DE102005030453A1 - Controlling solenoid-actuated internal combustion engine valve, varies voltage as function of time to reduce current induced in coil as result of armature movement - Google Patents

Controlling solenoid-actuated internal combustion engine valve, varies voltage as function of time to reduce current induced in coil as result of armature movement Download PDF

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Abstract

The voltage to the electromagnetic coils (EMA, EMB) is controlled at a time dependent on the instant of change over. This control action, reduces the current induced in the coil as a result of armature movement. Alternatively it reduces the total coil current, as modified by the induced current. An independent claim is included for the corresponding actuator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Spulenstroms eines elektromagnetischen Aktuators – insbesondere eines Hubaktuators zur Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine – sowie eine elektromagnetische Stellvorrichtung.The The invention relates to a method for controlling the coil current of a electromagnetic actuator - in particular a Hubaktuators for actuation of gas exchange valves of an internal combustion engine - as well as an electromagnetic Locking device.

Es sind bereits verschiedenste elektromagnetische Aktuatoren beziehungsweise Stellvorrichtungen und Verfahren zur Steuerung eines Ankers eines elektromagnetischen Aktuators bzw. zur Regelung von Spulenströmen eines elektromagnetischen Aktuators bekannt. Die DE 102 21 134 A1 offenbart bereits einen elektromagnetischen Aktuator, der ebenfalls bevorzugt zur Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine Verwendung finden soll. Dieser Aktuator umfasst neben dem anzutreibenden Aktuator mindestens einen zu bestromenden Elektromagneten und mindestens einen Permanentmagneten. Dabei ist der Permanentmagnet in den Anker integriert. Der Anker wird von einer in die andere Endposition bewegt, in dem der Spulenstrom des bzw. der Elektromagneten umgepolt wird.There are already known various electromagnetic actuators or adjusting devices and methods for controlling an armature of an electromagnetic actuator or for controlling coil currents of an electromagnetic actuator. The DE 102 21 134 A1 already discloses an electromagnetic actuator, which is also preferably used for valve control of an internal combustion engine use. This actuator comprises in addition to the driven actuator at least one electromagnet to be energized and at least one permanent magnet. The permanent magnet is integrated in the armature. The armature is moved from one to the other end position in which the coil current of the electromagnet (s) is reversed.

Ferner ist aus der DE 201 14 466 U1 ein elektromagnetischer Aktuator bekannt, der ebenfalls neben einem anzutreibenden Anker einen Elektromagneten und einen Permanentmagneten umfasst. Der Permanentmagnet ist auch hier Bestandteil des Ankers und dient dazu, den Anker in einer Endposition sicher zu halten. Um den Anker aus dieser mittels Permanentmagnetkraft gehaltenen Endposition zu lösen wird der Elektromagnet zur Erzeugung eines Gegenfeldes bestromt. Bei deaktiviertem elektromagnetischem Gegenfeld durch Wegfall der Bestromung des Elektromagneten fällt der Anker in die durch den Permanentmagneten gehaltene Endposition zurück.Furthermore, from the DE 201 14 466 U1 an electromagnetic actuator known, which also includes an electromagnet and a permanent magnet next to a driven armature. The permanent magnet is also part of the armature and serves to hold the anchor safely in an end position. In order to release the armature from this held by permanent magnet force end position of the electromagnet is energized to generate an opposing field. When the electromagnetic opposing field is deactivated by eliminating the energization of the electromagnet, the armature falls back into the end position held by the permanent magnet.

Auch sind gattungsbildende Vorrichtungen zur Steuerung von Hubventilen (bzw. Gaswechselventilen) bekannt, bei denen die Permanentmagnetkraft durch kurzzeitiges Bestromen eines zugeordneten Elektromagneten aufgehoben wird ( DE 35 00 530 A1 , DE 100 03 928 A1 , DE 100 39 461 A1 ).Also known are generic devices for controlling lift valves (or gas exchange valves) in which the permanent magnet force is canceled by brief energization of an associated electromagnet ( DE 35 00 530 A1 . DE 100 03 928 A1 . DE 100 39 461 A1 ).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Regelung des Spulenstroms eines elektromagnetischen Aktuators anzugeben, durch das/die die erforderliche elektrische Schaltenergie bei einem Schaltvorgang eines elektromagnetischen Aktuators reduziert wird. Ferner soll der Ablösevorgang des zu bewegenden Ankers im Vergleich zu herkömmlichen Systemen beschleunigt werden.Of the Invention is based on the object, a method and a device for controlling the coil current of an electromagnetic actuator indicate by the / the required electrical switching energy reduced in a switching operation of an electromagnetic actuator becomes. Furthermore, the detachment process accelerates the moving armature compared to conventional systems become.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Gesamtheit der Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention Problem solved by the entirety of the features of the independent claims. Further Embodiments of the method and the adjusting device according to the invention emerge from the dependent claims.

