DE10247326A1 - Electromagnetic valve drive arrangement for internal combustion engine, has at least one movable element on armature plate that protrudes past one of the two sides of armature plate in end position - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Ventiltriebvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The present invention relates an electromagnetic valve drive device for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Elektromagnetische Ventiltriebvorrichtungen sind Stand der Technik und bestehen im wesentlichen aus einem Anker zur Betätigung eines Ventils eines Verbrennungsmotors. Der Anker weist eine Ankerplatte auf und wird durch zwei in entgegengesetzte Richtungen wirkende Druckfedern in einer Mittel- bzw. Neutralstellung zwischen zwei Elektromagneten gehalten. Die Neutralstellung des Ankers entspricht einer Ventilstellung, in der das Ventil teilweise geöffnet ist. Zum vollständigen Öffnen bzw. Schließen des Ventils wird entweder der ventilnahe oder der ventilferne Elektromagnet bestromt. Dadurch wird die Ankerplatte angezogen und das Ventil geöffnet bzw. geschlossen.Electromagnetic valve drive devices are State of the art and consist essentially of an anchor for activity a valve of an internal combustion engine. The anchor has an anchor plate and is acted upon by two in opposite directions Compression springs in a middle or neutral position between two Electromagnet held. The neutral position of the anchor corresponds to one Valve position in which the valve is partially open. For complete opening or Conclude the valve is either the valve near or remote from the valve solenoid energized. This will tighten the anchor plate and the valve open or closed.
Bei elektromagnetischen Ventiltriebvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik handelt es sich bei der Ankerplatte um eine ebene Platte. Untersucht man das Bewegungsverhalten des Ankers, so ergibt sich ein Ankerkraft-Hub-Verlauf, der einem Sinus ähnelt. In der Neutralstellung des Ankers ist (Fernbereich) die auf den Anker wirkende Magnetkraft sehr gering. Der Anker spricht also nach dem Einschalten eines der beiden Magneten relativ träge an. In seinen Endstellungen (Nahbereich) liegt die Ankerplatte am ventilnahen bzw. am ventilfernen Elektromagneten an. In dieser Ankerstellung wirkt auf den Anker eine sehr hohe Magnetkraft. Wenn der Elektromagnet abgeschaltet wird, führt dies u.a. aufgrund elektromagnetischer Induktion zu einer relativ langen "Klebzeit", während der der Anker trotz ausgeschaltetem Elektromagnet noch am Elektromagnet anliegt. Sowohl die in der Neutralstellung des Ankers relativ geringe auf den Anker einwirkende Kraft, als auch die sehr hohe, in den Ankerendstellungen auftretende Magnetkraft, erschwert die Ankerregelung, insbesondere bei hohen Ankerfrequenzen.For electromagnetic valve drive devices according to the state In the art, the anchor plate is a flat plate. If one examines the movement behavior of the anchor, then results An anchor stroke that resembles a sine wave. In the neutral position of the anchor is (far range) the magnetic force acting on the anchor very low. The anchor speaks so after switching on one of Both magnets relatively sluggish. In its end positions (close range), the anchor plate is close to the valve or at the remote solenoid to. In this anchor position acts on the anchor a very high magnetic force. When the electromagnet is switched off, leads this u.a. due to electromagnetic induction to a relatively long "sticking time" during the the armature still lies against the electromagnet despite the solenoid being switched off. Both in the neutral position of the anchor relatively low the armature acting force, as well as the very high, in the anchor end positions occurring magnetic force, complicates the anchor control, in particular at high anchor frequencies.
