DE19949930A1

DE19949930A1 - Operating device for electromagnetic actuator of gas exchange valve in internal combustion engine transmits change of state of magnet to adjusting device for setting center position of armature

Info

Publication number: DE19949930A1
Application number: DE19949930A
Authority: DE
Inventors: Alexander Von Gaisberg
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1999-10-16
Filing date: 1999-10-16
Publication date: 2001-04-26
Anticipated expiration: 2019-10-17
Also published as: DE19949930C2

Abstract

The operating device includes an opening magnet (3) and a closing magnet (4), between which an armature (9) is axially displaceable. The armature is held in equilibrium by valve springs when no current is supplied. A change of state of at least one magnet brought about by an off-center position of an armature is directly transmitted to an adjusting device (20,21) for self-regulated adjustment of the armature in the center position.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung mit einem elektromagnetischen Aktuator für ein Gaswechselventil nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an actuating device with a electromagnetic actuator for a gas exchange valve after the Preamble of claim 1.

Aus der Druckschrift DE 39 20 976 A1 ist eine Betätigungsvor richtung mit einem elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils in einer Brennkraftmaschine bekannt, welches mit Hilfe des Aktuators zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung verstellt werden kann. Der Aktuator umfasst einen Öffnungsmagneten und einen Schließmagneten, zwi schen deren Polflächen ein verschieblicher Anker des Gaswech selventils angeordnet ist. Durch eine oszillierende Bestromung der Magnete wird abwechselnd der Öffnungs- und der Schließma gnet aktiviert, so dass der Anker wechselweise in Richtung des aktuell aktivierten Magneten gezogen wird. Durch die Ankerbewe gung wird das Gaswechselventil zwischen seiner Schließstellung und seiner Öffnungsstellung bewegt.From the publication DE 39 20 976 A1 is an actuation direction with an electromagnetic actuator for actuation a gas exchange valve in an internal combustion engine, which with the help of the actuator between an open position and a closed position can be adjusted. The actuator includes an opening magnet and a closing magnet, zwi between their pole faces a movable anchor of the gas exchange is arranged valve. Through an oscillating current supply the magnet alternates between opening and closing gnet activated so that the anchor alternately towards the currently activated magnet is pulled. Through the anchor movement the gas exchange valve between its closed position and moved to its open position.

Zur Verminderung des Energieaufwandes und zur Vermeidung unzu lässig hoher Impulse beim Auftreffen des Ankers an der Polflä che eines Magneten ist vorgesehen, dass der Anker über zwei ge gensinnige Ventilfedern in einer Gleichgewichtslage zwischen den Polflächen der Magnete gehalten ist. Im Idealfall ent spricht die Gleichgewichtslage bei stromlosen Magneten der geo metrischen Mittellage zwischen den Polflächen der Magnete, so dass von jedem Magneten die gleiche Energie aufzubringen ist, um das Feder-Masse-System, bestehend aus Anker, Gaswechselven til und Ventilfedern, in Schwingungen zu versetzen bzw. um Rei bungskräfte zu überwinden.To reduce energy consumption and avoid unnecessary casually high impulses when the anchor hits the pole surface che of a magnet is provided that the armature over two ge like-minded valve springs in an equilibrium position between the pole faces of the magnets is held. Ideally ent speaks the equilibrium position with currentless magnets of the geo metric middle position between the pole faces of the magnets, see above that the same energy has to be applied by each magnet, around the spring-mass system, consisting of anchors, gas exchange valves til and valve springs to vibrate or to Rei to overcome exercise forces.

In Schließstellung des Gaswechselventils liegt der Anker an der Polfläche des erregten Schließmagneten an und wird von diesem gehalten, wobei die in Öffnungsrichtung wirkende Ventilfeder gespannt wird. Zur Überführung in Öffnungsstellung wird der Schließmagnet stromlos geschaltet, zugleich wird der Öffnungs magnet bestromt. Der Anker wird zunächst durch die Kraft der in Öffnungsrichtung wirkenden Ventilfeder über seine Gleichge wichtslage hinaus beschleunigt und von der Polfläche des nun mehr erregten Öffnungsmagneten eingefangen und festgesetzt. Zur Überführung in Schließstellung läuft der Vorgang in umgekehrter Richtung ab.In the closed position of the gas exchange valve, the armature lies on the Pole surface of the energized closing magnet and from this held, the valve spring acting in the opening direction is excited. To transfer to the open position, the Closing magnet switched off, at the same time the opening energized magnet. The anchor is initially driven by the force of the Valve spring acting in the opening direction via its match accelerated weight position and from the pole face of the now more excited opening magnets captured and fixed. For Transfer to the closed position, the process runs in reverse Direction down.