Eine elektromagnetische Stellvorrichtung gemäß der Erfindung umfasst einen elektromagnetischen Aktuator mit einem zwischen zwei Endpositionen hin und her bewegbaren Anker, mindestens einem Elektromagneten, einem Permanentmagneten durch den der Anker entgegen einer Stellkraft in der ersten Endposition gehalten wird und mit Mitteln zur Erzeugung der Stellkraft. Weiterhin umfasst die Stellvorrichtung eine elektronische Steuereinrichtung zur gezielten Bestromung bzw. gezielten Einstellung einer Spulenspannung des mindestens einen Elektromagneten des elektromagnetischen Aktuators. Die Steuereinrichtung ist dafür derart ausgebildet, dass sie zur Überführung des in der ersten Endposition mittels der Permanentmagnetkraft des Permanentmagneten gehaltenen Ankers, die Spulenspannung des (der ersten Position zugeordneten) Elektromagneten derart einstellt, dass das Magnetfeld des Permanentmagneten soweit geschwächt wird, bis der Anker sich aus der ersten Endposition wegzubewegen beginnt (Ablösezeitpunkt) und im zeitlichen Anschluss an diesen Ablösezeitpunkt die Spulenspannung weiter derart einstellt wird, dass zumindest ein aufgrund der Ankerbewegung in die Spule des (der ersten Endposition zugeordneten) Elektromagneten induzierter Spulenstrom beziehungsweise der durch den induzierten Spulenstrom beeinflusste Gesamtspulenstrom (sich abbauender Spulenstrom und induzierter Spulenstrom) reduziert wird bzw. auf einen vorgegebenen reduzierten Wert eingeregelt wird.A Electromagnetic actuator according to the invention comprises a electromagnetic actuator with one between two end positions reciprocable armature, at least one electromagnet, a permanent magnet through which the armature against a force is held in the first end position and with means for generating the power. Furthermore, the adjusting device comprises an electronic Control device for targeted energization or targeted adjustment a coil voltage of the at least one electromagnet of the electromagnetic Actuator. The control device is designed in such a way that it for the transfer of the in the first end position by means of the permanent magnet force of the permanent magnet held armature, the coil voltage of the (assigned to the first position) Electromagnet such that the magnetic field of the permanent magnet so weak until the anchor moves away from the first end position starts (replacement time) and in the temporal connection to this separation time, the coil voltage is further adjusted such that at least one due to the anchor movement induced in the coil of the (the first end position associated) electromagnet Coil current or by the induced coil current affected total coil current (decreasing coil current and Induced coil current) is reduced or to a predetermined reduced value is adjusted.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird für den Ablösevorgang des Ankers aus der jeweiligen Endposition, in der der Anker mittels Magnetkraft des Permanentmagneten entgegen einer Federkraft gehalten ist, die Spulenspannung des Elektromagneten derart eingestellt, dass die hierdurch erzeugte Elektromagnetkraft die Permanentmagnetkraft soweit schwächt, bis die Permanentmagnetkraft geringer ist als die entgegenwirkende Stellkraft (Federkraft). Ist der Ablösezeitpunkt erreicht, erfolgt von diesem Zeitpunkt an eine energieoptimierte Regelung des Spulenstroms (induzierter Spulenstrom oder Gesamtspulenstrom) des Elektromagneten. Hierfür wird die Spulenspannung des, das Permanentmagnetfeld schwächenden Elektromagneten derart eingestellt, dass zumindest ein aufgrund der Ankerbewegung in diese Spule induzierter Spulenstrom bzw. der durch den induzierten Spulenstrom beeinflusste Gesamtspulenstrom verringert bzw. auf einen vorgegebenen verringerten Wert eingeregelt wird.According to the inventive method is for the transfer process of the anchor from the respective end position in which the anchor means Magnetic force of the permanent magnet held against a spring force is, the coil voltage of the electromagnet set such that the electromagnetic force generated thereby is the permanent magnet force as far as weakens, until the permanent magnet force is less than the counteracting one Actuating force (spring force). If the release time is reached, takes place from this point on an energy-optimized control of the coil current (induced coil current or total coil current) of the electromagnet. For this purpose, the Coil voltage of the, the permanent magnetic field weakening electromagnet so set that at least one due to the anchor movement in this Coil induced coil current or influenced by the induced coil current Total coil current reduced or reduced to a predetermined Value is adjusted.