Wünschenswert wäre eine größere Magnetkraft, wenn sich der Anker in der Neutralstellung (Fernbereich) befindet und eine kleinere Magnetkraft, wenn sich der Anker in seiner Endstellung (Nahbereich) befindet.Desirable would be a greater magnetic force, when the armature is in neutral (far range) and a smaller magnetic force when the armature is in its final position (Close range) is located.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektromagnetische Ventiltriebvorrichtung mit einem Anker zu schaffen, dessen Bewegungsverhalten besser regelbar ist.The object of the invention is to provide a to provide electromagnetic valve drive device with an armature whose movement behavior is better regulated.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This task is characterized by the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention are the dependent claims refer to.
Die Grundidee der Erfindung besteht darin, den effektiven Luftspalt zwischen der Ankerplatte und dem bei einem Öffnungs- bzw. Schließvorgang des Ventils anziehenden Elektromagneten zu verkürzen. Dies kann durch ein bewegliches Element erreicht werden, das ganz allgemein gesprochen in den Luftspalt zwischen der Ankerplatte und dem anziehenden Magnet ragt.The basic idea of the invention exists in it, the effective air gap between the anchor plate and the at an opening or closing process shortening the valve attracting electromagnet. This can be done by a mobile Element can be achieved, generally speaking in the air gap between the anchor plate and the attracting magnet protrudes.
Das bewegliche Element ist vorzugsweise an der Ankerplatte angeordnet. Prinzipiell wäre es auch denkbar, ein solches bewegliches Element am Elektromagneten bzw. am Stator oder Kern des Elektromagneten anzuordnen.The movable element is preferably on the anchor plate arranged. In principle, it would also be conceivable, such movable element on the electromagnet or on the stator or core to arrange the electromagnet.
Bei einer Anordnung des beweglichen Elementes an der Ankerplatte ist das bewegliche Element relativ zur Ankerplatte verschieblich angeordnet. Das verschiebliche Element weist zwei Verschiebeendstellungen auf. In der einen Verschiebeeinstellung steht es über die ventilnahe Ankerplattenebene hervor und ragt in den ventilnahen Luftspalt zwischen der Ankerplatte und dem ventilnahen Elektromagneten. In der anderen Verschiebeendstellung steht das bewegliche Element von der ventilfernen Ankerplattenebene ab und ragt in den Luftspalt zwischen der Ankerplatte und dem ventilfernen Elektromagneten.In an arrangement of the movable Element on the anchor plate, the movable element is relative slidably disposed to the anchor plate. The movable element has two shift end positions. In the one shift adjustment it is over the valve near anchor plate level protrudes and protrudes into the valve close Air gap between the armature plate and the valve-near electromagnet. In the other Verschiebeendstellung stands the movable element from the valve-remote anchor plate level and protrudes into the air gap between the armature plate and the remote solenoid.
Beim Bestromen, d.h. beim Anziehen eines der beiden Elektromagneten spricht zunächst das bewegliche Element an und geht in seine zugeordnete Verschiebeendstellung. Der Anker bzw. die Ankerplatte sprechen im Vergleich zu dem beweglichen Element träger an. Der Anker wird nämlich zunächst noch durch die gegeneinander wirkenden Federn in seiner Neutralstellung gehalten. Er kann nur entgegen einer der beiden Federn aus seiner Neutralstellung ausgelenkt werden.When energizing, i. while dressing One of the two electromagnets initially speaks the movable element and goes to its assigned Verschiebeendstellung. The anchor or the anchor plate speak in comparison to the movable element carrier on. The anchor will be at first by the opposing springs in its neutral position held. He can only counter one of the two springs from his Neutral position are deflected.