Als Folge thermischer Dehnungen, Verschleiß, unterschiedlicher Kennlinien o. ä. kann die Gleichgewichtslage des Ankers aus der geometrischen Mittellage verschoben werden, was zur Folge hat, dass zur Verstellung des Ankers aus der Gleichgewichtslage in Richtung des Schließmagneten und in Richtung des Öffnungsmagne ten unterschiedlich hohe Kräfte erforderlich sind. Diese Außer mittenlage führt zu einem erhöhten Energieverbrauch, weil auf grund nichtlinear verlaufender Anziehungskräfte keine Kompensa tion der höheren Anziehungskraft eines Magneten durch die nied rigere Anziehungskraft des anderen Magneten möglich ist. Dar über hinaus erhöht sich der Bauteilverschleiß, weil derjenige Magnet mit geringerem Abstand zur Gleichgewichtslage des Ankers erhöhten Auftreffgeschwindigkeiten des Ankers ausgesetzt ist. Schließlich können sich durch die Verschiebung des Ankers auch Strömungsprobleme ergeben, weil durch die axiale Verstellung des Ankers und des Ventils nicht mehr sicher gewährleistet ist, dass das Ventil in Schließstellung eine dichtende Position im Ventilsitz einnimmt bzw. in Öffnungsstellung einen ausreichend hohen Strömungsquerschnitt freigibt. As a result of thermal expansion, wear, different Characteristic curves or the like can determine the equilibrium position of the armature from the geometric center position are shifted, which has the consequence that to adjust the anchor from the equilibrium position in Direction of the closing magnet and towards the opening magnet different forces are required. This save central location leads to increased energy consumption because on no compensation due to non-linear attraction tion of the higher attraction of a magnet due to the low stronger attraction of the other magnet is possible. Dar component wear also increases because of the one Magnet closer to the equilibrium position of the armature is exposed to increased impact speeds of the anchor. Finally, the anchor can also move Flow problems arise because of the axial adjustment the armature and the valve is no longer guaranteed, that the valve has a sealing position in the closed position Valve seat occupies or sufficient in the open position releases high flow cross-section.

Zur Korrektur der Gleichgewichtslage ist bei der Betätigungs vorrichtung der DE 39 20 976 A1 eine Stellschraube vorgesehen, über die der Fußpunkt einer der beiden Ventilfedern axial ver stellt werden kann. Hierdurch kann die Gleichgewichtslage mit der Mittenlage in Übereinstimmung gebracht werden. Diese Vor richtung hat jedoch den Nachteil, dass eine Justierung des Fe derfußpunktes nur manuell bei abgeschalteter Brennkraftmaschine durchgeführt werden kann. Abweichungen der Gleichgewichtslage von der geometrischen Mittenlage, welche sich während des lau fenden Betriebs einstellen, insbesondere thermisch bedingte Dehnungen, können nicht berücksichtigt werden, so dass insbe sondere bei starker Beanspruchung und entsprechend hoher Erwär mung mit zunehmenden Dichtigkeits- und Verschleißproblemen zu rechnen ist.To correct the equilibrium position is when actuating device of DE 39 20 976 A1 provided an adjusting screw, over which the base point of one of the two valve springs axially ver can be put. As a result, the equilibrium position the center position are brought into line. This before However, the direction has the disadvantage that an adjustment of the Fe the base point only manually when the internal combustion engine is switched off can be carried out. Deviations in the equilibrium position from the geometric center position, which changes during the lukewarm cease operation, especially thermal ones Strains cannot be taken into account, so in particular especially with heavy use and correspondingly high heating with increasing tightness and wear problems to calculate.

Eine weitere Einrichtung zur Justierung der Ruhelage des Ankers zwischen den Polflächen von Schließ- und Öffnungsmagnet ist in der DE 196 31 909 Al beschrieben worden. Bei dieser Einrichtung ist vorgesehen, dass die Induktivität der beiden Elektromagnete jeweils gemessen wird und aus einem Vergleich der Induktivi tätswerte die Stellung des Ankers in der Ruhelage in Bezug zu den Polflächen der Magnete abgeleitet wird. Befindet sich der Anker in Ruhelage außerhalb der geometrischen Mittellage, so ergeben sich für die Magnete unterschiedlich hohe Induktivi tätswerte, die für einen Soll-Ist-Vergleich zur Erzeugung eines Stellsignals herangezogen werden können, wobei die Justierung sowohl manuell als auch automatisch mit Hilfe einer Stellein richtung durchgeführt werden kann.Another device for adjusting the rest position of the armature between the pole faces of the closing and opening magnet is in DE 196 31 909 Al has been described. At this facility it is provided that the inductance of the two electromagnets is measured in each case and from a comparison of the inductors the position of the anchor in the rest position in relation to the pole faces of the magnets. Is the Anchor in the rest position outside the geometric middle position, see above there are inductors of different heights for the magnets Actual values for a target-actual comparison to generate a Control signal can be used, the adjustment both manually and automatically with the help of a job direction can be carried out.

Diese Einrichtung hat den Nachteil, dass umfangreiche und auf wendige Regelungseinrichtungen zur Erzeugung des Stellsignals erforderlich sind. This facility has the disadvantage of being extensive and on agile control devices for generating the control signal required are.

Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde mit einfachen Mitteln eine zuverlässig funktionierende Betätigungseinrichtung für ein Gaswechselventil, welches mittels eines elektromagnetischen Ak tuators bewegbar ist, zu schaffen. Es soll insbesondere im lau fenden Betrieb der Brennkraftmaschine die theoretisch sich ein stellende Gleichgewichtslage des Ankers zwischen den beiden Ma gneten mit der geometrischen Mittenlage in Übereinstimmung ge bracht werden.The invention is based on the problem with simple means a reliably functioning actuator for a Gas exchange valve, which by means of an electromagnetic Ak tuators is movable to create. It is said to be particularly in tepid the operation of the internal combustion engine theoretically establishing equilibrium position of the anchor between the two Ma were consistent with the geometric center position be brought.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An spruches 1 gelöst.This problem is solved according to the invention with the features of the Proverb 1 solved.

