunkte für den geregelten Betrieb des Magnetventils unter Berücksichtigung der ventilspezifischen Anzugszeit des Ventilankers festgelegt. Alternativ oder zusätzlich werden beim Ermitteln des ventilspezifischen Modulationsmusters die Bestromungsunterbrechungszeitpunkte für den geregelten Betrieb des Magnetventils unter Berücksichtigung der ventilspezifischen Abfallzeit des Ventilankers festgelegt. Eine von einem Sollwert abweichende Anzugszeit eines Magnetventils kann auch dadurch kompensiert werden, dass eine stärkere oder schwächere Stromeinprägung während der Anzugszeit umgesetzt wird und somit die Anzugszeit verkürzt oder verlängert wird.

Eine von einem Sollwert abweichende Anzugszeit eines Magnetventils kann auch dadurch kompensiert werden, dass der Bestromungsstartzeitpunkt vorgezogen oder nach hinten verlegt wird. Die Öffnungsbewegung des Ventilankers wird dadurch früher oder später veranlasst. Eine von einem Sollwert abweichende Abfallzeit eines Magnetventils kann auch dadurch kompensiert werden, dass der Bestromungsunterbrechungszeitpunkt vorgezogen oder nach hinten verlegt wird. Die Schließbewegung des Ventilankers wird dadurch früher oder später veranlasst. Alternativ oder zusätzlich kann die an das Magnetventil angelegte pulsweitenmodulierte Spannung zumindest temporär auch mit einem zusätzlichen pulsweitenmodulierten Spannungssignal überlagert werden, sodass die Anzugszeit und/oder die Abfallzeit verändert werden. Die Überlagerung kann eine hohe Grundfrequenz, beispielsweise 16 kHz, aufweisen, wobei die normale PWM-Frequenz zum Schalten des Magnetventils beispielsweise unter 100 Hertz liegt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Betreiben von mehreren zur Durchflussmengensteuerung eingesetzten Magnetventilen der eingangs genannten Art gelöst, wobei der Betrieb der Magnetventile mittels eines Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen geregelt wird. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben von mehreren zur Durchflussmengensteuerung eingesetzten Magnetventilen wird somit zunächst auf die Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Regeln des Betriebs eines zur Durchflussmengensteuerung eingesetzten Magnetventils verwiesen.

Wenn in einem Spritzgestänge alle Düsen den gleichen Volumenstrom-Sollwert haben, sollen durch die Regelung des Betriebs der Magnetventile möglichst geringe Variationskoeffizienten erreicht werden, sodass sich an den Magnetventilen eine hohe Mengentreue einstellt.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die ventilspezifischen Bestromungsvorgaben für den geregelten Betrieb der Magnetventile derart ermittelt, dass die Einflüsse der voneinander abweichenden ventilspezifischen Anzugszeiten der jeweiligen Magnetventile auf die Durchflussmenge ausgeglichen werden. Alternativ oder zusätzlich werden die ventilspezifischen Bestromungsvorgaben für den geregelten Betrieb der Magnetventile derart ermittelt, dass die Endlageeinnahmezeitpunkte, zu welchen die Ventilanker der jeweiligen Magnetventile eine Endlage einnehmen, aufeinander abgestimmt werden. Die Soll-Anzugszeit kann beispielsweise von dem langsamsten Magnetventil im Gestänge vorgegeben werden oder ein Mittelwert der Anzugszeiten mehrerer oder sämtlicher Magnetventile des Gestänges sein. In der Mitte eines Gestänges sind die Spannungen an den Magnetventilen häufig größer als außen. Die unterschiedlichen Spannungen an den Magnetventilen führen zu unterschiedlichen Anzugszeiten. In diesem Fall kann als Soll-Anzugszeit das langsamste Magnetventil im Gestänge die Soll- Anzugszeit vorgeben. Weitere Ursachen für unterschiedliche Anzugszeiten sind beispielsweise Hubtoleranzen des Ventilankers und unterschiedliche Federkonstanten der Rückstellfedern der Magnetventile. Ferner ist der an den Magnetventilen anliegende Fluiddruck in der Gestängemitte häufiger größer als außen. Die unterschiedliche Drücke führen zu unterschiedlichen Ausbringmengen. Um die Ausbringmengen über die gesamte Gestängebreite aneinander anzupassen, können für außenliegenden Magnetventile beispielsweise längere Anzugszeiten vorgegeben werden als für innenliegende bzw. in der Mitte angeordnete Magnetventile.

