EP1041252A2 - Valve with electromagnetic actuator - Google Patents
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- EP1041252A2 EP1041252A2 EP00105716A EP00105716A EP1041252A2 EP 1041252 A2 EP1041252 A2 EP 1041252A2 EP 00105716 A EP00105716 A EP 00105716A EP 00105716 A EP00105716 A EP 00105716A EP 1041252 A2 EP1041252 A2 EP 1041252A2
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- F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
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- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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- F01L9/40—Methods of operation thereof; Control of valve actuation, e.g. duration or lift
- F01L2009/4098—Methods of operation thereof; Control of valve actuation, e.g. duration or lift relating to gap between armature shaft and valve stem end
Definitions
- piston internal combustion engines are also used with camshaft and hydraulic valve drives electromagnetic actuators, such as those used, for example are known from DE 195 18 056-A.
- An electromagnetically actuated gas exchange valve arrangement for a piston internal combustion engine consists essentially of a valve body connected to a closing spring and one electromagnetic actuator of two electromagnets has whose pole faces are aligned with each other and with Are spaced from each other, and the one between the pole faces are guided back and forth with anchor bolts has at one end with the valve body and are connected to an opening spring at the other end, being between the guide pin and the valve body there is a valve clearance.
- Such a gas exchange valve arrangement forms an oscillatory one Spring-mass system, the total mass of which is essentially through the anchor with its guide bolts and is formed by the valve body and its "spring” by the opening and closing springs are formed. The order is usually made so that the two return springs are equally designed.
- this gas exchange valve arrangement to reduce the electrical necessary for operation Energy the natural vibratory capacity of this spring-mass system is exploited so that in principle the catcher and electromagnet holding for the opening or closing time only has to be energized so much that the armature in each case when its center position overshoots from the magnetic field of the catching magnet is attracted, but otherwise the kinetic Energy of the total mass for a substantial part the movement is exploited.
- control systems have been developed in which over Sensors the respective anchor position and / or the respective Anchor speed directly over the anchor as a signal is tapped. Since the anchor for design reasons with its guide pin and the essentially Valve plate and valve stem not existing valve body can be formed in one piece, inevitably results between the free end of the valve stem on the one hand and the associated end of the guide pin on the other hand a valve clearance that changes due to changing temperature influences during the operation of a piston internal combustion engine changes.
- valve clearance compensation systems are technically complex to manufacture on the possibilities of fully variable electromagnetic Valve train, it would be desirable to allow valve clearance, to take appropriate measures in the control of the current supply Avoid problems with valve movement.
- detection of the armature movement and / or the anchor speed is important in the first phase of movement, where the derivative of a signal is just above the detection of the respective anchor position and the anchor speed is advantageous.
- US-A-5,832,883 suggested the anchor fixed to the valve body to connect and one that is also firmly connected to the valve provide hydraulic damper element through which the Lowering speed of the valve on its valve seat reduced shall be.
- a valve clearance is not provided.
- the known system can because of the constantly acting damping not operated using the natural vibration capability become.
- the anchor may not in the closed position on the pole face to the system come and on the other hand must compensate for the braking effect the damping element designed the closing spring stronger are called the opening spring. This has a higher energy requirement as a result, especially because of the damping element usable natural vibration is missing.
- the mass of the anchor of the type described above to be dimensioned such that it is at least twice the Has mass of the valve body.
- the anchor wetness is defined by the mass of the anchor plate even with the related leadership Anchor bolt and the reduced mass of the opening spring and the mass of the spring bolt assigned to the opening spring.
- the spring bolt is not firmly attached to the anchor bolt connected, however, has been shown to be in operation due to the given geometric assignment between the opening spring, Spring bolts and anchors with anchor bolts opposite the anchors the spring bolt during the swinging movements "Own life" developed.
- the mass of the valve body is defined by the Mass of the valve body itself including the valve spring retainer and the reduced mass of the closing spring.
- Another advantage of the configuration according to the invention is in that a so-called valve clearance compensation can be dispensed with because the bouncing processes are shortened and natural vibrations of armature and valve body during the opening movement and a reduction in the amplitudes the natural vibrations of the armature and the valve body the noise level is also reduced.
- the anchor mass also for a gas exchange valve arrangement an electromagnetic actuator of the above Art provided that the two return springs are different Have spring characteristics. Because of this "asymmetrical" Spring design This ensures that the given Spring-mass system is "out of tune” and no pronounced resonance frequency exists and so is the impact of the anchor mass on the gas exchange valve after overcoming the Valve play causes vibration excitation and breaks down quickly the anchor practically free of vibrations on the pole face of the catching opening magnet strikes.
- FIG. 1 there is the one to be examined here Gas exchange valve arrangement in a piston internal combustion engine from a valve body 1 with valve stem 2, which with a Closing spring 3 is connected and via a valve plate 4 in Can be held in the closed position.