Gemäß der Neuerung ist vorgesehen, dass eine Außermittenlage des Ankers selbsttätig korrigiert wird, indem eine Zustandsän derung zumindest eines Magneten abgegriffen und unmittelbar der Verstelleinrichtung, über die die Mittenlage einstellbar ist, zugeführt wird. Damit ist es möglich, eine regelungsfreie Ju stierung des Ankers durchzuführen. Als Stellgröße wird eine Zu standsänderung eines oder gegebenenfalls auch beider Magnete herangezogen, wodurch der Vorteil erzielt wird, dass aufwendige Einrichtungen und Maßnahmen zur Umsetzung der Zustandsgröße in eine Stellgröße der Verstelleinrichtung entfallen können. Die sich ändernde Zustandsgröße des Magneten oder der Magnete ist unmittelbar verantwortlich für die Justierung des Ankers, indem die Zustandsänderung des Magneten auf die Verstelleinrichtung übertragen wird und die Verstelleinrichtung eine der uner wünschten Abweichungen der Ankerruhelage aus der Mittenlage entgegen gerichtete Korrektur durchführt.According to the innovation, it is provided that an off-center position of the armature is corrected automatically by a status change tapping at least one magnet and immediately the Adjustment device via which the center position can be adjusted, is fed. This makes it possible to have a rule-free Ju the anchor. A control is used as the manipulated variable change in position of one or possibly both magnets used, whereby the advantage is achieved that complex Facilities and measures to implement the state variable in a manipulated variable of the adjustment device can be omitted. The changing state variable of the magnet or the magnets directly responsible for the adjustment of the anchor by the change in state of the magnet on the adjusting device is transmitted and the adjustment device one of the un desired deviations of the anchor resting position from the middle position performs opposite correction.

Die Korrektur der Gleichgewichtslage des Ankers kann im laufen den Betrieb durchgeführt werden, so dass insbesondere durch den Betrieb der Brennkraftmaschine verursachte, auf thermische Deh nungen, auf Schwingungen oder sonstige Ursache zurückzuführende Abweichungen der Ankermittellage aus der Idealposition bereits während des Brennkraftmaschinenbetriebs ausgeglichen werden. Verschiebungen des Ankers werden unabhängig von der Verschiebe richtung korrigiert. Sowohl eine Verschiebung in Richtung des Schließmagneten als auch eine Verschiebung in Richtung des Öff nungsmagneten wird selbsttätig ausgeglichen.The correction of the equilibrium position of the armature can run in the the operation be carried out, so that in particular by the Operation of the internal combustion engine caused thermal deh solutions, which can be traced back to vibrations or other causes Deviations of the anchor center position from the ideal position already be compensated for during engine operation. Movements of the anchor become independent of the movements corrected direction. Both a shift towards the Closing magnet as well as a shift in the direction of the opening voltage magnet is automatically compensated.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass Messungen der Zustands größen des Aktuators oder des Gaswechselventils nicht mehr er forderlich sind, weil die Zustandsgrößenänderung des Magneten unmittelbar auf die Verstelleinrichtung übertragen wird. Auf wendige Messeinrichtungen können entfallen. Außerdem ist es nicht erforderlich, Maßnahmen zur Bestimmung der tatsächlichen aktuellen Gleichgewichtslage des Ankers zwischen den Polflächen der Magnete zu ergreifen, weil die Kenntnis der theoretischen Ruhelage des Ankers für die korrigierende Einstellung des An kers nicht erforderlich ist. Die Ruhelage muß nicht unmittelbar bestimmt werden, vielmehr reicht es aus, die Wirkungen, welche ein aus der Ruhelage verschobener Anker auf den Aktuator aus übt, unmittelbar für die Verstelleinrichtung heranzuziehen.Another advantage is that measurements of the condition sizes of the actuator or the gas exchange valve no longer are required because the change in state of the magnet is transferred directly to the adjustment device. On agile measuring devices can be omitted. Besides, it is not required measures to determine actual current position of equilibrium of the armature between the pole faces the magnet to take because of knowledge of the theoretical Rest position of the anchor for the corrective adjustment of the on kers is not required. The rest position does not have to be immediate be determined, rather it suffices the effects which an anchor shifted from the rest position onto the actuator practices to use the adjustment device directly.

In einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung wird die Diffe renz der in den beiden Magneten des Aktuators auftretenden Zu standsänderungen für die Verstelleinrichtung genutzt. Diese Differenz ist ein Maßstab für die Abweichung des Ankers aus der Ruhelage. Zweckmäßig wird aus dem Vorzeichen der Differenz auf die Richtung der Abweichung geschlossen und diese automatisch korrigiert.In an expedient embodiment of the invention, the diffe limit of the Zu occurring in the two magnets of the actuator changes in position used for the adjustment device. This Difference is a measure of the deviation of the anchor from the Rest position. The sign of the difference is expedient the direction of the deviation closed and this automatically corrected.