Die Soll-Anzugzeit kann bei mehreren oder sämtlichen zur Durchflussmengensteuerungen eingesetzten Magnetventilen einer landwirtschaftlichen Ausbringmaschine identisch sein. Ferner kann sich die Soll- Anzugszeit einzelner Magnetventile voneinander unterscheiden. Die Soll- Anzugszeit eines Magnetventils kann abhängig sein von dessen Anordnung im Spritzgestänge und somit von dem am Magnetventil anliegenden Fluiddruck bzw. von der Abweichung des anliegenden Fluiddrucks von einem Soll-Druck. Der an den Magnetventilen eines Spritzgestänges anliegende Fluiddruck nimmt von der Gestängemitte aus nach außen hin ab. Um einen konstante Ausbringmenge über die Breite des Spritzgestänges zu erreichen, kann die Soll-Anzugszeit der Magnetventile abhängig sein von deren Positionierung am Spritzgestänge. Beispielsweise kann die Soll-Anzugszeit von der Gestängemitte aus nach außen hin abnehmen, sodass die Zeitspanne, in welcher die jeweiligen Magnetventile geöffnet sind, von der Gestängemitte aus nach außen hin zunimmt und somit der Einfluss des von der Gestängemitte aus nach außen hin abnehmenden Fluiddrucks an den Magnetventilen auf die Durchflussmenge durch eine angepasste ventilspezifische Anzugszeit ausgeglichen wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch eine landwirtschaftliche Ausbringmaschine der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Steuerungseinrichtung der erfindungsgemäßen landwirtschaftlichen Ausbringmaschine dazu eingerichtet ist, ein Regeln des Betriebs der Magnetventile gemäß einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und/oder einen Betrieb der Magnetventile gemäß einem vorstehend beschriebenen Verfahren zu veranlassen. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen der landwirtschaftlichen Ausbringmaschine wird auf die Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Regeln des Betriebs eines zur Durchflussmengensteuerung eingesetzten Magnetventils und auf die Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben von mehreren zur Durchflussmengensteuerung eingesetzten Magnetventilen verwiesen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein geschlossenes Magnetventil einer erfindungsgemäßen landwirtschaftlichen Ausbringmaschine in einer schematischen Darstellung;

Fig. 2 das in der Fig. 1 abgebildete Magnetventil in einem geöffneten Zustand in einer schematischen Darstellung;

Fig. 3 zeitliche Entwicklungen der an einem Magnetventil anliegenden Spannung, des durch das Magnetventil fließenden Stroms und der Ankerposition des Ventilankers des Magnetventils in einer schematischen Diagrammdarstellung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Regeln des Betriebs eines Magnetventils einer landwirtschaftlichen Ausbringmaschine;

Fig. 5 zeitliche Entwicklungen des durch ein Magnetventil fließenden Stroms und der an das Magnetventil angelegten Spannung in einer schematischen Diagrammdarstellung;

Fig. 6 zeitliche Entwicklungen des durch ein Magnetventil fließenden Stroms und der an dem Magnetventil anliegenden Spannung in einer schematischen Diagrammdarstellung; und

Fig. 7 ein Vergleich von zeitlichen Entwicklungen der an drei verschiedenen Magnetventilen anliegenden Spannungen, der durch die drei Magnetventile fließenden Ströme und der Ankerposition der Ventilanker der drei Magnetventile in einer schematischen Diagrammdarstellung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Magnetventil 10 einer landwirtschaftlichen Ausbringmaschine, beispielsweise einer Feldspritze. Das Magnetventil 10 wird zur Durchflussmengensteuerung eingesetzt, sodass eine beabsichtigte Menge an Spritzflüssigkeit, beispielsweise Pflanzenschutzmittel, auf eine landwirtschaftliche Nutzfläche ausgebracht werden kann.