Durch die Anordnung eines oder mehrerer solcher bewegliche Elemente am Anker können die regelungstechnisch relevanten Kenndaten des Systems Magnet/Anker gezielt beeinflusst werden. Das bzw. die beweglichen Elemente, die beim Anziehen eines der Elektromagneten über die jeweilige Ankerplattenebene hervorstehen, führen zu einer "Magnetfeldverformung". Unmittelbar nach dem Einschalten eines der beiden Elektromagneten befindet sich die Ankerplatte zunächst noch in ihrer Mittelbzw. Neutralstellung zwischen den beiden Elektromagneten. Das bzw. die beweglichen Elemente hingegen sprechen vergleichsweise schnell an und gehen in die jeweilige Verschiebeendstellung. Der Abstand zwischen dem anziehenden Elektromagnet und dem beweglichen Element ist somit kleiner als der Abstand zwischen dem Elektromagnet und der Ankerplatte. Aufgrund des kleineren Abstandes ergibt sich unmittelbar nach dem Anziehen eines der beiden Elektromagneten eine größere auf den Anker wirkende elektromagnetische Kraft. Das bewegliche Element ist nämlich mit der Ankerplatte verbunden. Somit übertragen sich die auf das bewegliche Element ausgeübten Magnetkräfte auf die Ankerplatte und summieren sich mit den unmittelbar auf die Ankerplatte wirkenden Magnetkräften zu einer Gesamtankerkraft. Somit ergibt sich eine "Kraftverstärkung" im Fernbereich, d.h. wenn sich der Anker in seiner Mittel- bzw. Neutralstellung befindet.By arranging one or more such movable elements on the armature, the control technology-relevant characteristic data of the magnet / armature system can be influenced in a targeted manner. The movable element (s) that protrude beyond the respective armature plate plane when one of the electromagnets is tightened will result in a "magnetic field deformation." Immediately after switching on one of the two electromagnets, the anchor plate is initially still in their Mittelbzw. Neutral position between the two electromagnets. On the other hand, the movable element (s) responds comparatively quickly and goes into the respective displacement end position. The distance between the attracting electromagnet and the movable element is thus smaller than the distance between the electromagnet and the armature plate. Due to the smaller distance results immediately after tightening one of the two electromagnets a larger force acting on the armature electromagnetic force. The movable element is in fact connected to the anchor plate. Thus, the magnetic forces applied to the movable member are transmitted to the armature plate and add up the magnetic forces acting directly on the anchor plate to a total anchor force. This results in a "power gain" in the long range, ie when the armature is in its middle or neutral position.
Prinzipiell wäre der Effekt der Verkürzung des effektiven Luftspalts zwar auch dadurch erreichbar, dass an den Stirnseiten der Ankerplatte entsprechende Erhebungen vorgesehen werden. Dies würde jedoch zu einer Vergrößerung der Masse des Ankers führen, was regelungstechnisch ungünstig ist. Ein mit der Ankerplatte verbundenes bewegliches Element fungiert zwar ebenfalls als "Teil" der Ankerplatte, jedoch ist hiermit eine geringere Gesamtankermasse erreichbar als bei einer „massiven" Ankerplatte.In principle, the effect of shortening would be Although effective air gap also achievable by that to the End faces of the anchor plate provided corresponding elevations become. This would however, to an increase in the Lead the mass of the anchor, which is not technically unfavorable is. An associated with the anchor plate movable element acts although also as a "part" of the anchor plate, However, hereby a lower total anchorage achievable than at a "massive" anchor plate.
Wird der Anker zum Magneten hingezogen, haben das bzw. die beweglichen Elemente einen geringeren Abstand zum Magneten als die übrige Ankerplatte. Aufgrund des geringeren Abstandes zum anziehenden Magneten hin ist die gesamte Kraft auf den Anker größer als auf einem vergleichbaren ebenen Anker. Dies gilt bis zum Zeitpunkt, zu dem die beweglichen Elemente den anziehenden Anker kontaktieren.If the anchor is attracted to the magnet, have the or the movable elements a smaller distance to the magnet than the rest Anchor plate. Due to the smaller distance to the attractive magnet the total force on the anchor is greater than on a comparable one flat anchor. This applies until the moment when the movable Contact the attracting anchor.