Als Zustandsänderung kann die Wärme, der Stromverbrauch, die Position und/oder der vom Anker übertragene Impuls eines Magne ten und/oder beider Magnete abgegriffen und als Stellgröße ein gesetzt werden. Diese Zustandsgrößen beschreiben das Verhalten der Magnete, wobei dieses Verhalten zur Lagekorrektur des An kers genutzt wird. Abweichungen in den Zustandsänderungen der beiden Magnete sind hierbei ein Maß für die Auslenkung des An kers aus seiner geometrischen Mittenlage. Wird die Lage des An kers in der Weise korrigiert, dass seine mittlere Position im Betrieb des Gaswechselventils mit der geometrischen Mittenlage übereinstimmt, so gehen die betrachteten Zustandsänderungen der Magnete wieder zurück und es wird kein weiteres, auf die Anker lage mittelbar oder unmittelbar korrigierend einwirkendes Stellsignal mehr erzeugt. Die Einstellung der Ankerlage funk tioniert in selbstjustierender Weise.As a change of state, the heat, the power consumption, the Position and / or the momentum of a magne transmitted by the anchor ten and / or both magnets and entered as a manipulated variable be set. These state variables describe the behavior the magnets, this behavior for correcting the position of the An kers is used. Deviations in the state changes of the Both magnets are a measure of the deflection of the An kers from its geometric center position. If the location of the An corrected in such a way that his middle position in the Operation of the gas exchange valve with the geometric center position matches, then the considered changes in state of the Magnets back again and there will be no more on the anchor position directly or indirectly corrective Control signal generated more. The setting of the anchor position radio works in a self-adjusting manner.

Die Verstelleinrichtung kann thermisch, elektrisch und/oder me chanisch ausgebildet sein. Als Bedingung für die Verstellein richtung ist lediglich das Erfordernis einzuhalten, dass die vom Aktuator abgegriffene Zustandsgröße in eine Korrekturbewe gung der Verstelleinrichtung umsetzbar ist.The adjustment device can be thermal, electrical and / or me be trained in Chan. As a condition for the adjuster the only requirement is that the state variable tapped by the actuator into a correction tion of the adjustment device can be implemented.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführung ist die Verstel leinrichtung als Dehnelement ausgebildet, dem die in den Magne ten erzeugte Wärme entweder unmittelbar zugeführt wird, wodurch das Dehnelement eine thermisch bedingte Längung erfährt, oder dem der Strom bzw. ein Teil des Stromes eines Magneten bzw. der Differenzstrom zwischen beiden Magneten zugeführt wird, wobei der Strom im Dehnelement in Wärme umgesetzt wird, welches da durch eine Ausdehnung erfährt.According to a first advantageous embodiment, the adjustment is Oil device designed as an expansion element, which the in the Magne generated heat is either supplied directly, whereby the expansion element is thermally elongated, or which the current or part of the current of a magnet or the Differential current is supplied between the two magnets, wherein the current in the expansion element is converted into heat, which is there experienced through expansion.

Die Verstelleinrichtung kann zur mittelbaren Einstellung der Ankerposition sowohl zur Lagekorrektur des Aktuators als auch zur Lagekorrektur des Gaswechselventils eingesetzt werden, wo bei im letzteren Fall insbesondere der Fußpunkt zumindest einer Ventilfeder verstellt wird. Sowohl bei der Verstellung des Fe derfußpunktes als auch bei der Verstellung eines Magneten oder beider Magnete wird die Federvorspannung der Ventilfedern in der Weise neu eingestellt, dass die Gleichgewichtslage des An kers mit der geometrischen Mittellage zwischen den Polflächen der Magneten identisch ist.The adjustment device can be used for indirect adjustment of the Anchor position both for correcting the position of the actuator and used to correct the position of the gas exchange valve where in the latter case in particular the base point of at least one Valve spring is adjusted. Both when adjusting the Fe the base point as well as when adjusting a magnet or both magnets the spring preload of the valve springs in the way that the equilibrium of the An kers with the geometric middle position between the pole faces the magnet is identical.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungsformen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnun gen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and practical embodiments are the further claims, the description of the figures and the drawing conditions. Show it:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Gaswechselventil mit elektro magnetischem Aktuator, Fig. 1 shows a section through a gas exchange valve with electro-magnetic actuator,

Fig. 2 ein Blockschaltbild mit den grundlegenden Verfahrens schritten zur Korrektur der Außermittenlage des An kers zwischen den Polflächen von Öffnungs- und Schließmagnet. Fig. 2 is a block diagram with the basic method steps to correct the off-center position of the core between the pole faces of the opening and closing magnet.