Das Magnetventil 10 weist einen Ventileinlass 12 und einen Ventilauslass 14 auf. Über den Ventileinlass 12 gelangt die auszubringende Flüssigkeit in das Magnetventil 10. Über den Ventilauslass 14 kann die auszubringende Flüssigkeit aus dem Magnetventil 10 ausgeleitet werden. Die fluidleitende Verbindung zwischen dem Ventileinlass 12 und dem Ventilauslass 14 kann über einen Ventilanker 16 gesperrt und freigegeben werden. Bei dem dargestellten Magnetventil 10 handelt es sich um ein stromlos geschlossenes Ventil, wobei durch eine Bestromung des Magnetventils 10 der Ventilanker 16 angehoben werden kann, um somit den Ventileinlass 12 mit dem Ventilauslass 14 fluidleitend zu verbinden.

Das Magnetventil 10 weist eine Stromversorgung 20 auf, über welche die Spule 18 des Magnetventils 10 bestromt werden kann. Durch eine Bestromung der Spule 18 wird ein Magnetfeld aufgebaut, welches eine Hubbewegung des Ventilankers 16 veranlasst. Der Ventilanker 16 ist mit einer Rückstellfeder 22 gekoppelt, welche eine Schließkraft auf den Ventilanker 16 aufbringt. Über die Rückstellfeder 22 wird der Ventilanker 16 zurück in die Schließstellung bewegt, wenn keine oder keine ausreichende Bestromung der Spule 18 erfolgt.

Die Fig. 1 zeigt das Magnetventil 10 im geschlossenen Zustand, wobei die Fig. 2 das Magnetventil 10 in einem geöffneten Zustand zeigt.

Die Fig. 3 zeigt eine zeitliche Spannungsentwicklung 24, eine zeitliche Stromentwicklung 26 und die Veränderung der Ankerposition 28 eines Ventilankers 16 über die Zeit t.

Zum Öffnen des Magnetventils 10 wird zu einem Bestromungsstartzeitpunkt ti, _ejn eine Spannung an das Magnetventil 10 angelegt, um eine Stromeinprägung und somit eine Ankerbewegung zu verursachen. Nach dem Bestromungsstartzeitpunkt ti.em vergeht zunächst eine kurze Ansprechverzugszeit, bevor sich der Ventilanker 16 in Bewegung setzt und eine Öffnungsbewegung 30 ausführt. Das Magnetventil 10 befindet sich in einem vollständig geöffneten Zustand, wenn der Ventilanker 16 eine Endlage EL,o erreicht. Der Ventilanker 16 erreicht die Endlage EL,o zum Endlageeinnahmezeitpunkt tEL.o. Die Zeitdauer zwischen dem Bestromungsstartzeitpunkt ti.ein und dem Endlageeinnahmezeitpunkt tEL.o wird als Anzugszeit Un bezeichnet.

Zum Schließen des Magnetventils 10 wird die Bestromung des Magnetventils 10 zum Bestromungsunterbrechungszeitpunkt ti, _aus unterbrochen. Nach einer kurzen Abfallverzugszeit führt der Ventilanker 16 dann eine Schließbewegung 32 aus und erreicht durch die Schließbewegung 32 letztendlich die Endlage EL,g, in welcher sich das Magnetventil 10 in einem vollständig geschlossenen Zustand befindet. Der Ventilanker 16 erreicht die Endlage EL,g zum Endlageeinnahmezeitpunkt tEL,g. Die Zeitdauer zwischen dem Bestromungsunterbrechungszeitpunkt ti, _aus und dem Endlageeinnahmezeitpunkt tEL, _g wird als Abfallzeit t _A b bezeichnet.

Der Lageunterschied zwischen der Endlage EL,o und der Endlage EL,g entspricht dem Ventilhub H.

