Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern von Ventilen eines Spritzgestänges einer landwirtschaftlichen Ausbringmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein System zum Ansteuern von Ventilen eines Spritzgestänges einer landwirtschaftlichen Ausbringmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11.

Im Leitungssystem eines Spritzgestänges einer landwirtschaftlichen Ausbringmaschine, beispielsweise einer Feldspritze, ist eine Mehrzahl von Ventilen angeordnet, über welche die Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit zu den am Spritzgestänge angeordneten Spritzdüsen der landwirtschaftlichen Ausbringmaschine gesteuert werden kann. Entsprechende landwirtschaftliche Ausbringmaschinen können über eine Teilbreitenschaltung oder eine Einzeldüsenschaltung verfügen, sodass die zur Durchflussmengensteuerung eingesetzten Ventile unabhängig voneinander geschaltet werden können. Hierzu werden ventilspezifische Spannungssignale erzeugt und den an dem Spritzgestänge angeordneten Ventilen bereitgestellt.

In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Position der jeweiligen Ventile am Spritzgestänge regelmäßig einen Einfluss auf die ventilspezifische Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit hat. Im Spritzgestänge fällt beispielsweise der Fluiddruck von der Gestängemitte aus nach außen hin ab, sodass es bei identisch angesteuerten Ventilen aufgrund einer Druckdifferenz, welche auf die Position der jeweiligen Ventile am Spritzgestänge zurückgeht, zu voneinander abweichenden Durchflussmengen kommt. Die voneinander abweichenden Durchflussmengen ergeben sich auch aufgrund einer geänderten Anzugszeit der Ventile, welche abhängig ist von dem an dem jeweiligen Ventil anliegenden Fluidduck. Je größer der Fluiddruck vor dem Ventil, desto größer ist die Anzugszeit. Aufgrund voneinander abweichender Leitungslängen der mit den jeweiligen Ventilen verbundenen elektrischen Leitungen kommt es außerdem zu unterschiedlichen Spannungsabfällen bei der Signalbereitstellung, sodass unterschiedliche Spannungsniveaus an den Ventilen zu voneinander abweichenden Schaltverhalten führen. In diesem Zusammenhang kommt es mit abfallender Steuerspannung an den Ventilen beispielsweise zu einer Verlängerung der Anzugszeit der Ventile.

Darüber hinaus werden die Ventile an einem Spritzgestänge in Abhängigkeit ihrer Position an dem Spritzgestänge unterschiedlich stark von Druckwellen in den sich vor den Ventilen befindenden Leitungsabschnitten beeinflusst.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, positionsbedingte Einflüsse auf die ventilspezifischen Durchflussmengen von Ventilen eines Spritzgestänges zu reduzieren.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, wobei im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die erzeugten ventilspezifischen Spannungssignale pulsweitenmoduliert sind und jeweils ein ventilspezifisches Tastverhältnis aufweisen, wobei die ventilspezifischen Tastverhältnisse die von der Position der jeweiligen Ventile am Spritzgestänge abhängigen Einflüsse auf die ventilspezifische Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit kompensieren oder zumindest reduzieren.

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass die positionsbedingten Einflüsse auf die Durchflussmenge über eine ventilspezifische Anpassung der Pulsweitenmodulation kompensiert oder zumindest reduziert werden können. Die von der Position der jeweiligen Ventile am Spritzgestänge abhängigen Einflüsse können beispielsweise den von der Gestängemitte aus nach außen hin abfallenden Fluiddruck, den signalspezifischen Spannungsabfall beim Bereitstellen der ventilspezifischen Spannungssignale und/oder Druckwellen in den vor den Ventilen befindlichen Leitungsabschnitten betreffen. Somit können mehrere oder sämtliche Spannungssignale, welche verschiedenen Ventilen bereitgestellt werden, voneinander abweichende Tastverhältnisse aufweisen, obwohl über die Ventile eine identische Menge an Spritzflüssigkeit ausgebracht werden soll. Die Tastverhältnisse einzelner oder sämtlicher Spannungssignale können sich also trotz identischer Soll-Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit voneinander unterscheiden. Die Ventile sind vorzugsweise Magnetventile und weisen eine Spule auf, über welche ein Magnetfeld zum Bewegen eines Ventilankers erzeugbar ist. Das Tastverhältnis entspricht dem Quotienten aus Impulsdauer und Periodendauer.