Bei den folgenden Ausführungen wird für den Fall, dass der durch die Ankerbewegung induzierte Spulenstrom oder der durch den induzierten Spulenstrom beeinflusste Gesamtspulenstrom eingeregelt werden soll, stets lediglich von der Einregelung des induzierten Spulenstroms gesprochen.In the following explanations, in the case that is induced by the armature movement Coil current or the affected by the induced coil current total coil current to be adjusted, always spoken only of the regulation of the induced coil current.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist die Steuereinheit derart ausgebildet bzw. das Verfahren derart ausgeführt, dass der induzierte Spulenstrom auf den Wert Null geregelt wird. Hierdurch wird eine Regelung nach dem Kriterium der größtmöglichen Energieeinsparung realisiert. Bei dieser Vorgehensweise kann der Gesamtspulenstrom zunächst in der Art geregelt werden, dass die Magnetkraft des Elektromagneten die Magnetkraft des Permanentmagneten solange schwächt bis die Magnetkraft des Permanentmagneten geringer ist als die der Stellkraft (Federkraft). Dies verhindert, dass der Anker von der Permanentmagnetkraft wieder in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird. Danach wird der induzierte Spulenstrom bzw. der durch den induzierten Spulenstrom beeinflussten Gesamtspulenstrom (sich abbauender Spulenstrom und induzierter Spulenstrom) möglichst schnell auf den Wert Null geregelt.In a particularly preferred embodiment according to the invention the control unit is designed or the method such executed that the induced coil current is regulated to the value zero. As a result, a rule according to the criterion of the largest possible Energy saving realized. In this approach, the Total coil current first be regulated in the way that the magnetic force of the electromagnet the Magnetic force of the permanent magnet weakens until the magnetic force of the Permanent magnet is lower than that of the actuating force (spring force). This prevents the armature from the permanent magnet force again moved back to its original position becomes. Thereafter, the induced coil current or by the induced coil current influenced total coil current (degrading Coil current and induced coil current) as quickly as possible to the value Zero regulated.

In einer anderen Ausführungsform ist die Steuereinheit derart ausgebildet bzw. das Verfahren derart ausgeführt, dass die Spulenspannung in Abhängigkeit vom Kraftverlauf des Permanentmagneten eingestellt und der induzierte Spulenstrom so auf einen vorgegebenen reduzierten Spulenstromwert eingeregelt wird (insbesondere derart, dass die Magnetkraft der Elektromagneten zur größtmöglichen Schwächung des Magnetfeldes bzw. der Magnetkraft des haltenden Permanentmagneten führt), Hierdurch wird zum einen eine gewisse Energieeinsparung erzielt wird und zum anderen eine maximale Beschleunigung des Ankers gewährleistet. Eine derartige Regelung des Spulenstroms kann anhand eines hinterlegten Kennfeldes, in dem der bekannte Kraftverlauf des/der verwendeten Permanentmagneten hinterlegt ist, erfolgen.In another embodiment the control unit is designed or the method such executed that the coil voltage depending on adjusted by the force curve of the permanent magnet and the induced Coil current adjusted to a predetermined reduced coil current value is (in particular such that the magnetic force of the electromagnet to the greatest possible weakening of the Magnetic field or the magnetic force of the holding permanent magnet leads), As a result, on the one hand, a certain energy saving is achieved and on the other hand ensures maximum acceleration of the anchor. Such a control of the coil current can be based on a stored Map in which the known force curve of the / used Permanent magnet is deposited, done.

Ein mögliches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der 1 dargestellt. Diese zeigt einen elektromagnetischen Aktuator 10, der bevorzugt als Hubaktuator mit zwei gegenüberliegend angeordneten Elektromagneten EM_A, EM_B, einem zwischen den Elektromagneten EM_A, EM_B bewegbar angeordneten Anker 12 und mindestens einem Permanentmagneten PM ausgeführt ist. Vorzugsweise sind zwei Permanentmagneten PM_A, PM_B vorhanden, die beispielsweise gegenüberliegend in die beiden Elektromagnete EM_A, EM_B integriert sind. In einer anderen Ausführung können der eine oder die beiden Permanentmagnete PM_A, PM_B auch in den Anker 12 integriert sein.A possible embodiment of a device according to the invention is in the 1 shown. This shows an electromagnetic actuator 10 , preferably as a lifting actuator with two oppositely arranged electromagnets EM_A, EM_B, an armature movably arranged between the electromagnets EM_A, EM_B 12 and at least one permanent magnet PM is executed. Preferably, two permanent magnets PM_A, PM_B are present, which are integrated, for example, opposite in the two electromagnets EM_A, EM_B. In another embodiment, the one or both of the permanent magnets PM_A, PM_B may also be in the armature 12 be integrated.