Ab diesem Zeitpunkt wird über die beweglichen Elemente keine Kraft mehr auf den Anker übertragen. Die beweglichen Elemente liegen am Anker an und tauchen bei einer weiteren Bewegung der Ankerplatte in Richtung des anziehenden Magneten in die Ankerplatte ein. Die dabei auf den Anker wirkende Kraft ist somit geringer als bei einem vergleichbaren ebenen bzw. einstöckigen Anker. Dies liegt an der verringerten, magnetisch relevanten Fläche und an dem magnetischen Kraftschluss zwischen den Elementen und der Ankerplatte.From this point on will be over moving elements no longer transfer force to the anchor. The moving elements come to rest on the anchor and dive into one further movement of the anchor plate in the direction of the attractive magnet into the anchor plate. The force acting on the armature is thus lower than in a comparable level or single-level anchor. This is due to the reduced, magnetically relevant area and at the magnetic adhesion between the elements and the Anchor plate.
Zusammenfassend ergibt sich somit eine Kraftverstärkung im "Fernbereich des Ankers" und eine Kraftabschwächung im Nahbereich des Ankers.In summary, this results a power boost in the "long-range of the anchor "and one power attenuation in the vicinity of the anchor.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention is based on of exemplary embodiments explained in more detail in connection with the drawing. Show it:
In
Die beweglichen Elemente
Spiegelsymmetrisch bezüglich der
Ankerplatte
Wenn sich der Anker aufgrund der
Magnetkraft zum Elektromagneten
KennfeldformungMap shaping
Mit der Erfindung wird eine Magnetfeldformung, d.h. ein Einfluss auf die magnetischen Kenndaten der Ventiltriebvorrichtung erreicht, ohne dass der Magnet an die Form des Ankers speziell angepasst werden muss. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die bewegte Masse des Ankers sich nicht erhöht, wie dies bei einem Anker der Fall wäre, bei dem auf die Ankerplattenflächen Erhebungen aufgebracht sind. Der Effekt der Magnetfeldformung wird gegenüber einer solchen Ankerplatte sogar noch verstärkt, da auf der ablösenden Seite der Ankerplatte keine überstehenden Bereiche vorhanden sind.With the invention, a magnetic field shaping, i.e. an influence on the magnetic characteristics of the valve train device achieved without the magnet specially adapted to the shape of the anchor must become. Another advantage is that the moving Mass of the anchor does not increase as would be the case with an anchor, in which on the anchor plate surfaces surveys are applied. The effect of magnetic field shaping is opposite to one such anchor plate even reinforced because on the detaching side the anchor plate no protruding Areas are available.
Ablösevorgangtransfer process
Das Ablösen des Ankers erfolgt durch Verringern des Haltestroms am Magneten bei gleichzeitiger Einwirkung einer ablösenden Kraft, die durch die "Ankerrückstellfedern" erzeugt wird, welche den Anker bei abgeschalteten Elektromagneten in sei ner Neutralstellung halten. Bei Unterschreiten eines minimalen Magnetstroms löst sich der Anker vom Magneten ab. Die beweglichen Elemente bleiben dabei zunächst noch am Magneten haften, da auf die beweglichen Elemente keine Kraft von den Ankerrückstellfedern übertragen wird. Eine Kraft auf die beweglichen Elemente wirkt erst dann, wenn die Ankerplatte die beweglichen Elemente berührt. Durch entsprechende Gestaltung/Dimensionierung der beweglichen Elemente und eine entsprechende Steuerung bzw. Regelung des Magnetstroms kann durch den Magneten erreicht werden, dass der Anker in dieser Position gehalten wird und bei Bedarf definiert losgelassen werden kann. Auf diese Weise kann eine Streuung der "Klebzeit" reduziert werden.The detachment of the anchor is done by Reducing the holding current at the magnet with simultaneous action a detaching one Force generated by the "armature return springs" which the armature with switched off electromagnet in his neutral position hold. Falls below a minimum magnetic current dissolves the anchor off the magnet. The moving elements stay with it first still stick to the magnet, as there is no force on the moving elements transmitted from the armature return springs becomes. A force on the moving elements is effective only when the anchor plate touches the moving elements. By appropriate design / dimensioning the movable elements and a corresponding control or regulation of the magnetic current can be achieved by the magnet that the Anchor is held in this position and defined as needed can be let go. In this way, a dispersion of the "sticking time" can be reduced.