Das Erzeugen und/oder Bereitstellen der ventilspezifischen Spannungssignale erfolgt vorzugsweise durch ein Steuerungssystem der landwirtschaftlichen Ausbringmaschine. In dem Steuerungssystem kann eine Spannungsaufbereitung mittels eines Spannungswandlers durchgeführt werden. Über den Spannungswandler könnte dann eine ventilspezifische Spannungswerterhöhung erfolgen, um den Spannungsabfall in den elektrischen Leitungen zu den jeweiligen Ventilen auszugleichen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Erzeugen der ventilspezifischen Spannungssignale der an den jeweiligen Ventilen anliegende Fluiddruck zur Kompensation der druckabhängigen Einflüsse auf die ventilspezifische Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit berücksichtigt. Die ventilspezifischen Tastverhältnisse sind also druckabhängig. Beim Erzeugen der ventilspezifischen Spannungssignale kann das Steuerungssystem beispielsweise eine Korrekturfunktion oder eine Korrekturtabelle verwenden, welche die Beziehung zwischen dem an den jeweiligen Ventilen anliegenden Fluiddruck und einer geeigneten Anpassung des Tastverhältnisses beschreibt. Die druckabhängigen Einflüsse auf die ventilspezifische Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit können beispielsweise darauf zurückgeführt werden, dass der an den jeweiligen Ventilen anliegende Fluiddruck von der Gestängemitte aus nach außen hin abnimmt. Der Fluiddruck beeinflusst beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit der Spritzflüssigkeit durch die sich in einem geöffneten Zustand befindenden Ventile. Aufgrund der voneinander abweichenden Strömungsgeschwindigkeiten wird ein in der Gestängemitte angeordnetes Ventil von einer größeren Menge an Spritzflüssigkeit durchflossen als ein am Spritzgestänge außen angeordnetes Ventil, auch wenn beide Ventile eine identische Öffnungsdauer aufweisen. Dieser Einfluss kann durch Spannungssignale mit einem ventilspezifischen Tastverhältnis kompensiert oder zumindest reduziert werden. Der an den Ventilen anliegende Fluiddruck kann außerdem das Schaltverhalten der Ventile beeinflussen, sodass in der Gestängemitte angeordnete Ventile aufgrund des höheren Fluiddrucks langsamer öffnen als Ventile, welche im Außenbereich des Spritzgestänges angeordnet sind. Auch dieser Einfluss kann durch die Bereitstellung von Spannungssignalen mit ventilspezifischen Tastverhältnissen kompensiert oder reduziert werden. Der Abfall des Fluiddrucks an einem Ventil führt zu einem schnelleren Öffnungsverhalten, sodass das Ventil länger geöffnet ist. Ferner führt ein abfallender Fluiddruck vor der Düse auch zu einem sich verringernden Volumenstrom. Diese druckbedingten Einflüsse können mit ventilspezifischen Tastverhältnissen kompensiert werden.

In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die an den jeweiligen Ventilen anliegenden Fluiddrücke ermittelt. Das Steuerungssystem kann anhand der an den jeweiligen Ventilen anliegenden Fluiddrücke die druckabhängigen Einflüsse auf die ventilspezifische Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit ermitteln, insbesondere berechnen. Hierzu kann das Steuerungssystem beispielsweise eine Korrekturfunktion oder eine Korrekturtabelle verwenden, welche die Beziehung zwischen Druck, Volumenstrom und Öffnungs- bzw. Schließzeit der Ventile beschreibt. Auf Grundlage dieser Ermittlungen können dann ventilspezifische Spannungssignale mit ventilspezifischen Tastverhältnissen erzeugt und bereitgestellt werden, durch welche die druckabhängigen Einflüsse auf die ventilspezifische Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit kompensiert oder zumindest reduziert werden. Das Ermitteln der an den jeweiligen Ventilen anliegenden Fluiddrücke erfolgt vorzugsweise über eine oder mehrere Druckmessungen im Spritzgestänge. Am Spritzgestänge können folglich ein oder mehrere Druckmesseinrichtungen angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können die an den jeweiligen Ventilen anliegenden Fluiddrücke von dem Steuerungssystem mittels Modellierung des Druckverhaltens im Spritzgestänge über den Volumenstrom ermittelt werden. Der Volumenstrom wird dabei entweder über eine oder mehrere Durchflussmesseinrichtungen gemessen oder auf Grundlage der vorliegenden Maschineneinstellungen berechnet. Die Druckverhältnisse im Spritzgestänge können ferner über die Leitungsgeometrie des Spritzgestänges modelliert werden.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Ermitteln der an den jeweiligen Ventilen anliegenden Fluiddrücke über zumindest eine Druckmessung und eine auf der Druckmessung basierende und die Druckveränderung im Spritzgestänge berücksichtigende Druckberechnung. Bei der Druckberechnung kann ein Druckabfallmodell verwendet werden. Das Druckabfallmodell kann beispielsweise auch die Leitungsgeometrie des Spritzgestänges berücksichtigen. Der Fluiddruck wird beispielsweise an einer zentralen Stelle im Spritzgestänge gemessen und der Druckabfall anhand des Leitungsquerschnitts und/oder des Flüssigkeitsausstoßes entlang des Gestänges berechnet. Auf diese Weise kann auf Grundlage einer Druckmessung ein ventilspezifischer Fluiddruck für mehrere Ventile des Spritzgestänges ermittelt werden. Die Einflüsse der Fluiddruckunterschiede an den Ventilen werden durch das ventilspezifische Tastverhältnis kompensiert oder zumindest verringert.