Der Anker 12 ist in einer Ruhelage C mittig zwischen den beiden Elektromagneten EM_A; EM_B gehalten dargestellt (im Normalbetrieb wird der Anker diese Position nicht einnehmen und sich ausschließlich zwischen seinen beiden Endpositionen hin- und herbewegen). Dabei wirken auf den Anker 12 aus entgegengesetzten Richtungen über Federmittel 14 (Mittel zur Erzeugung einer Stellkraft) gleichgroße Kräfte, die den Anker 12 in der Ruhelage C positionieren. Sobald der Anker 12 über eine gewisse Wegstrecke aus der Ruhelage C in Richtung heraus bewegt wird (z.B. durch Anregung über die Elektromagnete EM_A; EM_B), wird er über einen der beiden Permanentmagnete PM_A, PM_B in eine der beiden Endpositionen A, B angezogen und dort stromlos ausschließlich über die Permanentmagnetkraft des dieser Endposition zugeordneten Permanentmagneten entgegen der resultierenden Federkraft der Federmittel 16 gehalten.The anchor 12 is in a rest position C centered between the two electromagnets EM_A; EM_B held in place (in normal operation, the armature will not assume this position and will move back and forth between its two end positions only). This act on the anchor 12 from opposite directions via spring means 14 (Means for generating a force) equal forces, the anchor 12 position C in the rest position. Once the anchor 12 is moved over a certain distance from the rest position C in the direction out (eg by excitation via the electromagnets EM_A; EM_B), it is attracted via one of the two permanent magnets PM_A, PM_B in one of the two end positions A, B and de-energized exclusively via the Permanent magnet force of this end position associated permanent magnet against the resulting spring force of the spring means 16 held.

Für den bevorzugten Fall, dass mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Steuerung der Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine erfolgt, wirkt der Anker 12 auf ein Gaswechselventil 16.For the preferred case that the control of the gas exchange valves of an internal combustion engine takes place by means of the method according to the invention or the device according to the invention, the armature acts 12 on a gas exchange valve 16 ,

Ferner ist eine elektronische Steuereinrichtung 20 vorhanden, die derart ausgebildet ist, dass sie zur Initiierung eines Ablösevorgangs für den mittels Permanentmagnetkraft in einer Endposition A, B gehaltenen Anker 12, die Spulespannung des entsprechenden Elektromagneten EM_A; EM_B derart einstellt, dass mittels einem erzeugten Elektromagnetfeld das haltende Permanentmagnetfeld soweit geschwächt wird, dass der Anker 12 durch die der Permanentmagnetkraft entgegenwirkende Stellkraft der Federmittel 16 aus seiner Endposition A, B gelöst wird und sich in Richtung zweite Endposition B, A bewegt. Ist die Permanentmagnetkraft auf diese Weise Überwunden (Ablösezeitpunkt), wird durch die Steuereinrichtung 20 ab diesem Zeitpunkt eine energieoptimierte Regelung des Spulenstroms durchgeführt, bei der ein aufgrund der Ankerbewegung in die Spule des, das Permanentmagnetfeld schwächenden Elektromagneten EM_A; EM_B induzierter Spulenstrom auf einen vorbestimmten reduzierten Wert (insbesondere auf den Wert gleich Null) einregelt wird.Further, an electronic control device 20 which is designed such that it initiates a detachment process for the armature held by means of permanent magnet force in an end position A, B. 12 , the winding voltage of the corresponding electromagnet EM_A; EM_B adjusted such that by means of a generated electromagnetic field, the holding permanent magnetic field is weakened so far that the armature 12 by the permanent magnet force counteracting actuating force of the spring means 16 is released from its end position A, B and moves in the direction of the second end position B, A. If the permanent magnet force is over-wound in this way (detachment point in time), the control device 20 from this point on, an energy-optimized regulation of the coil current is carried out, in which a due to the armature movement in the coil of, the permanent magnetic field weakening electromagnet EM_A; EM_B induced coil current is adjusted to a predetermined reduced value (in particular to the value zero).

