CN109791828B - 电磁调节系统和运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁调节系统(1)、尤其是用于内燃机的气门机构调节系统，其包括双稳态的电磁调节设备(2)，所述电磁调节设备具有沿调节轴线(V)在拉进位置(E)和推出位置(A)之间可调节的、至少局部区段具有永磁件(5)的、用于与调节对象配合作用的调节元件(3)。

Description

电磁调节系统和运行方法

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的电磁调节系统、尤其是用于优选机动车内的内燃机的气门机构调节系统，其包括双稳态的电磁调节设备，所述电磁调节设备具有沿调节轴线在拉进位置和推出位置之间可调节的、至少局部区段具有、尤其支撑永磁件的、用于与调节对象、尤其凸轮组件配合作用的调节元件，其中，永磁件通过调节元件的移动能够沿调节轴线在轴向相互间隔的第一和第二芯件区域之间移动，并且所述永磁件在调节元件的拉进位置中通过永磁性的固持力保持在第一芯件区域上并且在调节元件的推出位置中通过永磁性的固持力保持、尤其附着在第二芯件区域上，并且所述电磁调节设备具有通过控制器件可控制的第一和第二线圈装置，并且所述控制器件设计成可控制第一和第二线圈装置，使得在第一运行状态下为了使调节元件从拉进位置移动到推出位置，所述第一线圈装置作为对控制器件的电气控制信号的反应而产生反作用于永磁件的固持力的、推开永磁件并导致从第一芯件区域松脱的反作用力，并且在第二运行状态下为了使调节元件从推出位置移动到拉进位置，所述第二线圈装置作为对控制器件的电气控制信号的反应而产生反作用于永磁件的固持力的、推开永磁件并导致从第二芯件区域松脱的反作用力。第一和第二芯件区域优选用作用于调节元件的轴向止挡，调节元件随后在调节终端位置贴靠在相应的芯件区域上。永磁件优选夹紧在两个轴向间隔的极板之间，所述极板随后在终端位置之间直接贴靠在相应的芯件区域上。极板在此尤其在对调节元件进行轴向止挡时具有针对通常易碎的永磁件的机械防护功能。永磁件优选沿轴向被磁化。

如果调节元件通过凸轮轴的旋转没有自动地在凸轮轴调节之后从推出位置返回至拉进位置，则这种电磁调节系统尤其用于凸轮轴调节。在这种凸轮调节系统中，调节元件必须通过第二线圈装置主动地调节返回到拉进位置。在这种按本发明类型的调节系统中，调节元件的移动由配属于调节元件的、安置在线圈装置之间的区域中的霍尔传感器监测。

除了前述的电磁调节系统以外，例如在文献DE 102 40 774 B4中已知一种申请人描述的凸轮轴调节系统，它的电磁调节设备包括仅一个唯一的线圈装置，通过该线圈装置可以加速支撑永磁件的调节元件朝其推出位置的移动。在这种调节系统中通过经由凸轮轴对调节元件施加的机械作用力实现复位。

由文献DE 10 2004 030 779 A1已知一种另外的非按本发明类型的具有唯一的线圈装置的电磁调节系统。这种线圈装置用作传感器线圈，用于探测感应信号，该感应信号通过调节元件从推出位置到拉进位置的机械复位运动而产生，以便在感应信号消失时可以探测出返回拉进位置的气门升程调节的故障功能。已知的调节装置不适用于在调节工作中使用，其中没有提供调节元件的自动复位，因为调节元件随后通过其永磁件永磁性地附着在推出位置。此外，通过已知的调节系统在调节元件从拉进位置移动到推出位置过程中不能探测故障功能。

按本发明类型的调节系统在内燃机的机动车气门机构中用于开关凸轮组件、如曲柄，用于以不同的气门升程和/或气门控制时间操作或暂时关闭换气阀门。

从前述的现有技术出发，本发明所要解决的技术问题是，提供一种改进的调节系统，尤其用于调节作为机动车内燃机的气门机构的组成部分的凸轮组件，所述调节系统包括双稳态的电磁调节设备，所述电磁调节设备的具有永磁件的调节元件通过两个线圈装置能够主动地电磁地沿两个彼此相反的轴向移动，并且还由于扩展的诊断和监测可能性在调节元件的按规定的调节运动方面是有利的。在优选的实施方式中，可以检查调节元件沿两个轴向的调节运动。在此，可以省去在现有技术中必需的(附加的)霍尔传感器。