In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Erzeugen der ventilspezifischen Spannungssignale der durch das Bereitstellen der ventilspezifischen Spannungssignale verursachte signalspezifische Spannungsabfall zur Kompensation der spannungsabhängigen Einflüsse auf die ventilspezifische Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit berücksichtigt. Die ventilspezifischen Tastverhältnisse sind also spannungsabfallabhängig. Beim Erzeugen der ventilspezifischen Spannungssignale kann das Steuerungssystem beispielsweise eine Korrekturfunktion oder eine Korrekturtabelle verwenden, welche die Beziehung zwischen Spannungsabfall und einer geeigneten Anpassung des Tastverhältnisses beschreibt. Die bei aktiver Bestromung an den jeweiligen Ventilen anliegenden Spannungen nehmen von der Gestängemitte aus nach außen hin ab. Die von der Gestängemitte aus nach außen hin abnehmende Spannungen resultieren beispielsweise aus unterschiedlichen Leitungslängen der für die Signalbereitstellung verwendeten elektrischen Leitungen. Die voneinander abweichenden Leitungslängen der elektrischen Leitungen bringen unterschiedliche elektrische Widerstände mit sich. Üblicherweise erfolgt die Bereitstellung der Spannungssignale für Ventile, welche außen am Spritzgestänge angeordnet sind, über längere elektrische Leitungen als die Bereitstellung von Spannungssignalen für Ventile, welche mittig am Spritzgestänge angeordnet sind. Aufgrund der voneinander abweichenden elektrischen Widerstände der elektrischen Leitungen ergeben sich also unterschiedliche Spannungsniveaus an den Ventilen des Spritzgestänges. Der signalspezifische Spannungsabfall bzw. die unterschiedlichen Spannungsniveaus an den Ventilen können beispielsweise berechnet werden, beispielsweise auf Grundlage eines Spannungsabfallmodells. Alternativ oder zusätzlich können der signalspezifische Spannungsabfall bzw. die unterschiedlichen Spannungsniveaus an den Ventilen gemessen werden, beispielsweise über eine Spannungsabtastung. Die bei aktiver Bestromung an den jeweiligen Ventilen anliegenden Spannungen beeinflussen das Schaltverhalten der Ventile. Ventile, bei welchen die PWM-Impulse ein vergleichsweise hohes Spannungsniveau aufweisen, schalten schneller als Ventile, bei welchen die PWM-Impulse ein geringeres Spannungsniveau aufweisen, weil sich der Ventilanker schneller bewegt. Durch die kürzere Anzugszeit verlängert sich die Zeit, in der das Ventil geöffnet ist, sodass eine größere Menge an Flüssigkeit das Ventil durchfließt und ausgebracht wird. Bei einer langsamen Ankerbewegung aufgrund einer geringeren Spannung, ist die Anzugszeit länger und somit die Zeitspanne, in welcher das Ventil geöffnet ist, kürzer. Wegen des mit zunehmender Leitungslänge der elektrischen Leitungen abfallenden Spannungsniveaus der PWM-Impulse variieren also die Einschalt- und Ausschaltzeiten der Ventile voneinander. Dieser Effekt wird mit ventilspezifischen Tastverhältnissen kompensiert oder zumindest reduziert. Bei Spannungsvariation an den Ventilen sorgen die ventilspezifischen Tastverhältnisse dafür, dass die Ventile trotz der Spannungsvariation gleich schnell Ein- und Ausschalten. Hierzu kann beispielsweise eine mittlere Einschaltzeit aller Ventile verwendet berücksichtigt werden. Die mittlere Einschaltzeit kann zyklisch ermittelt werden.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die durch das Bereitstellen der ventilspezifischen Spannungssignale verursachten signalspezifischen Spannungsabfälle durch eine oder mehrere Spannungsmessungen ermittelt. Die bei aktiver Bestromung an den jeweiligen Ventilen anliegenden Spannungen können beispielsweise direkt an einem Steuergerät des Steuerungssystems gemessen werden. Das ventilspezifische Tastverhältnis wird in Abhängigkeit der bei aktiver Bestromung an den jeweiligen Ventilen anliegenden Spannung angepasst.