Die in Fig. 1 dargestellte Betätigungseinrichtung 1 zur Steue rung des Hubes eines Gaswechselventiles 5 in einer Brennkraft maschine eines Fahrzeuges, beispielsweise eines Einlassventils oder eines Auslassventils, umfasst einen Aktuator 2 mit zwei elektrisch betätigbaren Magneten, einem Öffungsmagneten 4 sowie einem Schließmagneten 3. Zwischen den einander zugewandten und beabstandeten Polflächen 7 und 8 der Magnete 3 bzw. 4 ist eine Ankerplatte 10 eines Ankers 9 in Richtung der Längs- und Bewe gungsachse 6 des Gaswechselventils 5 verschieblich gelagert. Der Ankerstößel des Ankers 9 beaufschlagt den Ventilschaft 11 des Gaswechselventils 5, wodurch eine Bewegung des Ankers 9 un mittelbar auf das Gaswechselventil 5 übertragen wird. Die Ma gnete 3, 4 werden abwechselnd bestromt, so dass die Ankerplatte 10 des Ankers 9 an die Polfläche 7, 8 des jeweils bestromten Magneten 3 bzw. 4 gezogen wird und das Gaswechselventil 5 zwi schen einer den Ventilsitz 13 gasdicht abschließenden Schließ stellung und einer den Ventilsitz 13 freigebenden Öffnungsstel lung verschoben wird. Der Magnet 4 auf der dem Ventilsitz 13 zugewandten Seite des Gaswechselventils übernimmt die Funktion des Schließmagneten, der gegenüberliegende Magnet 3 auf der dem Ventilsitz abgewandten Seite die Funktion des Öffnungsmagneten. The actuator shown in FIG. 1 1 for Steue tion of the stroke of a gas exchange valve 5 in an internal combustion engine of a vehicle, such as an intake valve or an exhaust valve comprises an actuator 2 having two electrically actuable magnet, a Öffungsmagneten 4 and a closing magnet 3. Between the mutually facing and spaced pole faces 7 and 8 of the magnets 3 and 4 , an armature plate 10 of an armature 9 is slidably mounted in the direction of the longitudinal and movement axis 6 of the gas exchange valve 5 . The armature tappet of the armature 9 acts on the valve stem 11 of the gas exchange valve 5 , whereby a movement of the armature 9 is transmitted un indirectly to the gas exchange valve 5 . The Ma gnete 3 , 4 are alternately energized so that the armature plate 10 of the armature 9 is pulled to the pole face 7 , 8 of the energized magnet 3 and 4 and the gas exchange valve 5 between a valve seat 13 gas-tight closing position and one the valve seat 13 releasing opening position is moved. The magnet 4 on the side of the gas exchange valve facing the valve seat 13 takes over the function of the closing magnet, the opposite magnet 3 on the side facing away from the valve seat takes over the function of the opening magnet.

Das Gaswechselventil 5 wird von zwei gegensinnigen Ventilfedern 14, 15 beaufschlagt, deren Wirkrichtung koaxial zur Längsachse 6 des Gaswechselventils 5 verläuft. Die oben liegende, dem Ven tilsitz 13 abgewandte Ventilfeder 14 wirkt in Schließrichtung des Gaswechselventils 5, die unten liegende, dem Ventilsitz 13 benachbarte Ventilfeder 15 wirkt in Öffnungsrichtung des Gas wechselventils. Beide Ventilfedern stehen unter einer Vorspan nung, die insbesondere so gewählt ist, dass in Ruhelage - bei unbestromten Magneten 3, 4 - des Gaawechselventils 5 die Anker platte 10 des Ankers 9 sich in einer Gleichgewichtslage befin det, welche der geometrischen Mittellage zwischen den Polflä chen 7, 8 der Magnete 3, 4 entspricht. Jede Ventilfeder 14, 15 ist im Bereich einer Stirnseite mit einem fest am Ventilschaft 11 angeordneten Federteller 16, 17 verbunden. Die jeweils ge genüber liegende Stirnseite jeder Ventilfeder 14, 15 ist in ei nem gemeinsamen, zwischen den Federn 14, 15 liegenden Federtel ler 18 aufgenommen, welcher am Zylinderkopf 19 abgestützt ist, wobei der Federteller 18 zweckmäßig innerhalb gewisser Grenzen gegenüber dem Zylinderkopf 19 translatorisch in Richtung der Längsachse 6 verschiebbar ist.The gas exchange valve 5 is acted upon by two opposite valve springs 14 , 15 , the direction of action of which extends coaxially to the longitudinal axis 6 of the gas exchange valve 5 . The overhead, the Ven tilsitz 13 remote from the valve spring 14 acts in the closing direction of the gas exchange valve 5, the valve spring 15 lying below, adjacent to the valve seat 13 acts in the opening direction of the gas exchange valve. Both valve springs are under a preload, which is chosen in particular so that in the rest position - with deenergized magnets 3 , 4 - the Gaawechselventils 5, the armature plate 10 of the armature 9 is in an equilibrium position, which Chen the geometric center position between the Polflä 7 , 8 of the magnets 3 , 4 corresponds. Each valve spring 14 , 15 is connected in the region of an end face to a spring plate 16 , 17 arranged fixedly on the valve stem 11 . The respective opposite end face of each valve spring 14 , 15 is received in a common, lying between the springs 14 , 15 Federtel ler 18 , which is supported on the cylinder head 19 , the spring plate 18 expediently within certain limits with respect to the cylinder head 19 in translation Is displaceable in the direction of the longitudinal axis 6 .

Um sicherzustellen, dass die mit dem Gaswechselventil 5 verbun dene Ankerplatte 10 des Ankers 9 in jeder Situation während der Betätigung des Gaswechselventils im zeitlichen Mittel genau in der geometrischen Mittellage zwischen den Magneten gehalten ist, sind Verstelleinrichtungen 20, 21 vorgesehen, über die ei ne Lagekorrektur im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine durchgeführt werden kann. Eine erste Verstelleinrichtung 20 be aufschlagt den zwischen den Ventilfedern 14, 15 angeordneten Federteller 18 und verstellt diesen in Richtung der Längsachse 6 des Gaswechselventils nach oben oder unten, wobei die Ver stellmöglichkeit auf Grund der beweglichen Führung des Feder tellers 18 im Zylinderkopf 19 durchführbar ist. Die Verstel leinrichtung 20 bewirkt im Falle einer außermittigen Lagerung der Ankerplatte 10 zwischen den Polflächen 7, 8 eine Korrektur zurück in die geometrische Mittellage, wodurch sichergestellt wird, dass beide Magnete 3, 4 in gleicher Weise von der Anker platte 10 beaufschlagt werden, dass die erforderliche elektro magnetische Kraft von beiden Magneten identisch ist, dass der Stromverbrauch in beiden Magneten identisch ist und dass außer dem die Wärmeentwicklung in beiden Magneten gleich ist.In order to ensure that the anchor plate 10 of the armature 9 connected to the gas exchange valve 5 is held in every situation during the actuation of the gas exchange valve on average over time in the geometrical middle position between the magnets, adjusting devices 20 , 21 are provided, via the ei ne position correction can be carried out while the internal combustion engine is running. A first adjusting device 20 opens the spring plate 18 arranged between the valve springs 14 , 15 and adjusts it in the direction of the longitudinal axis 6 of the gas exchange valve up or down, the adjustment possibility due to the movable guidance of the spring plate 18 in the cylinder head 19 being feasible. The adjusting device 20 , in the case of an eccentric mounting of the armature plate 10 between the pole faces 7 , 8, causes a correction back to the geometric center position, thereby ensuring that both magnets 3 , 4 are acted upon in the same way by the armature plate 10 that the required electro-magnetic force of both magnets is identical, that the power consumption in both magnets is identical and that besides that the heat development in both magnets is the same.