Im Folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren anhand der 1 näher erläutert werden:
Ausgehend von einer Position, in der sich der Anker 12 in einer der beiden Endpositionen A, B (beispielsweise Position A = Schließposition des Gaswechselventils) befindet und dort über den entsprechenden Permanentmagneten PM_A, PM_B (hier: Permanentmagnet PM_A) gehalten ist, wird zur Einleitung des Anker-Ablösevorgangs die Spulenspannung des Elektromagneten EM_A, EM_B (hier: EM_A/Anker-ablösende Seite der Magneteinheit) an dem der Anker 12 gerade anliegt derart eingestellt, dass ein Elektromagnetfeld erzeugt wird, welches derart ausgerichtet und in seiner Feldstärke derart bemessen ist, dass es das Magnetfeld des jeweiligen Permanentmagneten PM_A, PM_B (hier: PM_A) durch den der Anker 12 gerade in einer Endposition A, B (hier Endposition A) gehalten ist derart schwächt, dass die den Anker 12 in der Endposition A, B haltende Magnetkraft soweit geschwächt wird, bis sie in einem Ablösezeitpunkt kleiner als die entgegenwirkende Stellkraft des Federmittels 16 ist. Erfindungsgemäß wird ab dem Ablösezeitpunkt die Spulenspannung der Spule des Elektromagneten EM_A; EM_B (hier EM_A), der dem haltenden Permanentmagnetfeld mit seinem Elektromagnetfeld entgegenwirkt derart eingestellt, dass der aufgrund der Ankerbewegung in die Spule induzierte Spulenstrom auf einen verminderten Wert (vorzugsweise den Spulenstromwert Null) eingeregelt wird.In the following, the inventive method based on the 1 be explained in more detail:
Starting from a position in which the anchor 12 is located in one of the two end positions A, B (for example, position A = closed position of the gas exchange valve) and held there over the corresponding permanent magnet PM_A, PM_B (here: permanent magnet PM_A), the coil voltage of the electromagnet EM_A, EM_B is to initiate the armature detachment process (here: EM_A / anchor-detaching side of the magnet unit) to which the anchor 12 just rests set such that an electromagnetic field is generated, which are aligned and sized in its field strength is that it is the magnetic field of the respective permanent magnet PM_A, PM_B (here: PM_A) by the armature 12 held just in an end position A, B (here end position A) is so weak that the anchor 12 in the end position A, B holding magnetic force is weakened until it is less than the counteracting force of the spring means in a separation time 16 is. According to the invention, the coil voltage of the coil of the electromagnet EM_A is from the time of detachment; EM_B (here EM_A), which counteracts the holding permanent magnet field with its electromagnetic field in such a way that the coil current induced in the coil due to the armature movement is adjusted to a reduced value (preferably the coil current value zero).

Um zu gewährleisten, dass der, sich aus der ersten Endposition (z.B. Endposition A) in die zweite Endposition (z.B. Endposition B) bewegende, Anker 12 durch eine Permanentmagnetkraft in der zweiten Endposition B sicher gehalten bzw. gefangen (Fangvorgang) wird, wird die Spulenspannung des zweiten Elektromagneten EM_B (Anker-fangende Seite der Magneteinrichtung) derart eingestellt, dass ein in die Spule des Elektromagneten EM_B aufgrund der Ankerbewegung induzierter Spulenstrom reduziert (vorzugsweise minimiert bzw. auf den Wert Null eingeregelt) wird. Hierdurch wird verhindert, dass das Magnetfeld des Permanentmagneten PM_A, PM_B durch ein aufgrund des induzierten Spulenstroms entstehendes Elektromagnetfeld abgeschwächt wird, so dass der Anker 12 ggf. nicht in der entsprechenden Endposition gehalten werden könnte.To ensure that the, from the first end position (eg end position A) in the second end position (eg end position B) moving, anchor 12 is securely held by a permanent magnet force in the second end position B (trapping operation), the coil voltage of the second electromagnet EM_B (armature-trailing side of the magnet device) is set such that a coil current induced in the coil of the electromagnet EM_B due to the armature movement is reduced (preferably minimized or adjusted to the value zero). This prevents that the magnetic field of the permanent magnet PM_A, PM_B is attenuated by a resulting due to the induced coil current electromagnetic field, so that the armature 12 if necessary, could not be held in the corresponding end position.