Es ist außerdem ein erfindungsgemäßes Verfahren bevorzugt, bei welchem die erzeugten ventilspezifischen Spannungssignale Einflüsse von Druckwellen in den mit den jeweiligen Ventilen verbundenen Leitungsabschnitten des Spritzgestänges auf die ventilspezifische Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit kompensieren oder zumindest reduzieren. Die Druckwellen können Überdruckbereiche oder Unterdruckbereiche sein, welche sich mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit durch die Fluidleitung bewegen und somit verschiedene Leitungsabschnitte passieren. Die ventilspezifischen Spannungssignale sind also druckwellenabhängig. Durch die Pulsweitenmodulation entstehen Druckwellen in den Fluidleitungen des Spritzgestänges. Die Druckwellen in den Fluidleitungen des Spritzgestänges beeinflussen die ventilspezifische Durchflussmenge während der Öffnungsphase der jeweiligen Ventile. Dieser Effekt wird noch dadurch verstärkt, dass sich Druckwellen im Gestänge überlagern, sodass die Fehlapplikation noch gesteigert wird. Diese Druckwellen können mittels einer zeitlich aufeinander abgestimmten Ansteuerung der Ventile vermieden oder zumindest reduziert werden. Hierzu werden die Ventile so aufeinander abgestimmt oder versetzt zueinander angesteuert, dass sich die Druckwellen nicht überlagern und/oder vorhandene Druckwellen durch neu erzeugte Druckwellen eliminiert oder zumindest abgeschwächt werden.

Darüber hinaus ist ein erfindungsgemäßes Verfahren bevorzugt, bei welchem beim Erzeugen der ventilspezifischen Spannungssignale eine Druckwellenausbreitung, insbesondere die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Druckwellen, im Spritzgestänge zur Vermeidung oder Reduzierung von Druckwellenüberlagerungen berücksichtigt wird. Über die Fließgeschwindigkeit und die Frequenz der Pulsweitenmodulation können Überlagerungen von Druckwellen in den Leitungen des Spritzgestänges auftreten. Druckwellen in den Fluidleitungen entstehen beispielsweise beim Öffnen und Schließen eines Ventils. Es kommt zu einer Druckwellenüberlagerung, wenn die Fließdauer der Spritzflüssigkeit zwischen in Reihe geschalteten, also hintereinander angeordneten, Ventilen der Zeitdauer entspricht, welche zwischen den Öffnungsvorgängen der in Reihe geschalteten Ventile liegt. Zur Vermeidung oder Reduzierung von Druckwellenüberlagerungen sind nebeneinander angeordnete und in Reihe geschaltete Ventile also derart aufeinander abgestimmt bzw. versetzt zueinander zu schalten, dass die Druckwellenausbreitung nicht zu einer Druckwellenüberlagerung führt. Auf diese Weise wird verhindert, dass Überdruckbereiche oder Unterdruckbereiche sich aufsummieren.