Eine zweite Verstelleinrichtung 21 befindet sich am oberen Ma gneten 3, welcher im Ausführungsbeispiel ebenfalls in Achsrich tung des Gaswechselventils verschieblich im Zylinderkopf 19 ge lagert ist. Über die Verstellrichtung 21 kann der Magnet 3 in Achsrichtung dahingehend verschoben werden, dass die statische Gleichgewichtslage der Ankerplatte 10 mit der geometrischen Mittellage zwischen den Polflächen 7, 8 der Magnete 3, 4 über einstimmt.A second adjusting device 21 is located on the upper magnet 3 , which, in the exemplary embodiment, is also displaceably supported in the axial direction of the gas exchange valve in the cylinder head 19 . The magnet 3 can be displaced in the axial direction via the adjustment direction 21 in such a way that the static equilibrium position of the anchor plate 10 coincides with the geometric center position between the pole faces 7 , 8 of the magnets 3 , 4 .

Es kann gegebenenfalls auch zweckmäßig sein, anstelle des obe ren Magneten 3 den unteren Magneten 4 verschieblich im Zylin derkopf zu lagern und über eine Verstelleinrichtung zu beauf schlagen. Gemäß einer weiteren Ausführung können auch beide Ma gnete verschieblich gelagert sein und entweder über eine ge meinsame Verstelleinrichtung oder über getrennt ausgebildete, jedoch in ihrer Funktion aufeinander abgestimmte Verstellein richtungen verschoben werden. Schließlich können die Verstel leinrichtungen an dem Magneten bzw. den Magneten und dem Feder fußpunkt der Ventilfedern alternativ oder gemeinsam ausgebildet und betrieben werden. Die Verstelleinrichtung 20 am Federfuß punkt der Ventilfedern kann in der Weise ausgebildet sein, dass entweder nur der Fußpunkt einer einzelnen Ventilfeder oder die Fußpunkte beider Ventilfedern verstellt werden.It may also be expedient, instead of the upper magnet 3, the lower magnet 4 to be slidably mounted in the cylinder head and to be actuated via an adjusting device. According to a further embodiment, both magnets can also be displaceably mounted and can be moved either via a common adjusting device or via separately configured, but coordinated in their function adjusting devices. Finally, the adjusting devices on the magnet or the magnets and the spring base of the valve springs can alternatively or jointly be formed and operated. The adjusting device 20 at the spring base point of the valve springs can be designed in such a way that either only the base point of an individual valve spring or the base points of both valve springs are adjusted.

Die Funktionsweise der selbsttätigen und selbstregulierenden Einstellung des Ankers in die geometrische Mittellage ist in Fig. 2 dargestellt. Es wird die Differenz der Zustandsänderun gen von Öffnungsmagnet und von Schließmagnet gebildet und diese Differenz als Stellsignal der Verstelleinrichtung zugeführt, welche in der Weise auf das System einwirkt, dass die Gleichge wichtslage des Ankers mit der geometrischen Mittellage der An kers zwischen den Magneten übereinstimmt. Eine Änderung der Gleichgewichtslage des Ankers in Richtung der geometrischen Mittellage führt dazu, dass die Differenzen in den Zustandsän derungen der Magnete verringert werden, woraufhin eine geringe re Korrektur der Position des Ankers durchgeführt wird. Es han delt sich um ein selbstregulierendes und selbststabilisierendes System.The mode of operation of the automatic and self-regulating setting of the armature in the geometric central position is shown in FIG. 2. The difference between the changes in state of the opening magnet and the closing magnet is formed and this difference is fed to the adjusting device as a control signal, which acts on the system in such a way that the equilibrium position of the armature matches the geometric center position of the armature between the magnets. A change in the equilibrium position of the armature in the direction of the geometric center position means that the differences in the state changes of the magnets are reduced, whereupon a slight correction of the position of the armature is carried out. It is a self-regulating and self-stabilizing system.