此外，本发明的所要解决的技术问题还在于，提供一种相应改进的用于这种电磁调节系统的运行方法。

在电磁调节系统方面，所述技术问题通过权利要求1所述的技术特征解决，即，在按本发明类型的调节系统中，第二线圈装置配有评估器件，用于探测通过调节元件沿调节轴线从拉进位置到推出位置的移动而产生的感应信号，并且所述控制器件设计为，使得在第一运行状态下至少在用于探测感应信号的探测阶段、优选在整个第一运行状态下无电流(不通电地)地接通第二线圈装置，和/或，第一线圈装置配有评估器件，用于探测通过调节元件沿调节轴线从推出位置到拉进位置的移动而产生的感应信号尤其是电压信号，并且所述控制器件设计为，使得在第二运行状态下至少在用于探测感应信号的探测阶段、优选在整个第二运行状态下无电流地(不通电地)接通第一线圈装置。特别优选地，配属第二线圈装置和配属第一线圈装置的评估器件是共同的评估器件。

在方法方面，所述技术问题通过权利要求9所述的技术特征解决。

本发明的改进方案在从属权利要求中提供。在本发明中可以进行至少两个在说明书、权利要求和/或附图中公开的技术特征的组合。

为了避免重复，设备方面公开的技术特征也适合作为方法方面公开的技术特征并且要求保护。同样地，方法方面公开的技术特征也适合作为设备方面公开的技术特征并且要求保护。

本发明的设想在于，如此控制按本发明类型的电磁调节系统或其双稳态的电磁调节设备，使得在第一运行状态(运行模式)下，调节元件通过对第一线圈装置通电从拉进位置移动到推出位置，第二线圈装置用作传感器线圈。为此，配属有评估器件，通过该评估器件可以探测感应信号、尤其电压信号，当具有永磁件的调节元件通过对第一线圈装置通电而轴向地沿调节轴线从拉进位置移动到推出位置时所述感应信号通过电磁感应产生。由此，第二线圈装置可以满足传感器线圈功能。还可以规定，第二线圈装置如此被接通，使得至少暂时在第一运行状态下、尤其在对第一线圈装置通电时对第二线圈装置不通电流。特别优选地是，在整个第一运行状态持续期间保持这种不通电流的状态，也就是说，从对第一线圈装置通电开始直至调节装置到达推出位置。在第二线圈装置在第一运行状态下不通电流的时间中，第二线圈装置由此不用于对调节元件施加电磁力，以支持其调节移动。通过本发明的前述的实施变型方案中首次还可行的是，在按本发明类型的调节系统中监测，(究竟)是否和/或是否及时地在预设时限内实现调节元件从拉进位置到推出位置的移动。

除了前述的按照本发明的调节系统的实施变型方案和功能以外，备选或优选地规定，尤其也监测从推出位置返回到拉进位置的调节过程，方法是，在第二运行状态(运行模式)下第一线圈装置具备前述的传感器线圈功能，方法是，第一线圈装置配有评估器件，用于探测感应信号、尤其电磁感应的电压信号，当调节元件通过对第二线圈装置通电而从推出位置朝拉进位置加速或移动时，所述感应信号由调节元件在第一线圈装置中感应出。为了第一线圈位置可以满足传感器线圈功能，按照本发明规定，至少暂时在第二运行状态下、尤其在对第二线圈装置通电时对第一线圈装置不通电流。特别优选地是，在第二运行状态的整个持续期间第一线圈装置不通电流，也就是说，从对第二线圈装置通电开始直至通过调节装置到达拉进位置。

在实施第一实施变形方案时，也就是在第一运行状态下，在调节元件从拉进位置移动到推出位置时可以监测调节运动，并且在第二变形方案中以相反的方向监测调节运动。如前所述，本发明的实施方式特别优选的是，一同(时间上相继地)实现两个功能。如前所述地，导磁的调节元件至少在局部区段具有永磁件，所述永磁件还至少在局部区段、优选整体被容纳或安置在两个芯件区域之间并且在芯件区域之间可以移动。永磁件优选设计为盘形并且布置在调节元件的推杆或推杆段上或旁，调节元件可以一件式地或多件式地设计，并且如以下还进一步阐述地，尤其沿轴向仅贯穿第二芯件区域，以便通过作用区段、尤其端部区段与调节对象、尤其凸轮轴组件配合作用，尤其用于在机动车内燃机的气门机构中开关调节元件，例如用于以不同的气门升程和/或不同的控制时间操作或暂时关闭至少一个换气阀门。