In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Erzeugen der ventilspezifischen Spannungssignale zur Vermeidung oder Reduzierung von Druckwellenüberlagerungen die Fließgeschwindigkeit der Spritzflüssigkeit im Spritzgestänge und die Leitungslänge der Fluidleitung zwischen aufeinander folgenden in Reihe angeordneten Ventilen berücksichtigt. Die ventilspezifischen Spannungssignale sind also anhängig von der Fließgeschwindigkeit der Spritzflüssigkeit im Spritzgestänge. Somit können sich beispielsweise Einschaltzeitpunkte und Ausschaltzeitpunkte benachbarter Ventile überlagern. Vorzugsweise wird auch die Leitungslänge der Fluidleitung zwischen aufeinander folgenden und in Reihe angeordneten Ventilen bei der Signalerzeugung zur Druckwellenkompensation berücksichtigt. Beispielsweise kann ein sich in Richtung eines Ventils bewegendes Druckwellental dazu genutzt werden, eine von dem folgenden Ventil erzeugte Druckwelle teilweise oder vollständig zu kompensieren.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden unter Verwendung eines Druckspeichers Druckimpulse in die Leitungen des Spritzgestänges zum Ausgleichen oder Reduzieren von Druckwellen im Spritzgestänge eingebracht. Zum zielgerichteten Einbringen von Druckimpulsen müssen die Druckwellen und deren Ausbreitung in den Leitungen des Spritzgestänges bekannt sein. Wenn die durch die Ventilschaltungen in die Leitungen des Spritzgestänges eingebrachten Druckwellen bekannt sind, können geeignete Gegenimpulse über den Druckspeicher erzeugt werden, sodass es zu einem teilweisen oder vollständigen Impulsausgleich innerhalb der Leitungen des Spritzgestänges kommt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch ein System der eingangs genannten Art gelöst, wobei das erfindungsgemäße System ein Steuerungssystem aufweist, welches dazu eingerichtet ist, pulsweitenmodulierte und jeweils ein ventilspezifisches Tastverhältnis aufweisende Spannungssignale zu erzeugen, sodass die von der Position der jeweiligen Ventile am Spritzgestänge abhängigen Einflüsse auf die ventilspezifische Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit kompensiert oder zumindest reduziert werden. Das erfindungsgemäße System ist vorzugsweise dazu eingerichtet, Ventile eines Spritzgestänges einer landwirtschaftlichen Ausbringmaschine gemäß dem Verfahren nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen anzusteuern. 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 ist das Steuerungssystem dazu eingerichtet, beim Erzeugen der ventilspezifischen Spannungssignale die an den jeweiligen Ventilen anliegenden Fluiddrücke zur Kompensation der druckabhängigen Einflüsse auf die ventilspezifische Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit zu berücksichtigen. Alternativ oder zusätzlich ist das Steuerungssystem dazu eingerichtet, beim Erzeugen der ventilspezifischen Spannungssignale den durch das Bereitstellen der ventilspezifischen Spannungssignale verursachten signalspezifischen Spannungsabfall zur Kompensation der spannungsabhängigen Einflüsse auf die ventilspezifische Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit zu berücksichtigen.

Es ist außerdem ein erfindungsgemäßes System vorteilhaft, bei welchem das Steuerungssystem dazu eingerichtet ist, beim Erzeugen der ventilspezifischen Spannungssignale die in den mit den jeweiligen Ventilen verbundenen Leitungsabschnitten des Spritzgestänges auftretenden Druckwellen zur Kompensation der druckwellenabhängigen Einflüsse auf die ventilspezifische Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit zu berücksichtigen.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen: Fig. 1 ein erfindungsgemäßes System samt den an den Ventilen anliegenden Fluiddrücken und den daraus resultierenden ventilspezifischen Tastverhältnissen der erzeugten

Spannungssignale;

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes System samt dem Niveau der an den Ventilen anliegenden Versorgungsspannungen und den daraus resultierenden ventilspezifischen Tastverhältnissen der erzeugten Spannungssignale;

Fig. 3 die zeitlichen Entwicklungen der an einem Ventil anliegenden Spannung und des durch das Ventil fließenden Stroms sowie die Druckwellen aufweisenden zeitlichen Druckverläufe vor und hinter dem Ventil;

Fig. 4 zeitliche Druckverläufe an drei verschiedenen Ventilen ohne Druckwellenkompensation; und

Fig. 5 zeitliche Druckverläufe an den der Fig. 4 zugrundeliegenden Ventilen mit Druckwellenkompensation.

Die Fig. 1 zeigt ein System 10 zum Ansteuern von Ventilen 14a-14j eines Spritzgestänges 12 einer landwirtschaftlichen Ausbringmaschine. Die landwirtschaftliche Ausbringmaschine kann beispielsweise eine Feldspritze sein. An den Ventilen 14a-14j ist jeweils eine Ausbringdüse 16a-16j angeordnet, wobei die Ventile 14a-14j und die Ausbringdüsen 16a-16j jeweils eine Ventil-Düsen- Einheit bilden.