AuftreftvorgangAuftreftvorgang
Beim Auftreffen des Ankers auf den Magneten berühren zuerst die beweglichen Elemente den Magneten. Diese stützen sich auf dem Magneten ab, während sich der Anker weiter bewegt. Dabei muss ein Teil der kinetischen Energie dazu aufgewendet werden, den magnetischen Kraftschluss zwischen den beweglichen Elementen und dem Anker zu lösen. Bei geeigneter Gestaltung/Dimensionierung der beweglichen Elemente und des Ankers kann die zum Ablösen notwendige Energie so eingestellt werden, dass der Regelungsvorgang positiv unterstützt wird. Auch hinsichtlich der Akustik ergeben sich Vorteile, da nur die beweglichen Elemente mit ihrem relativ geringen Anteil an der Gesamtankermasse mit hoher Geschwindigkeit auf den Elektromagneten auftreffen. Die restliche Ankermasse trifft mit einer reduzierten Geschwindigkeit auf. Somit wird eine "Impulssplittung" erreicht, was insgesamt zu geringeren Geräuschemissionen führt.When hitting the anchor on the Touch magnets first the moving elements the magnet. These are supported on the magnet while off the anchor moves on. It must be part of the kinetic Energy to be expended, the magnetic adhesion between the to release moving elements and the anchor. With suitable design / dimensioning the movable elements and the anchor may be necessary for detachment Energy can be adjusted so that the regulation process is positive supports becomes. Also in terms of acoustics there are advantages, as only the moving elements with their relatively small share of the Total anchor mass at high speed on the electromagnet incident. The remaining anchor mass meets at a reduced speed on. Thus, a "pulse splitting" is achieved, as a whole to lower noise emissions leads.
Die beweglichen Elemente können, wie
im Zusammenhang mit
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE10247326A DE10247326A1 (en) | 2002-10-10 | 2002-10-10 | Electromagnetic valve drive arrangement for internal combustion engine, has at least one movable element on armature plate that protrudes past one of the two sides of armature plate in end position |
Applications Claiming Priority (1)
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DE10247326A DE10247326A1 (en) | 2002-10-10 | 2002-10-10 | Electromagnetic valve drive arrangement for internal combustion engine, has at least one movable element on armature plate that protrudes past one of the two sides of armature plate in end position |
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DE10247326A1 true DE10247326A1 (en) | 2004-04-22 |
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DE10247326A Withdrawn DE10247326A1 (en) | 2002-10-10 | 2002-10-10 | Electromagnetic valve drive arrangement for internal combustion engine, has at least one movable element on armature plate that protrudes past one of the two sides of armature plate in end position |
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DE (1) | DE10247326A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19905176A1 (en) * | 1999-02-09 | 2000-08-10 | Fev Motorentech Gmbh | Electromagnetic solenoid actuator with air-damper, locates damping cylinder at pole piece and piston just below armature, such that piston enters cylinder just before armature hits pole |
JP2001132420A (en) * | 1999-10-29 | 2001-05-15 | Hitachi Ltd | Valve system for internal combustion engine |
-
2002
- 2002-10-10 DE DE10247326A patent/DE10247326A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
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DE19905176A1 (en) * | 1999-02-09 | 2000-08-10 | Fev Motorentech Gmbh | Electromagnetic solenoid actuator with air-damper, locates damping cylinder at pole piece and piston just below armature, such that piston enters cylinder just before armature hits pole |
JP2001132420A (en) * | 1999-10-29 | 2001-05-15 | Hitachi Ltd | Valve system for internal combustion engine |
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