按照本发明调节系统以及按照本发明的方法可以放弃在这种调节系统中强制地使用通常附加的用于监测调节功能的霍尔传感器。

在准确地评估和处理获得的、未获得的或延迟获得的感应信号方面，提供不同的可能性。马达控制系统的车载诊断装置的感应信号的评估和检测用于以功能测试监测气门升程调节。换句话说，通过按照本发明的系统可以检测，是否、也就是究竟是否和/或是否准时地进行了调节元件沿轴向朝推出位置的方向和/或沿轴向朝拉进位置的方向所要求的或受控的调节移动。评估器件和/或控制器件尤其识别调节元件的实际或当前位置并且可以考虑调节元件的实际或当前位置。

在本发明的改进方案中有利地规定，评估器件设计为，作为对感应信号消失的反应和/或对时间延迟的感应信号的反应而发出相应的故障信号，该故障信号表示未成功地或延迟地实现调节移动，和/或评估器件保存相应的故障信息。附加或备选地，所述评估器件可以设计为，作为对尤其准时获得的感应信号的反应而发出相应的应答信号和/或保存相应的应答信息。

还可设想的实施方式是，控制器件设计为，作为对感应信号消失的反应而向第一或第二线圈装置发出更新的控制信号，以便使调节元件在没有实现调节运动之后沿希望的轴向移动或者再次沿该方向控制调节元件。

在按照本发明的调节系统的调节设备的设计方案方面，尤其在凸轮组件开关作业方面优选的是，调节元件通过推杆段轴向贯穿第二芯件区域地布置。优选地，在第二芯件区域中为此设有相应的贯穿孔、尤其贯穿钻孔。在此特别适宜的是，调节元件仅优选贯穿第二芯件区域，但不贯穿第一芯件区域，该第一芯件区域由此优选没有轴向贯穿孔。这种调节设备的特征在于，调节元件仅在一端贯穿调节设备的壳体。

特别适宜的是，在所述系统中调节元件配有调节对象、尤其凸轮组件，其表现为，由此没有或至少没有施加或可施加足够的机械复位力用于使调节元件从推出位置移动到拉进位置。

针对气门机构调节尤其有利的是，第一线圈装置尤其通过设置更大数量的绕组比第二线圈装置功率更强，因为尤其是从拉进位置到推出位置调节运动对时间要求严格，而复位移动可能要求更长时间。

在实现评估器件方面有利的是，尤其在两个前述实施变形方案的评估器件设计用于探测感应信号，以便既沿一个轴向调节也沿另一个轴向调节，并且用于线圈装置的控制器件由共同的尤其马达控制器的逻辑单元构成。

本发明的另外的优点、特征和细节结合附图由优选实施例的以下说明获得。

在唯一的附图1中以简略的示意图示出按照本发明的电磁调节系统的优选的实施变型方案。

在图1中简略地示意性示出优选根据本发明的设计方案构造的电磁调节系统1，在此示例性地是用于尤其机动车的内燃机的气门机构调节系统。电磁调节系统1包括双稳态的电磁调节设备2，所述电磁调节设备具有沿调节轴线V在所示的拉进位置E和沿轴向与之相间隔的推出位置A之间可移动的调节元件3。所述调节元件3包括导磁的推杆段4，该推杆段沿轴向支撑磁化的永磁件5，所述永磁件沿轴向布置在两个导磁的、在此优选金属的极板6、7之间。在所示的拉进位置E上，调节元件3通过由永磁件5产生的永磁性的固持力被保持在第一芯件区域8上。

永磁件5位于导引磁通量的调节设备壳体15内，两个优选交替地由两个线圈装置10、11产生的磁通回路通过调节设备壳体15闭合。

在沿轴向与拉进位置E相间隔的推出位置A中，调节元件3通过永磁件5的永磁性的附着力以类似的方式附着在第二芯件区域9上，该第二芯件区域沿轴向与第一芯件区域8相间隔。芯件区域8、9同时构成用于调节元件3的轴向止挡，方法是，极板6、7在相应的位置中贴靠在相应的芯件区域8、9上。