2 veranschaulicht in schematischer Darstellung den beschriebenen Regelkreis. Dabei bildet der elektromagnetische Aktuator (10) im wesentlichen die Regelstrecke S mit der Ausgangsgröße Regelgröße x in Form des zu regelnden Spulenstroms (Istwert des Spulenstroms Ix). Der gewünschte Spulenstrom Ix wird über die Stellgröße y als Ausgangsgröße eines Reglers R in Form einer einzustellenden Spulenspannung Uy für den Aktuator (10) vorgegeben, wobei der Regler R als Eingangsgrößen zumindest den Istwert des Spulenstroms Ix und eine gewünschte Spulenstromvorgabe in Form einer Sollgröße (Sollwert des Spulenstroms Iw) zugeführt bekommt. Mit K1 und K2 sind lediglich allgemein zwei interne Übertragungsfunktionen des Reglers R bezeichnet. 2 illustrates a schematic representation of the described control loop. The electromagnetic actuator ( 10 ) substantially the controlled system S with the output variable controlled variable x in the form of the regulated coil current (actual value of the coil current I x ). The desired coil current I x is the manipulated variable y as the output of a regulator R in the form of a set coil voltage U y for the actuator ( 10 ), wherein the controller R is at least the actual value of the coil current I x and a desired coil current specification in the form of a desired value (setpoint value of the coil current I w ) is supplied as input variables. With K1 and K2 only two internal transfer functions of the regulator R are generally designated.

Claims (8)