Das System 10 umfasst ferner ein Steuerungssystem 20, welches über die elektrischen Leitungen 18a-18j signalleitend mit den Ventilen 14a-14j verbunden ist. Das Steuerungssystem 20 erzeugt ventilspezifische Spannungssignale U _a , U _e zur Ansteuerung der Ventile 14a-14j, wobei die ventilspezifischen Spannungssignale U _a , U _e den Ventilen 14a-14j über die Leitungen 18a-18j bereitgestellt werden. Die dargestellten ventilspezifischen Spannungssignale U _a , Ue werden den Ventilen 14a, 14e bereitgestellt, wobei die den übrigen Ventilen 14b-14d, 14f-14j bereitgestellten ventilspezifischen Spannungssignale nicht dargestellt sind.

Die von dem Steuerungssystem 20 erzeugten ventilspezifischen Spannungssignale U _a , U _e sind pulsweitenmoduliert und weisen jeweils ein ventilspezifisches Tastverhältnis D _a -Dj auf. Die ventilspezifischen Tastverhältnisse D _a -Dj kompensieren oder reduzieren die von der Position der jeweiligen Ventile 14a-14j am Spritzgestänge 12 abhängigen Einflüsse auf die ventilspezifische Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit.

Das unter dem Spritzgestänge 12 dargestellte Balkendiagramm zeigt den an den jeweiligen Ventilen 14a-14j anliegenden Fluiddruck P _a -Pj. Aus dem Balkendiagramm ergibt sich, dass der an den jeweiligen Ventilen 14a-14j anliegende Fluiddruck P _a -Pj von der Gestängemitte aus nach außen hin abnimmt. Da der Fluiddruck P die Strömungsgeschwindigkeit der Spritzflüssigkeit durch die Ventile 14a-14j beeinflusst, ist beim Ansteuern der Ventile 14a-14j der druckabhängige Einfluss auf die ventilspezifische Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit zu berücksichtigen.

Der druckabhängige Einfluss auf die ventilspezifische Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit wird dadurch kompensiert oder zumindest reduziert, dass die von dem Steuerungssystem 20 erzeugten ventilspezifischen Spannungssignale U _a , Ue ein ventilspezifisches Tastverhältnis D _a -Dj aufweisen.

Das sich auf das Tastverhältnis D beziehende Balkendiagramm zeigt, dass das Tastverhältnis D _a des für das Ventil 14a erzeugten Spannungssignals U _a größer ist als das Tastverhältnis D _e des für das Ventil 14e erzeugten Spannungssignals U _e . Der von der Gestängemitte aus nach außen hin abfallende Fluiddruck P wird also dadurch ausgeglichen, dass die außenliegenden Ventile über ein ventilspezifisches Tastverhältnis länger geöffnet bleiben als die in der Gestängemitte angeordneten Ventile.

Das Tastverhältnis D entspricht dem Quotienten aus Impulsdauer T und Periodendauer T. Die Periodendauer T stimmt bei sämtlichen von dem Steuerungssystem 20 erzeugten Spannungssignalen U _a , U _e überein. Die sich voneinander unterscheidenden Tastverhältnisse D _a , D _e ergeben sich aufgrund unterschiedlicher Impulsdauern T _a , T _e .

Zur Umsetzung der Ventilsteuerung ist es erforderlich, dass das Steuerungssystem 20 die an dem jeweiligen Ventilen 14a-14j anliegenden Fluiddrücke P _a -Pj kennt. Im Rahmen des Ansteuerungsverfahrens werden die an den jeweiligen Ventilen 14a-14j anliegenden Fluiddrücke P _a .Pj beispielsweise über eine Druckmessung und eine auf der Druckmessung basierende und die Druckveränderung im Spritzgestänge 12 berücksichtigende Druckberechnung ermittelt. Bei der Berechnung kann das Steuerungssystem 20 beispielsweise ein Druckabfallmodell verwenden, sodass der tatsächliche Fluiddruck P lediglich an einer zentralen Stelle im Spritzgestänge 12 gemessen werden muss und der Druckabfall dann anhand des Leitungsquerschnitts und/oder des Flüssigkeitsausstoßes entlang des Spritzgestänges 12 berechnet wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Einflüsse der Fluiddruckunterschiede an den Ventilen 14a-14j durch ventilspezifische Tastverhältnisse D _a -Dj zu kompensieren oder zumindest zu verringern.