In der zeitlichen Entwicklung 26 des durch das Magnetventil 10 fließenden Stroms I ergibt sich eine spezifische Stromstärkenänderung 34, wenn der Ventilanker 16 die Endlage EL,o erreicht. In der Endlage EL,o schlägt der Ventilanker 16 an eine Anschlagsfläche an, welcher eine weitere Bewegung des Ventilankers 16 verhindert. Die spezifische Stromstärkenänderung 34 in der Stromentwicklung 26, welche sich ergibt, wenn der Ventilanker 16 die Endlage EL,o einnimmt, ist ein lokales Extremum, nämlich ein lokales Minimum, im Stromverlauf 26.

Aufgrund von fertigungsbedingten Toleranzen kann die tatsächliche Anzugszeit t _An eines Magnetventils 10 von einer Soll-Anzugszeit t _An , _S oii abweichen. Dies führt dazu, dass es zu Abweichungen hinsichtlich der ausgebrachten Menge an Flüssigkeit kommt. Um entsprechende Abweichungen von einer Soll- Ausbringmenge zu verhindern oder zumindest zu reduzieren, kann der Betrieb eines Magnetventils 10 einer landwirtschaftlichen Ausbringmaschine entsprechend der in der Fig. 4 dargestellten Routine geregelt werden. In der zeitlichen Entwicklung 24 der an dem Magnetventil 10 anliegenden Spannung U ergibt sich eine spezifische Spannungsänderung 38, wenn der Ventilanker 16 die Endlage EL,g erreicht. In der Endlage EL,g erreicht der Ventilanker 16 einen Anschlag, welcher eine weitere Bewegung des Ventilankers 16 verhindert. Die spezifische Spannungsänderung 38 in der Spannungsentwicklung 24, welche sich ergibt, wenn der Ventilanker 16 die Endlage EL,g einnimmt, ist ein lokales Extremum, nämlich ein lokales Minimum, im Spannungsverlauf 24.

Aufgrund von fertigungsbedingten Toleranzen kann auch die tatsächliche Abfallzeit t _Ab eines Magnetventils 10 von einer Soll-Abfallzeit abweichen. Dies führt dazu, dass es zu Abweichungen hinsichtlich der ausgebrachten Menge an Flüssigkeit kommt. Um entsprechende Abweichungen von einer Soll- Ausbringmenge zu verhindern oder zumindest zu reduzieren, kann beim Ermitteln einer ventilspezifischen Bestromungsvorgabe 36 auch die ventilspezifische Abfallzeit t _A b berücksichtigt werden.

Die Fig. 4 zeigt ein Verfahren zum Regeln des Betriebs eines zur Durchflussmengensteuerung eingesetzten Magnetventils 10 einer landwirtschaftlichen Ausbringmaschine, wobei das Magnetventil 10 im Verfahrensschritt 100 im Rahmen eines Regelungsvorgangs bestromt wird. Bei der Bestromung des Magnetventils 10 wird eine Spannung U an das Magnetventil 10 angelegt, sodass die Einprägung eines Stroms I in das Magnetventil 10 erfolgt. Durch das Bestromen des Magnetventils 10 wird eine Bewegung des Ventilankers 16 veranlasst.