Verfahren zur Regelung des Spulenstroms eines elektromagnetischen Aktuators (10) – insbesondere eines Hubaktuators zur Betätigung von Gaswechselventilen (16) einer Brennkraftmaschine – wobei der Aktuator (10) einen zwischen zwei Endpositionen (A, B) hin und her bewegbaren Anker (12) und ferner einen Elektromagneten (EM_A; EM_B) sowie einen Permanentmagneten (PM_A; PM_B) umfasst, – der Anker (12) in der ersten Endposition (A) durch die Magnetkraft des Permanentmagneten (PM_A; PM_B) entgegen einer Stellkraft gehalten wird, – und die Spulenspannung des Elektromagneten (EM_A; EM_B) derart eingestellt wird, dass ein Elektromagnetfeld erzeugt wird, welches derart ausgerichtet und in seiner Feldstärke derart bemessen ist, dass es das Magnetfeld des Permanentmagneten (PM_A; PM_B) soweit schwächt, bis die Magnetkraft des Permanentmagneten (PM_A; PM_B) in einem Ablösezeitpunkt kleiner als die entgegenwirkende Stellkraft ist, dadurch gekennzeichnet, dass – im zeitlichen Anschluss an den Ablösezeitpunkt die Spulenspannung der Spule des Elektromagneten (EM_A; EM_B) derart eingestellt wird, dass ein aufgrund der Ankerbewegung in die Spule induzierter Spulenstrom beziehungsweise der durch den induzierten Spulenstrom beeinflusste Gesamtspulenstrom auf einen verminderten Wert eingeregelt wird.Method for controlling the coil current of an electromagnetic actuator ( 10 ) - in particular a Hubaktuators for actuating gas exchange valves ( 16 ) of an internal combustion engine - wherein the actuator ( 10 ) a between two end positions (A, B) back and forth movable anchor ( 12 ) and further comprising an electromagnet (EM_A; EM_B) and a permanent magnet (PM_A; PM_B), - the armature ( 12 ) in the first end position (A) by the magnetic force of the permanent magnet (PM_A; PM_B) is held against a force, - and the coil voltage of the electromagnet (EM_A, EM_B) is adjusted so that an electromagnetic field is generated, which is aligned and in its field strength is dimensioned such that it weakens the magnetic field of the permanent magnet (PM_A; PM_B) until the magnetic force of the permanent magnet (PM_A; PM_B) is less than the counteracting actuating force in a detachment time, characterized in that - in temporal connection to the At the time of detachment, the coil voltage of the coil of the electromagnet (EM_A; EM_B) is set in such a way that a coil current induced due to the armature movement in the coil or the total coil current influenced by the induced coil current is adjusted to a reduced value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der induzierte Spulenstrom beziehungsweise der durch den induzierten Spulenstrom beeinflusste Gesamtspulenstrom ab dem Ablösezeitpunkt auf einen Spulenstromwert gleich Null geregelt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the induced coil current or by the induced Coil current affected total coil current from the separation time is regulated to a coil current value equal to zero. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der induzierte Spulenstrom beziehungsweise der durch den induzierten Spulenstrom beeinflusste Gesamtspulenstrom ab dem Ablösezeitpunkt auf einen Spulenstromwert in Abhängigkeit vom Kraftverlauf des Permanentmagneten (PM_A; PM_B) geregelt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the induced coil current or by the induced Coil current affected total coil current from the separation time to a coil current value as a function of Force curve of the permanent magnet (PM_A, PM_B) is controlled. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zeitlichen Anschluss an den Ablösezeitpunkt die Spulenspannung eines zweiten Elektromagneten (EM_B; EM_A) – der der Schwächung des Magnetfeldes eines zweiten Permanentmagneten (PM_B; PM_A), welcher den Anker (12) entgegen einer in Richtung erste Endposition (A; B) wirkenden Stellkraft in der zweiten Endposition (B; A) zu halten vermag – derart eingestellt wird, dass ein in die Spule des zweiten Elektromagneten (EM_B; EM_A) aufgrund der Ankerbewegung induzierter Spulenstrom beziehungsweise der durch den induzierten Spulenstrom beeinflusste Gesamtspulenstrom auf einen vordefinierten Wert – insbesondere auf den Wert Null – eingeregelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the temporal connection to the separation time, the coil voltage of a second electromagnet (EM_B; EM_A) - the weakening of the magnetic field of a second permanent magnet (PM_B; PM_A), which the armature ( 12 ) can be held in such a way that a coil current induced in the coil of the second electromagnet (EM_B; the affected by the induced coil current total coil current to a predefined value - in particular to the value zero - is adjusted. Elektromagnetische Stellvorrichtung umfassend – einen elektromagnetischen Aktuator (10) mit einem zwischen zwei Endpositionen (A, B) hin und her bewegbaren Anker (12), mindestens einem Elektromagneten (EM_A; EM_B), mindestens einem Permanentmagneten (PM_A; PM_B) durch den der Anker (12) entgegen einer Stellkraft in der ersten Endposition (A; B) gehalten wird und mit Mitteln (16) zur Erzeugung der Stellkraft, – sowie eine elektronische Steuereinrichtung (20) die derart ausgebildet ist, dass sie zur Überführung des in der ersten Endposition (A; B) mittels Permanentmagnetkraft gehaltenen Ankers (12), die Spulenspannung derart einstellt, dass das Magnetfeld des Permanentmagneten (PM_A; PM_B) soweit geschwächt wird, bis der Anker (12) sich zu einem Ablösezeitpunkt aus der ersten Endposition (A; B) wegzubewegen beginnt, dadurch gekennzeichnet, dass – die Steuereinrichtung (20) derart ausgebildet ist, dass im zeitlichen Anschluss an den Ablösezeitpunkt die Spulenspannung derart eingestellt wird, dass ein aufgrund der Ankerbewegung in die Spule des Elektromagneten (EM_A; EM_B) induzierter Spulenstrom beziehungsweise der durch den induzierten Spulenstrom beeinflusste Gesamtspulenstrom auf einen vorgegebenen reduzierten Wert eingeregelt wird.Electromagnetic actuator comprising - an electromagnetic actuator ( 10 ) with an armature that can be moved back and forth between two end positions (A, B) ( 12 ), at least one electromagnet (EM_A, EM_B), at least one perma magnets (PM_A; PM_B) through which the armature (PM_B) 12 ) is held against a force in the first end position (A; B) and by means ( 16 ) for generating the actuating force, - and an electronic control device ( 20 ) which is designed such that it is used to transfer the armature held in the first end position (A; B) by means of permanent magnet force ( 12 ), the coil voltage is adjusted such that the magnetic field of the permanent magnet (PM_A; PM_B) is weakened until the armature ( 12 ) begins to move away from the first end position (A; B) at a detachment time, characterized in that - the control device ( 20 ) is designed such that in the temporal connection to the separation time, the coil voltage is adjusted such that a due to the armature movement in the coil of the electromagnet (EM_A; EM_B) induced coil current or the affected by the induced coil current total coil current is adjusted to a predetermined reduced value , Elektromagnetische Stellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) derart ausgebildet ist, dass sie im zeitlichen Anschluss an den Ablösezeitpunkt die Spulenspannung derart einstellt, dass ein aufgrund der Ankerbewegung in die Spule des Elektromagneten (EM_A; EM_B) induzierter Spulenstrom beziehungsweise der durch den induzierten Spulenstrom beeinflusste Gesamtspulenstrom auf den Wert Null geregelt wird.Electromagnetic actuator according to claim 5, characterized in that the control device ( 20 ) is designed such that it adjusts the coil voltage in temporal connection to the separation time in such a way that a coil current induced due to the armature movement in the coil of the electromagnet (EM_A; EM_B) or the total coil current influenced by the induced coil current is regulated to the value zero. Elektromagnetische Stellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) derart ausgebildet ist, dass sie im zeitlichen Anschluss an den Ablösezeitpunkt die Spulenspannung derart einstellt, dass ein aufgrund der Ankerbewegung in die Spule des Elektromagneten (EM_A; EM_B) induzierter Spulenstrom beziehungsweise der durch den induzierten Spulenstrom beeinflusste Gesamtspulenstrom in Abhängigkeit vom Kraftverlauf des Permanentmagneten (PM_A; PM_B) so geregelt wird, dass die resultierende Kraft, die auf den Anker wirkt, möglichst gering, insbesondere Null wird.Electromagnetic actuator according to claim 5, characterized in that the control device ( 20 ) is configured such that it adjusts the coil voltage in temporal connection to the detachment time such that a coil current induced by the armature movement in the coil of the electromagnet (EM_A; EM_B) or the total coil current influenced by the induced coil current depends on the force curve of the permanent magnet ( PM_A; PM_B) is controlled so that the resultant force acting on the armature as low as possible, in particular zero. Elektromagnetische Stellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) derart ausgebildet ist, dass im zeitlichen Anschluss an den Ablösezeitpunkt die Spulenspannung eines zweiten Elektromagneten (EM_B; EM_A) der der Schwächung des Magnetfeldes eines zweiten Permanentmagneten (PM_B; PM_A), welcher den Anker (12) entgegen einer in Richtung erste Endposition (A; B) wirkenden Stellkraft in der zweiten Endposition (B; A) hält – derart eingestellt wird, dass ein in die Spule des zweiten Elektromagneten (EM_B; EM_A) aufgrund der Ankerbewegung induzierter Spulenstrom beziehungsweise der durch den induzierten Spulenstrom beeinflusste Gesamtspulenstrom auf einen vordefinierten Wert – insbesondere auf den Wert Null – eingeregelt wird.Electromagnetic actuator according to one of the preceding claims 5-7, characterized in that the control device ( 20 ) in such a way that, at the time following the detachment time, the coil voltage of a second electromagnet (EM_B; EM_A) corresponds to the weakening of the magnetic field of a second permanent magnet (PM_B; 12 ) is set in such a way that a coil current induced in the coil of the second electromagnet (EM_B; EM_A) due to the armature movement, or the coil current induced in the coil of the second electromagnet (EM_B; EM_A), counteracts a control force acting in the direction of the first end position (A; B) in the second end position (B; A) the induced coil current influenced total coil current to a predefined value - in particular to the value zero - is adjusted.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2447769A (en) * 2007-03-22 2008-09-24 Bifold Fluidpower Ltd A latching solenoid
WO2012066540A3 (en) * 2010-11-15 2012-11-22 Geva Sol Bv Linear proportional valve
US9530551B2 (en) 2009-11-10 2016-12-27 Sentec Ltd Solenoid actuator
US9689361B2 (en) 2011-06-14 2017-06-27 Sentec Ltd. Method of operating a fuel injector, a control unit that performs the method, and a system that includes the control unit