Die Fig. 2 zeigt ebenfalls ein System 10 zum Ansteuern von Ventilen 14a-14j eines Spritzgestänges 12. Das Steuerungssystem 20 erzeugt ventilspezifische Spannungssignale U _a , U _e zur Ansteuerung der Ventile 14a-14j. Die elektrischen Leitungen 18a-18j, über welche das Steuerungssystem 20 mit den Ventilen 14a- 14j verbunden ist, weisen voneinander abweichende Leitungslängen auf, sodass sich aufgrund voneinander abweichender elektrischer Widerstände unterschiedliche signalspezifische Spannungsabfälle beim Bereitstellen der Spannungssignale U _a , U _e ergeben.

Das unter dem System 10 dargestellte Balkendiagramm zeigt, dass das Versorgungsspannungsniveau Uv, also das Spannungsniveau der an den Ventilen 14a-14j ankommenden PWM-Impulse, aufgrund der unterschiedlichen Längen der elektrischen Leitungen 18a-18j von der Gestängemitte aus nach außen hin abnimmt. Die bei aktiver Bestromung an den jeweiligen Ventilen 14a- 14j anliegenden Spannungen Uv,a-Uv,j nehmen von der Gestängemitte aus nach außen hin ab. Die bei aktiver Bestromung an den jeweiligen Ventilen 14a-14j anliegenden Spannungen Uv,a-Uv,j beeinflussen das Schaltverhalten der Ventile 14a-14j. Wegen der abfallenden Spannungen Uv,a-Uv,j variieren die Einschalt- und Ausschaltzeiten der Ventile 14a-14j voneinander, sodass dies mit ventilspezifischen Tastverhältnissen D _a -Dj kompensiert werden muss. Das Steuerungssystem 20 erzeugt zum Kompensieren oder zumindest zum Reduzieren der spannungsabhängigen Einflüsse auf die ventilspezifische Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit ventilspezifische Spannungssignale U _a , U _e , welche den signalspezifischen Spannungsabfall bei der Signalbereitstellung berücksichtigen. Das Spannungssignal U _a , welches dem außenliegenden Ventil 14a bereitgestellt wird, weist somit ein größeres Tastverhältnis D _a als das Spannungssignal U _e auf, welches dem Ventil 14e bereitgestellt wird.

Damit das Steuerungssystem 20 den signalspezifischen Spannungsabfall zur Kompensation der spannungsabhängigen Einflüsse auf die ventilspezifische Durchflussmenge an Spritzflüssigkeit berücksichtigen kann, muss dem Steuerungssystem 20 der signalspezifische Spannungsabfall bekannt sein. Im Rahmen des Ansteuerungsverfahrens erfolgt also ein Ermitteln der durch das Bereitstellen der ventilspezifischen Spannungssignale U _a , U _e verursachten signalspezifischen Spannungsabfälle durch eine oder mehrere Spannungsmessungen. Das ventilspezifische Tastverhältnis D _a -Dj wird in Abhängigkeit der bei aktiver Bestromung an den jeweiligen Ventilen 14a-14j anliegenden Spannungen Uv,a-Uv,j angepasst.

Die Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf einer an einem als Ventil 14a anliegenden Spannung U _a , den zeitlichen Verlauf eines durch ein Ventil 14a fließenden Stroms l _a und zeitliche Druckverläufe P _a , P _a ,h vor und hinter dem Ventil 14a. In den Diagrammen sind die Spannung II, die Stromstärke I und der Druck P über die Zeit t aufgetragen. Bei dem nicht dargestellten Ventil 14a handelt es sich um ein Magnetventil.