此外，调节设备2还包括第一线圈装置10，该第一线圈装置在此沿径向在外侧包围第一芯件区域8。此外，调节设备2包括另外的沿轴向间隔的第二线圈装置11，该第二线圈装置围绕第二芯件区域9。两个线圈装置10、11配有控制器件12以及还要详细阐述的评估器件13，其中，控制器件12和评估器件13由共同的逻辑器件14构成。在第一运行状态下，控制器件12通过控制信号(电流)控制第一线圈装置10，基于此，第一线圈装置10产生磁场，该磁场反作用于永磁性的磁场。换句话说，第一线圈装置10通过控制信号产生相对于永磁件5的永磁性的固持力或附着力的反作用力，由此永磁件5或调节元件3从第一芯件区域8朝推出位置A的方向被推开，由此控制元件3运动至其推出位置A并因此推杆段4沿轴向进一步从调节设备壳体15伸出，以便与未示出的调节对象、在此例如是凸轮组件以已知的方式配合作用。

可看到，调节元件3为此穿过在第二芯件区域9中的中央的贯穿孔16，第一芯件区域8是封闭的或者不具有贯穿孔16。控制器件12在该第一运行状态下无电流地接通第二线圈装置11，该第二线圈装置11设计为比第一线圈装置10功率弱。在此时，第二线圈装置11具有传感器线圈的功能，在传感器线圈中通过前述的从拉进位置E到推出位置A的调节运动会感应出感应信号，在此电压。该电压被评估器件13检测到并且由此在与控制器件12共同作用下被进一步处理。以这种方式可以监测推出过程和用于操作调节对象的移动过程。也就是说可以检测出，调节元件3是否真正地开始进行希望的或受控的调节运动。

在第二运行状态下，处于推出位置A的调节元件3移动返回到所述的拉进位置E。为此，控制器件12通过控制信号控制第二线圈装置11，所述第二线圈装置对调节元件3施加相对于永磁性的固持力的推开的反作用力，由此将调节元件3从第二芯件区域9朝第一芯件区域8的方向推开。在第二运行状态期间，控制器件12无电流地接通第一线圈装置10，该第一线圈装置由此具有传感器线圈的功能并且检测感应信号，通过调节元件3借助其永磁件5在第一线圈装置10的绕组内的沿轴向的调节运动以电压的形式感应出感应信号。这种感应信号在此是电压信号，被评估器件13探测到并且与控制器件12优选共同进一步处理该电压信号。以这种方式可以监控调节元件3从推出位置A返回至拉进位置E的调节运动。

附图标记列表

1 电磁调节系统

2 双稳态的电磁调节设备

3 调节元件

4 调节元件的推杆段

5 调节元件的永磁件

6 调节元件的极板

7 调节元件的极板

8 第一芯件区域

9 第二芯件区域

10 第一线圈装置

11 第二线圈装置

12 控制器件

13 评估器件

14 逻辑器件

15 调节设备壳体

16 贯穿孔

E 拉进位置

A 推出位置

V 调节轴线

Claims (18)

1.一种电磁调节系统(1)，其包括双稳态的电磁调节设备(2)，所述电磁调节设备具有沿调节轴线(V)在拉进位置(E)和推出位置(A)之间可调节的、至少局部区段具有永磁件(5)的、用于与调节对象配合作用的调节元件(3)，其中，所述永磁件(5)通过调节元件(3)的移动能够沿调节轴线(V)在轴向相互间隔的第一和第二芯件区域(8、9)之间移动，并且所述永磁件(5)在调节元件(3)的拉进位置(E)中通过永磁性的固持力保持在第一芯件区域(8)上并且在调节元件(3)的推出位置中通过永磁性的固持力保持在第二芯件区域(9)上，并且所述电磁调节设备具有通过控制器件可控制的第一和第二线圈装置，并且所述控制器件设计成可控制第一和第二线圈装置(10、11)，使得在第一运行状态下为了使调节元件(3)从拉进位置(E)移动到推出位置(A)，所述第一线圈装置(10)作为对控制器件的电气控制信号的反应而产生反作用于永磁件(5)的固持力的、推开永磁件(5)并导致从第一芯件区域(8)松脱的反作用力，并且在第二运行状态下为了使调节元件(3)从推出位置(A)移动到拉进位置(E)，所述第二线圈装置(11)作为对控制器件的电气控制信号的反应而产生反作用于永磁件(5)的固持力的、推开永磁件(5)并导致从第二芯件区域(9)松脱的反作用力，

其特征在于，所述第二线圈装置(11)配有评估器件(13)，用于探测通过调节元件(3)沿调节轴线(V)从拉进位置(E)到推出位置(A)的移动而产生的感应信号，并且所述控制器件设计为，使得在第一运行状态下至少在用于探测感应信号的探测阶段无电流地接通第二线圈装置(11)，