Während einer Betätigung des Gaswechselventils durch abwech selnde Bestromung von Öffnungsmagnet und Schließmagnet durch läuft jeder Magnet aufgrund der Dynamik des Öffnungs- und Schließvorganges des Gaswechselventils dynamische Zustandsände rungen, die als Maßstab für die gemittelte Gleichgewichtslage des Ankers herangezogen werden. Als Zustandsänderungen können eine oder mehrere der Größen Wärmeentwicklung in den Magneten, Stromverbrauch, Lageänderung der Magnete oder Impulsübertragung auf die Magnete betrachtet werden. Darüberhinaus können aber auch weitere Zustandsänderungen berücksichtigt werden.Alternate while actuating the gas exchange valve alternating energization of the opening magnet and closing magnet each magnet runs due to the dynamics of the opening and Closing process of the gas exchange valve dynamic states that serve as a benchmark for the averaged equilibrium position of the anchor can be used. As status changes can one or more of the sizes heat generation in the magnets, Power consumption, change of position of the magnets or impulse transmission to be looked at the magnets. Beyond that, however other changes in state are also taken into account.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird die Differenz der Zu standsänderungen von Öffnungsmagnet und Schließmagnet ermittelt und für die Einstellung des Ankers mittels der Verstelleinrich tung herangezogen.According to a preferred embodiment, the difference of the Zu Changes in the position of the opening magnet and closing magnet are determined and for the adjustment of the anchor by means of the adjustment device tion used.

Anstelle der Differenz der Zustandsänderungen von Öffnungsma gnet und Schließmagnet kann in einer weiteren Ausführung auch lediglich die Zustandsänderung eines einzelnen Magneten be trachtet werden. Das der Verstelleinrichtung zuzuführende Si gnal kann durch eine Skalierung der Zustandsänderung erzeugt werden, indem Wertebereiche für die Zustandsänderung festgelegt werden, die eine Korrektur der Anker-Gleichgewichtslage erfor derlich machen.Instead of the difference in the state changes of opening dimension gnet and closing magnet can also be used in another version just change the state of a single magnet to be sought. The Si to be fed to the adjusting device gnal can be generated by scaling the state change are determined by value ranges for the state change that require a correction of the anchor equilibrium position make such a thing.

Die Verstelleinrichtung bzw. die Verstelleinrichtungen sind in der Weise ausgebildet, dass eine Zustandsänderung eines Magne ten bzw. die Differenz der Zustandsänderungen der beiden Magne te eine unmittelbare Verstellung der Verstelleinrichtung bzw. der Verstelleinrichtungen zur Folge hat, indem die Zustandsän derung der Magnete eine Lageänderung der Verstelleinrichtung bzw. des mit der Verstelleinrichtung gekoppelten Bauteils be wirkt. Hierfür wird die Zustandsänderung bzw. die Differenz der Zustandsänderung von dem einzelnen bzw. von den beiden Magneten auf die Verstelleinrichtung übertragen. In Abhängigkeit der Po sition der Verstelleinrichtung in Bezug auf die Lage der Magne te können gegebenenfalls Übertragungseinrichtungen erforderlich sein, welche in Fig. 1 mit Bezugszeichen 22, 23 bezeichnet sind. Die Übertragungseinrichtungen sind in der Weise ausgebil det, dass entsprechend der Art der Zustandsänderung eine physi kalische Übertragung von den Magneten auf die Verstelleinrich tung möglich ist.The adjusting device or the adjusting devices are designed in such a way that a change in the state of a magnet or the difference in the changes in state of the two magnets results in a direct adjustment of the adjusting device or the adjusting devices, in that the change in state of the magnets changes the position of the Adjustment device or the component coupled to the adjustment device be effective. For this purpose, the change in state or the difference in the change in state is transmitted from the individual magnet or from the two magnets to the adjusting device. Depending on the position of the adjusting device in relation to the position of the magnet, transmission devices may be required, which are designated by reference numerals 22 , 23 in FIG. 1. The transmission devices are designed in such a way that a physical transmission from the magnets to the adjustment device is possible in accordance with the type of change in state.

Die Verstelleinrichtung kann elektrisch, thermisch, mechanisch oder in sonstiger Weise betätigbar sein. In einer bevorzugten Ausführung ist die Verstelleinrichtung als Dehnelement ausge bildet, dem entweder unmittelbar die Wärme eines Magneten bzw. die Wärmedifferenz beider Magnete zugeführt wird, wodurch sich eine Längenänderung des Dehnelements einstellt, die zur Korrek tur der Gleichgewichtslage des Ankers herangezogen wird. Auch im Falle einer elektrisch betätigbaren Verstelleinrichtung kann diese als Dehnelement ausgeführt sein, welches elektrisch be heizbar ist, wobei der Strom bzw. die Spannung eines Magneten bzw. beider Magnete abgegriffen wird. In diesem Fall handelt es sich bei den Übertragungseinrichtungen 22, 23 um elektrische Signalleitungen. Darüber hinaus kommen aber auch anderweitige elektrisch betätigbare Einrichtungen in Betracht.The adjustment device can be actuated electrically, thermally, mechanically or in some other way. In a preferred embodiment, the adjusting device is formed as an expansion element, to which either the heat of a magnet or the heat difference between the two magnets is fed, which results in a change in length of the expansion element, which is used to correct the equilibrium position of the armature. Even in the case of an electrically actuated adjusting device, this can be designed as an expansion element which can be heated electrically, the current or the voltage of a magnet or both magnets being tapped. In this case, the transmission devices 22 , 23 are electrical signal lines. In addition, other electrically actuated devices can also be considered.