Im Verfahrensschritt 102 wird die zeitliche Entwicklung 26 des während des Regelungsvorgangs durch das Magnetventil 10 fließenden Stroms I ermittelt. Das Ermitteln der zeitlichen Entwicklung 26 des während des Regelungsvorgangs durch das Magnetventil 10 fließenden Stroms I erfolgt vorzugsweise durch eine Steuerungseinrichtung der Ausbringmaschine. Die Steuerungseinrichtung kann die zeitliche Entwicklung 26 des durch das Magnetventil 10 fließenden Stroms I über eine Strom abtastung ermitteln. Im Schritt 104 wird die ermittelte zeitliche Entwicklung 26 des während des Regelungsvorgangs durch das Magnetventil 10 fließenden Stroms I zum Erfassen eines Endlageeinnahmezeitpunkts tEL.o ausgewertet. Zum Endlageeinnahmezeitpunkt tEL.o nimmt der Ventilanker 16 während des Regelungsvorgangs nach einer durch die Bestromung verursachten Bewegung eine Endlage EL,o ein, sodass sich das Magnetventil 10 in einem vollständig geöffneten Zustand befindet. Das Auswerten der ermittelten zeitlichen Entwicklung 26 des während des Regelungsvorgangs durch das Magnetventil 10 fließenden Stroms I umfasst dabei das Identifizieren einer spezifischen Stromstärkenänderung 34 in der zeitlichen Entwicklung 26 des während des Regelungsvorgangs durch das Magnetventil 10 fließenden Stroms I. Die spezifische Stromstärkenänderung 34, aus welcher abgeleitet werden kann, dass der Ventilanker 16 die Endlage EL,o eingenommen hat, kann ein Wendepunkt im Stromverlauf oder ein lokales Extremum im Stromverlauf sein. Das Auswerten der ermittelten zeitlichen Entwicklung kann ebenfalls durch die Steuerungseinrichtung der Ausbringmaschine erfolgen.

Im Schritt 106 erfolgt ein Ermitteln eines Bestromungsstartzeitpunkts ti.em, zu welchem die Bestromung des Magnetventils 10 während des Regelungsvorgangs zum Veranlassen der Bewegung des Ventilankers 16 gestartet wurde. Der Zeitpunkt des Einschaltens der Spannung U wird von der Steuerungseinrichtung vorgegeben und ist dieser somit bekannt.

Im Schritt 108 wird eine ventilspezifische Anzugszeit tAn des Ventilankers 16 auf Grundlage des ermittelten Bestromungsstartzeitpunkts ti.ein und des ermittelten Endlageeinnahmezeitpunkts tEL.o ermittelt. Die Anzugszeit tAn betrifft die Zeitdauer zwischen dem Bestromungsstartzeitpunkt ti.em und dem Endlageeinnahmezeitpunkt t _E L,o-

Die ermittelte ventilspezifische Anzugszeit t _An wird anschließend mit einer Soll- Anzugszeit t _An ,soii verglichen, sodass sich eine Anzugszeitdifferenz At _An ergibt.

Im Schritt 110 wird auf Grundlage der Anzugszeitdifferenz AtAn dann eine ventilspezifische Bestromungsvorgabe 36 für den geregelten Betrieb des Magnetventils 10 ermittelt. Die Ermittlung der Bestromungsvorgabe erfolgt vorzugsweise durch die Steuerungseinrichtung der Ausbringmaschine. Das Ermitteln der ventilspezifischen Bestromungsvorgabe erfolgt also unter Berücksichtigung der ermittelten zeitlichen Entwicklung 26 des während des Regelungsvorgangs durch das Magnetventil 10 fließenden Stroms I. Ferner werden beim Ermitteln der ventilspezifischen Bestromungsvorgabe 36 für den geregelten Betrieb des Magnetventils 10 der Endlageeinnahmezeitpunkt tEL.o, der Bestromungsstartzeitpunkt ti.em, die ventilspezifische Anzugszeit t _An und die Soll- Anzugszeit t _A n,soii berücksichtigt.

Im Schritt 112 wird das Spannungssignal zum Bestromen des Magnetventils 10 unter Einhaltung der ermittelten ventilspezifischen Bestromungsvorgabe 36 erzeugt. Das unter Berücksichtigung der Bestromungsvorgabe erzeugte Spannungssignal kann beispielsweise ein hochfrequentes pulsweitenmoduliertes Signal sein. Das Ermitteln der ventilspezifischen Bestromungsvorgabe 36 für den geregelten Betrieb des Magnetventils 10 kann also auch das Ermitteln eines ventilspezifischen Modulationsmusters umfassen. Durch die Einhaltung der Bestromungsvorgabe 36 in dem geregelten Betrieb des Magnetventils 10 wird die auf die ventilspezifische Anzugszeit t _An zurückgehende Abweichung der Durchflussmenge in Bezug auf eine sich bei der Soll-Anzugszeit t _An ,soii ergebende Soll-Durchflussmenge ausgeglichen. Die Bestromungsvorgabe 36 kann zu einer Änderung der Bestromungsstartzeitpunkte oder zu einer Änderung der Stromeinprägung während der Anzugszeit t _An führen. Beispielsweise kann eine stärkere oder schwächere Stromeinprägung erfolgen, um die Ankerbewegung des Ventilankers 16 zu verzögern oder zu beschleunigen.