和/或，所述第一线圈装置(10)配有评估器件(13)，用于探测通过调节元件(3)沿调节轴线(V)从推出位置(A)到拉进位置(E)的移动而产生的感应信号，并且所述控制器件设计为，在第二运行状态下至少在用于探测感应信号的探测阶段无电流地接通第一线圈装置(10)，

其中，所述调节元件(3)通过推杆段(4)轴向仅贯穿第二芯件区域(9)地布置。

2.按照权利要求1所述的电磁调节系统，其特征在于，所述控制器件设计为，使得在整个第一运行状态下无电流地接通第二线圈装置(11)。

3.按照权利要求1所述的电磁调节系统，其特征在于，所述控制器件设计为，在整个第二运行状态下无电流地接通第一线圈装置(10)。

4.按照权利要求1所述的电磁调节系统，其特征在于，所述评估器件(13)设计为，作为对感应信号消失的反应和/或对时间延迟的感应信号的反应而发出故障信号和/或保存故障信息，和/或所述评估器件设计为，作为对准时的感应信号的反应而发出应答信号和/或保存应答信息。

5.按照权利要求1所述的电磁调节系统，其特征在于，所述控制器件(12)设计为，作为对感应信号消失的反应而向第一或第二线圈装置(10、11)发出更新的控制信号。

6.按照权利要求1所述的电磁调节系统，其特征在于，所述调节元件(3)与调节对象配合作用地布置，所述调节对象设计和布置为，不施加用于将调节元件(3)从推出位置(A)移动到拉进位置(E)的机械的复位力。

7.按照权利要求6所述的电磁调节系统，其特征在于，所述调节对象是凸轮组件。

8.按照权利要求1所述的电磁调节系统，其特征在于，所述第一线圈装置(10)在量值相同的通电时产生比第二线圈装置(11)更强的磁场。

9.按照权利要求1所述的电磁调节系统，其特征在于，所述永磁件(5)在轴向上至少在局部区段布置在沿轴向相间隔的线圈装置(10、11)之间。

10.按照权利要求9所述的电磁调节系统，其特征在于，所述永磁件(5)在轴向上完整地布置在沿轴向相间隔的线圈装置(10、11)之间。

11.按照权利要求9所述的电磁调节系统，其特征在于，所述永磁件(5)与线圈装置(10、11)轴向相间隔地布置。

12.按照权利要求1所述的电磁调节系统，其特征在于，所述评估器件(13)和控制器件由共同的逻辑器件构成。

13.按照权利要求12所述的电磁调节系统，其特征在于，所述逻辑器件是马达控制器。

14.按照权利要求1所述的电磁调节系统，其特征在于，所述电磁调节系统(1)设计为用于内燃机的气门机构调节系统。

15.按照权利要求1所述的电磁调节系统，其特征在于，所述电磁调节系统设计用于调节内燃机的气门机构的凸轮组件。

16.一种运行按照权利要求1至15之一所述的电磁调节系统(1)的方法，其特征在于，在第一运行状态下，控制器件通过控制信号对第一线圈装置(10)施加作用并且由此使调节元件(3)从拉进位置(E)移动到推出位置(A)，并且在该移动过程中通过配属于第二线圈装置(11)的评估器件(13)探测由于调节元件(3)的移动而在第二线圈装置(11)中产生的感应信号，并且控制器件在第一运行状态下至少在用于探测感应信号的探测阶段无电流地接通第二线圈装置(11)，

和/或，在第二运行状态下，控制器件通过控制信号对第二线圈装置(11)施加作用并且由此使调节元件(3)从推出位置(A)移动到拉进位置(E)，并且在该移动过程中通过配属于第一线圈装置(10)的评估器件(13)探测由于调节元件(3)的移动而在第一线圈装置(10)中产生的感应信号，并且控制器件在第二运行状态下至少在用于探测感应信号的探测阶段无电流地接通第一线圈装置(10)，

其中，当在拉进位置(E)和推出位置(A)之间移动时所述调节元件(3)通过推杆段(4)轴向仅贯穿第二芯件区域(9)地布置。

17.按照权利要求16所述的方法，其特征在于，控制器件在整个第一运行状态下无电流地接通第二线圈装置(11)。

18.按照权利要求16所述的方法，其特征在于，控制器件在整个第二运行状态下无电流地接通第一线圈装置(10)。

Images