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3500530A1 (en) * 1985-01-09 1986-07-10 Binder Magnete GmbH, 7730 Villingen-Schwenningen Device for the electromagnetic control of piston valves
DE10003928A1 (en) * 1999-11-25 2001-06-07 Daimler Chrysler Ag Electromagnetic actuator to operate gas change valve of internal combustion engine; has electromagnets and spring mechanism to adjust valve connected to armature between two end positions
DE10039461A1 (en) * 2000-08-12 2002-02-21 Bayerische Motoren Werke Ag Electromagnetic driver for opening and closing gas shuttle valve of internal combustion engine, has stationary and movable permanent magnets which repel mutually
DE20114466U1 (en) * 2001-09-01 2002-01-03 Eto Magnetic Kg Electromagnetic actuator
DE10221134A1 (en) * 2002-05-13 2003-11-27 Uwe Bernheiden Electromagnetic actuator

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2447769A (en) * 2007-03-22 2008-09-24 Bifold Fluidpower Ltd A latching solenoid
GB2447769B (en) * 2007-03-22 2011-07-20 Bifold Fluidpower Ltd A latching soleniod
US9530551B2 (en) 2009-11-10 2016-12-27 Sentec Ltd Solenoid actuator
WO2012066540A3 (en) * 2010-11-15 2012-11-22 Geva Sol Bv Linear proportional valve
US9689361B2 (en) 2011-06-14 2017-06-27 Sentec Ltd. Method of operating a fuel injector, a control unit that performs the method, and a system that includes the control unit

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