Aus dem zeitlichen Spannungsverlauf U _a ergibt sich, dass das Spannungssignal pulsweitenmoduliert ist. Während einer Öffnungsphase to bewirkt ein Spannungsimpuls die Einprägung eines Stroms in das Ventil 14a, wobei ein Ventilanker durch die Stromeinprägung während der Öffnungsphase to von einer geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung bewegt wird. Nachdem der Ventilanker die geöffnete Stellung erreicht hat, erfolgt während einer Haltephase tn eine Stromeinprägung, welche ausreichend ist, um den Ventilanker in der geöffneten Position zu halten. Zum Schließen des Ventils 14a erfolgt zunächst eine kurzzeitige Spannungsinvertierung und anschließend eine Unterbrechung der Spannungsversorgung während einer Schließphase ts. Während der Geschlossenphase t _G liegt das Spannungssignal auf Nullniveau, sodass kein Strom in das Ventil 14a eingeprägt wird. Zum erneuten Öffnen des Ventils 14a folgt auf die Geschlossenphase t _G erneut die Öffnungsphase to und die Haltephase t _H .

Das Druckverlaufsdiagramm zeigt, dass der an dem Ventil 14a anliegende Fluiddruck P _a sich konstant auf einem hohen Niveau befindet und eine Mehrzahl von Druckwellen Pw aufweist. Der Fluiddruck P _a ,h hinter dem Ventil 14a erhöht sich während der Öffnungsphase to und fällt in der Schließphase ts wieder ab.

Durch die Pulsweitenmodulation entstehen also Druckwellen Pw in den Leitungen des Spritzgestänges 12. Die Druckwellen Pw beeinflussen die ventilspezifische Durchflussmenge während der Öffnungsphase to und der Haltephase tn. Dieser Effekt wird dadurch verstärkt, dass die Druckwellen Pw sich im Spritzgestänge 12 überlagern können, sodass die Fehlapplikation noch gesteigert wird.

Die Fig. 4 zeigt drei wellenartige Druckverläufe P _a -P _c an drei Ventilen 14a-14c über die Zeit t, wenn keine Druckwellenkompensation erfolgt.

Im Rahmen des Verfahrens werden die erzeugten ventilspezifischen Spannungssignale unter Berücksichtigung der Einflüsse von Druckwellen Pw in den mit den jeweiligen Ventilen 14a-14j verbundenen Leitungsabschnitten des Spritzgestänges 12 auf die ventilspezifische Durchflussmenge von dem Steuerungssystem 20 erzeugt, sodass es zu einer aufeinander abgestimmten bzw. versetzt zueinander erfolgenden Ansteuerung der Ventile 14a-14j kommt, wodurch sich die Druckwellen P _w nicht überlagern und vorhandene Druckwellen Pw durch neu erzeugte Druckwellen P _w eliminiert oder zumindest abgeschwächt werden.

Der Effekt dieser Druckwellenkompensation ist in der Fig. 5 dargestellt. Der Ausschlag bzw. die Amplitude der Druckwellen innerhalb des Spritzgestänges wird durch die Druckwellenkompensation erheblich reduziert. Beim Erzeugen der ventilspezifischen Spannungssignale U _a , U _e wird die Druckwellenausbreitung, nämlich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druckwellen Pw im Spritzgestänge 12 zur Vermeidung oder Reduzierung von Druckwellenüberlagerungen berücksichtigt. Über die Fließgeschwindigkeit der Spritzflüssigkeit im Spritzgestänge 12 und die PWM-Frequenz können Überlagerungen von Druckwellen Pw durch eine geeignete Ansteuerung der Ventile 14a-14j vermieden oder zumindest reduziert werden. Beim Erzeugen der ventilspezifischen Spannungssignale U _a , U _e zur Vermeidung oder Reduzierung von Druckwellenüberlagerungen berücksichtigt das Steuerungssystem beim Erzeugen der ventilspezifischen Spannungssignale U _a , U _e die Fließgeschwindigkeit der Spritzflüssigkeit im Spritzgestänge 12 und die Leitungslänge der Fluidleitung zwischen aufeinander folgenden und in Reihe angeordneten Ventilen 14a-14j.

Bezugszeichenliste

10 System

12 Spritzgestänge

14a-14j Ventile

16a-16j Ausbringdüsen

18a-18j Leitungen

20 Steuerungssystem

D, Da-Dj Tastverhältnisse

I Stromstärke l _a Stromstärke

Pw Druckwellen

P Fluiddruck

Pa-Pj Fluiddrücke

P _a ,h Fluiddruck t Zeit to Öffnungsphase tn Haltephase ts Schließphase tc Geschlossenphase

T, T _a , T _e Impulsdauern

T Periodendauer

U Spannung

U _a , U _e Spannungssignale

Uv Versorgungsspannungsniveau

Uv,a-Uv,j Versorgungsspannungsniveaus