Die Fig. 5 zeigt ein pulsweitenmoduliertes Spannungssignal 24, welches an einem Magnetventil 10 anliegt. In das Magnetventil 10 wird ein Strom I eingeprägt, wobei ebenfalls der Stromverlauf 26 über die Zeit t dargestellt ist. Durch eine Auswertung des Stromverlaufs 26 kann eine spezifische Stromstärkenänderung 34 im Stromverlauf 26 identifiziert werden, wobei die spezifische Stromstärkenänderung 34 dadurch veranlasst wird, dass der Ventilanker 16 des Magnetventils 10 eine Endlage EL,o einnimmt, in welcher das Magnetventil 10 vollständig geöffnet ist. Die Steuerungseinrichtung der landwirtschaftlichen Ausbringmaschine kann auf Grundlage des Bestromungsstartzeitpunkts ti.em und des Endlageeinnahmezeitpunkts tEi_,o die ventilspezifische Anzugszeit Un ermitteln.

Die Fig. 6 zeigt die Stromentwicklung 26‘ an einem Referenzventil, wobei das Referenzventil eine Soll-Anzugszeit tAn,soii vorgibt. Zwischen der Anzugszeit Un und der Soll-Anzugszeit tAn,soii besteht eine Anzugszeitdifferenz AtAn. Durch eine geeignete Bestromungsvorgabe 36 kann die Anzugszeitdifferenz AtAn ausgeglichen werden. Eine von einem Sollwert abweichende Anzugszeit t _An eines Magnetventils 10 kann dadurch kompensiert werden, dass eine stärkere oder schwächere Stromeinprägung während der Anzugszeit t _An umgesetzt wird und somit die Anzugszeit t _An verkürzt oder verlängert wird. Die Soll-Anzugszeit tAn, son kann bei sämtlichen oder mehreren Magnetventilen an einem Spritzgestänge einer landwirtschaftlichen Ausbringmaschine identisch sein. Ferner kann sich die Soll-Anzugszeit tAn,soii einzelner Magnetventile voneinander unterscheiden. Die Soll-Anzugszeit tAn,soii eines Magnetventils 10 kann abhängig von dessen Anordnung im Spritzgestänge und somit dem am Magnetventil 10 anliegenden Fluiddruck bzw. von der Abweichung des anliegenden Fluiddrucks von einem Soll-Druck sein. Der an dem Magnetventilen 10 eines Spritzgestänges anliegende Fluiddruck nimmt üblicherweise von der Gestängemitte aus nach außen hin ab. Um eine homogene Flüssigkeitsausbringung über die gesamte Breite des Spritzgestänges zu erreichen, können voneinander abweichende ventilspezifische Soll-Anzugszeiten tAn,soii für die Magnetventile vorgegeben werden. Die ventilspezifischen Soll-Anzugszeiten tAn,soii können von der Gestängemitte aus nach außen hin abnehmen, sodass die Zeitspanne, in welcher die jeweiligen Magnetventile 10 geöffnet sind, von der Gestängemitte aus nach außen hin zunimmt und somit der Einfluss des Fluiddruckabfalls von der Gestängemitte aus nach außen hin ausgeglichen wird. Vorzugsweise wird der Fluiddruck an einer oder mehreren Stellen am Spritzgestänge ermittelt. Der Abfall des Fluiddrucks, welcher zur Berechnung der ventilspezifischen Soll- Anzugszeiten tAn, son herangezogen wird, kann dann über ein Druckabfallmodell durch die Steuerungseinrichtung berechnet und berücksichtigt werden.