- Actuator 5 which consists essentially of a Opening magnet 7 and a closing magnet 6, the Pole faces 8 facing each other and at a distance from each other are arranged.
- an armature 9 is guided to move back and forth, which is firmly connected at one end to an anchor bolt 10 and the other end is via a spring pin 11 on an opening spring 12 supports.
- Fig. 1 the overall arrangement is shown in the closed position, d. H. the armature 9 lies on the pole face of the closing magnet 6 so that the opening spring 12 is compressed by a corresponding amount is.
- the valve body 1 is by the Closing spring 3 held in the closed position.
- a Space VS Between the end the anchor bolt 10 and the end of the valve stem 2 is a Space VS, a so-called valve clearance available, the in practice is in the range of about 0.15 mm.
- the valve clearance VS can change due to thermal influences, in particular Change in length of valve stem 2 when the temperature rises and / or correspondingly rectified change in length of the cylinder head carrying the electromagnetic actuator 5 change in operation within certain limits.
- the opening magnet 7 is depending on the control in the course of the armature movement energized so that the anchor when overshooting its middle position in the influence of the magnetic field building up device and then against the force of the closing spring 3 comes to rest on the pole face 8 of the opening magnet 7. After the stopping time specified by the motor control the opening magnet 7 is de-energized so that the armature 9 can move back into the closed position, captured by the closing magnet and until the next opening process is held.
- the closing spring 3 and the opening spring 12 form the so-called return springs for the armature 5.
- valve clearance compensation through which the valve clearance VS by a corresponding hydraulic Coupling is bridged, there is practically one movement of armature 9 and valve body 1 in the same direction each time the current is switched off on holding magnets.
- the moves at Opening process of the anchor 9 with its anchor bolt 10 and Spring bolts 11 formed guide bolts initially independently under the influence of the accelerating force of the opening spring 12 until the anchor bolt 10 on the free end of the valve stem 2 and then the anchor mass and mass total mass of the valve body is moved.
- the mechanical system shown in Fig. 1 is now to be resolved as an oscillation system in springs and masses. This resolution is shown in Fig. 2.
- the anchor mass m A * to be considered here is formed by the mass of the armature 9 with its anchor bolt 10 and by the mass of the spring bolt 11 and the so-called reduced mass of the opening spring 12.
- the mass m A * is a corresponding mass point shown, while the opening spring 12 is symbolized by its spring constant C12 and the anchor bolt 10 is only shown as a mass-free component.
- the oscillating valve mass m V * is shown as a mass point, the mass of the valve body 1 and the reduced mass of the closing spring 3 including the valve plate 4 also being taken into account here.
- the closing spring 3 is only indicated schematically by its spring constant C3, while the valve stem 2 is shown here as a mass-free component.
- the excitation force P acts on the armature mass m A * .
- the subsystem C3-m V * also performs its own movement, i.e. after the first acceleration ( Position I) the mass m V * swings back by a small amount, but is then driven again in the opening direction when the anchor mass m A * reappears (position II), as shown in the illustration in accordance with. Fig. 3 can be seen.
- the ratio m A * / m V * may only be changed so far with a view to increasing the armature mass that the given sensitivity Sensor technology also the time of impact from the armature movement can still be detected, ie the mass ratio must be specifically changed so that a detectable first rebound of the armature mass m A * takes place.
- the modified electromagnetic actuator for actuation of a gas exchange valve 2 consists essentially of FIG. 1 again from a closing magnet 6 and an opening magnet 7, which are arranged at a distance from each other and between which an armature 9 against the force of return springs, namely an opening spring 12 and a closing spring 3 is guided to move back and forth.
- the closing spring 3 acts directly via one connected to the stem of the gas exchange valve 2 Spring plate 4 a.
- the anchor bolt 10 of the electromagnetic Actuator is separated from the valve stem in the Usually there is a gap in the closed position in the form of so-called valve clearance VS available.
- the opening spring 12 is in turn based on a spring plate 11.1 on the spring bolt 11, so that in the opening movement under the opposing Effect of opening spring 12 and closing spring 3 of the spring bolt 11 on the shaft of the gas exchange valve supports.
- the alternating energization of the electromagnets 6 and 7 of the Actuator takes place via a current regulator assigned to it 14.1, which corresponds to an electronic engine control 14 the specified control programs and depending from the operating data supplied to the engine control, such as Speed, temperature, etc. is controlled. So that will be Gas exchange valve specifically in its open position or its Closed position moves. While it's basically possible one for all actuators on a piston internal combustion engine central current controller, it may be appropriate if each actuator is assigned its own current regulator, connected to a central power supply 14.2 and which is controlled by the engine controller 14.
- a sensor 15 is assigned to the actuator, which detects which enables actuator functions.
- the sensor 15 is here shown schematically.
- the path of the armature 5 can be detected that the respective armature position of the motor controller 14 and / or the current controller 14.1 can be transmitted.