Im Falle einer mechanischen Lagekorrektur ist die Verstellein richtung als vorteilhaft ausschließlich passives Bauteil ausge bildet, welches insbesondere identisch ist mit der im Zylinder kopf 19 beweglichen Lagerung eines Federfußpunktes, wobei der Federfußpunkt üblicherweise am Federteller gehalten ist. Die mechanische Verstelleinrichtung wird dadurch realisiert, dass der Federfußpunkt eine gedämpfte bzw. reibungsbehaftete Bewe gung gegenüber dem Zylinderkopf ausführt. Der Federfußpunkt führt eine gegenüber der Bewegung des Gaswechselventils verzö gerte Bewegung aus, welche insbesondere mit einer anderen Fre quenz ablaufen kann als die Ventilbewegung. Die reibungsbehaf tete bzw. die gedämpfte Bewegung des Federfußpunktes führt da zu, dass im Falle einer außermittigen Gleichgewichtslage der Ankerplatte zwischen den Magneten aufgrund der Lageverschiebung von Anker und Gaswechselventil der Federfußpunkt gegenüber sei ner idealen Ruhelage nach oben oder unten verschoben wird. Die se Verschiebung hat eine Zunahme der potentiellen Energie einer der beiden Ventilfedern zur Folge, was zu einer Rückstellung des Ventils und des Ankers in Richtung der geometrischen Mit tellage führt. Aufgrund der Frequenzunterschiede in den Bewe gungen des Ventils und des Federfußpunktes kann sich die Rück stellbewegung des Federfußpunktes über eine Mehrzahl von Hüben des Ventils hinziehen. Im zeitlichen Mittel bleibt jedoch die Gleichgewichtslage des Ankers in der geometrischen Mittellage.In the case of a mechanical position correction, the Verstellein direction is advantageously formed exclusively as a passive component, which in particular is identical to the head 19 movable mounting of a spring base, the spring base usually being held on the spring plate. The mechanical adjustment device is realized in that the spring base performs a damped or frictional movement relative to the cylinder head. The spring base performs a delayed movement relative to the movement of the gas exchange valve, which movement can occur in particular with a different frequency than the valve movement. The frictional or damped movement of the spring base leads to the fact that in the event of an eccentric equilibrium position of the armature plate between the magnets, due to the positional displacement of the armature and gas exchange valve, the spring base point is shifted up or down relative to its ideal rest position. This shift results in an increase in the potential energy of one of the two valve springs, which leads to a return of the valve and the armature in the direction of the geometric center position. Due to the frequency differences in the movements of the valve and the spring base, the return movement of the spring base can extend over a plurality of strokes of the valve. On average, however, the anchor's equilibrium position remains in the geometric center position.

Claims

1. Actuating device with an electromagnetic actuator for a gas exchange valve, with an opening magnet ( 3 ) and a closing magnet ( 4 ), between which an armature ( 9 ) is arranged axially displaceably, the armature ( 9 ) being connected to the gas exchange valve ( 5 ) and with two opposing valve springs ( 14 , 15 ) acting on the gas exchange valve ( 5 ) in the open position and in the closed position, through which the armature ( 9 ) in the de-energized state of the magnets ( 3 , 4 ) in an equilibrium position between the magnets ( 3 , 4 ), and with an adjusting device ( 20 , 21 ) for setting the equilibrium position of the armature ( 9 ) in a central position between the magnets ( 3 , 4 ), characterized in that a through an outer center position of the armature ( 9 ) Induced change of state of at least one magnet ( 3 , 4 ) immediately bar the adjusting device ( 20 , 21 ) for self-regulating adjustment of the armature ( 9 ) in the Mit position can be fed.

2. Actuating device according to claim 1, characterized in that the adjustment of the armature ( 9 ) via the adjusting device ( 20 , 21 ) is carried out without control.

3. Actuating device according to claim 1 or 2, characterized in that the change in state of the magnet ( 3 , 4 ) has the same effect on the state of the adjusting device ( 20 , 21 ).

4. Actuating device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heat of a magnet ( 3 , 4 ) is used as a change in state.

5. Actuating device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the current consumption of a magnet ( 3 , 4 ) is used as a change in state.

6. Actuating device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the change in position, the change in position of a magnet ( 3 , 4 ) is used.

7. Actuating device according to one of claims 1 to 6, characterized in that de, from the armature ( 9 ) transmitted pulse is used as a change in state of the acting on a magnet ( 3 , 4 ).

8. Actuating device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the adjusting device ( 20 , 21 ) is ausgebil det as an expansion element.

9. Actuating device according to claim 8, characterized, that the expansion element is electrically heated.

10. Actuating device according to one of claims 1 to 9, characterized, that the adjusting element comprises a mechanical actuating unit.

11. Actuating device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the difference in the state changes occurring in both magnets ( 3 , 4 ) of the adjusting device ( 20 , 21 ) can be supplied.

12. Actuating device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the base point of at least one valve spring ( 14 , 15 ) is adjustable via the adjusting device ( 20 ).

13. Actuating device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the position of at least one magnet ( 3 , 4 ) via the adjusting device ( 21 ) is adjustable.

15. Actuating device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the component adjustable via the adjusting device ( 20 , 21 ) is mounted in the adjusting direction with damping or friction.

15. Actuating device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the actuation of the adjusting device ( 20 , 21 ) for Ju stierung the armature ( 9 ) takes place during operation of the internal combustion engine.

16. Actuating device according to one of claims 1 to 15, characterized in that the adjustment of the armature ( 9 ) takes place on average over a plurality of valve strokes.