Die Fig. 7 zeigt Spannungsentwicklungen 24a-24c, Stromentwicklungen 26a-26c und Ankerpositionen 28a-28c von drei Magnetventilen 10 eines Spritzgestänges. Die Verläufe 24a, 26a, 28a beziehen sich auf ein erstes Magnetventil 10. Die Verläufe 24b, 26b, 28b beziehen sich auf ein zweites Magnetventil 10. Die Verläufe 24c, 26c, 28c beziehen sich auf ein drittes Magnetventil 10.

Die Magnetventile 10 weisen aufgrund von Fertigungstoleranzen unterschiedliche Ventilhübe H1-H3 auf. Aufgrund der unterschiedlichen Ventilhübe H1-H3 müssen die Ventilanker 16 der jeweiligen Magnetventile 10 entlang von unterschiedlich langen Öffnungspfaden beim Öffnen und Schließen der Magnetventile 10 bewegt werden. Aufgrund der unterschiedlich langen Öffnungspfade ergeben sich unterschiedliche Anzugszeiten t _An ,i-tAn,3 an den Magnetventilen 10. Die ventilspezifischen Anzugszeiten t _An ,i-tAn,3 können über eine Erfassung der spezifischen Stromstärkenänderungen 34a-34c in den Stromverläufen 26a-26c ermittelt werden. Zum Ausgleich der unterschiedlichen Anzugszeiten t _An ,i-t _An ,3 an den Magnetventilen 10 können im Rahmen des Regelungsvorgangs für den Betrieb der Magnetventile 10 ventilspezifische Bestromungsvorgaben 36 ermittelt werden, über welche die unterschiedlichen Anzugszeiten t _An ,i-t _A n,3 kompensiert werden.

Ferner können die ventilspezifischen Abfallzeiten über eine Erfassung von spezifischen Spannungsänderungen 38a-38c in den Spannungsverläufen 24a- 24c ermittelt werden. Zum Ausgleich der unterschiedlichen Abfallzeiten an den Magnetventilen 10 können im Rahmen des Regelungsvorgangs für den Betrieb der Magnetventile 10 ventilspezifische Bestromungsvorgaben 36 ermittelt werden, über welche die unterschiedlichen Abfallzeiten kompensiert werden.

In der Fig. 7 sind voneinander abweichende und auf Fertigungstoleranzen zurückgehende Ventilhübe beispielhaft als Ursache für unterschiedliche Anzugszeiten t _An ,i-t _An ,3 angegeben. Die unterschiedlichen Anzugszeiten t _An ,i-t _An ,3 können sich jedoch auch durch Induktivitäts- und/oder Widerstandsunterschiede der Spulen 18 der Magnetventile 10 ergeben. Ferner kann sich die Reibung der jeweiligen Ventilanker 16 der Magnetventile 10 voneinander unterscheiden. Der Einfluss dieser fertigungsbedingten Toleranzen auf das Verhalten und den Betrieb der Magnetventile 10 kann ebenfalls durch ventilspezifische Bestromungsvorgaben 36 ausgeglichen bzw. kompensiert werden. Bezugszeichenliste

Magnetventil

12 Ventileinlass

14 Ventilauslass

16 Ventilanker

18 Spule

20 Stromversorgung

22 Rückstellfeder

24, 24a-24c Spannungsentwicklungen

26, 26‘, 26a-26c Stromentwicklungen

28, 28a-28c Ankerpositionen

30 Ankerbewegungen

32 Ankerbewegungen

34, 34a-34c spezifische Stromstärkenänderung

36 Bestromungsvorgabe

38, 38a-38c spezifische Spannungsänderung

100-112 Verfahrensschritte

I Strom

U Spannung t Zeit

Un, tAn.1 , tAn.2, t _An , 3 Anzugszeiten t _A n,soii Soll-Anzugszeit

At _An Anzugszeitdifferenz t _Ab Abfallzeit t _E L, ₀ Endlageeinnahmezeitpunkt t _E L,g Endlageeinnahmezeitpunkt ti.ein Bestromungsstartzeitpunkt ti.aus Bestromungsunterbrechungszeitpunkt

H, H1-H3 Ventilhübe

EL,o Endlage

EL,g Endlage