- the Motor control 14 or the current controller 14.1 can then corresponding arithmetic operations, if necessary, also the anchor speed be determined so that depending on the anchor position and / or depending on the anchor speed controlled the energization of the two electromagnets 6, 7 can be.
- closing spring 3 has the higher spring characteristics has, d. H. so is harder to get one to ensure reliable closing of the gas exchange valve.
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Abstract
Description
An Kolbenbrennkraftmaschinen werden neben mechanischen Ventiltrieben mit Nockenwelle und hydraulischen Ventiltrieben auch elektromagnetische Aktuatoren eingesetzt, wie sie beispielsweise aus DE 195 18 056-A bekannt sind.In addition to mechanical valve drives, piston internal combustion engines are also used with camshaft and hydraulic valve drives electromagnetic actuators, such as those used, for example are known from DE 195 18 056-A.
Eine elektromagnetisch betätigbare Gaswechselventilanordnung für eine Kolbenbrennkraftmaschine besteht im wesentlichen aus einem mit einer Schließfeder verbundenen Ventilkörper und einem elektromagnetischen Aktuator, der zwei Elektromagneten aufweist, deren Polflächen gegeneinander ausgerichtet und mit Abstand zueinander angeordnet sind, und der einen zwischen den Polflächen hin und her bewegbar geführten Anker mit Führungsbolzen aufweist, die an einem Ende mit dem Ventilkörper und am anderen Ende mit einer Öffnerfeder in Verbindung stehen, wobei zwischen den Führungsbolzen und dem Ventilkörper ein Ventilspiel vorhanden ist.An electromagnetically actuated gas exchange valve arrangement for a piston internal combustion engine consists essentially of a valve body connected to a closing spring and one electromagnetic actuator of two electromagnets has whose pole faces are aligned with each other and with Are spaced from each other, and the one between the pole faces are guided back and forth with anchor bolts has at one end with the valve body and are connected to an opening spring at the other end, being between the guide pin and the valve body there is a valve clearance.
Eine derartige Gaswechselventilanordnung bildet ein schwingungsfähiges Feder-Masse-System, dessen Gesamtmasse im wesentlichen durch den Anker mit seinen Führungsbolzen und durch den Ventilkörper gebildet wird und dessen "Feder" durch die Öffner- und die Schließfeder gebildet wird. Die Anordnung ist üblicherweise so getroffen, daß die beiden Rückstellfedern gleich ausgelegt sind.Such a gas exchange valve arrangement forms an oscillatory one Spring-mass system, the total mass of which is essentially through the anchor with its guide bolts and is formed by the valve body and its "spring" by the opening and closing springs are formed. The order is usually made so that the two return springs are equally designed.
Die Grundidee dieser Gaswechselventilanordnung besteht darin, daß zur Reduzierung der für den Betrieb notwendigen elektrischen Energie die Eigenschwingfähigkeit dieses Feder-Masse-Systems ausgenutzt wird, so daß im Prinzip der jeweils fangende und für die Öffnungs- bzw. Schließzeit haltende Elektromagnet nur so stark bestromt werden muß, daß der Anker jeweils beim Überschwingen seiner Mittellage vom Magnetfeld des fangenden Magneten angezogen wird, im übrigen aber die kinetische Energie der Gesamtmasse für einen wesentlichen Teil der Bewegung ausgenutzt wird.The basic idea of this gas exchange valve arrangement is that to reduce the electrical necessary for operation Energy the natural vibratory capacity of this spring-mass system is exploited so that in principle the catcher and electromagnet holding for the opening or closing time only has to be energized so much that the armature in each case when its center position overshoots from the magnetic field of the catching magnet is attracted, but otherwise the kinetic Energy of the total mass for a substantial part the movement is exploited.
Da jeweils bei der Annäherung des Ankers an die Polfläche des bestromten fangenden Magneten die Federkraft der in Gegenrichtung wirkenden Feder nur linear ansteigt, demgegenüber bei konstanter Bestromung des fangenden Elektromagneten die auf den sich annähernden Anker wirkenden Magnetkräfte progressiv ansteigen und schon im Hinblick auf ein sicheres Fangen den Anstieg der in Gegenrichtung wirkenden Federkraft übersteigen muß, sind eine Reihe von Verfahren zur Regelung der Bestromung entwickelt worden, durch die über eine Zurücknahme der Stromhöhe während der Annäherung des Ankers an die Polfläche des fangenden Elektromagneten auch die auf den Anker wirkende Magnetkraft zurückgenommen wird, um so ein sanftes Auftreffen des Ankers auf die Polfläche zu bewirken und damit störende Prellvorgänge zu vermeiden.Since each time the armature approaches the pole face of the energized catching magnets the spring force of the opposite direction acting spring only increases linearly, in contrast with constant current supply to the capturing electromagnet magnetic forces acting on the approaching armature progressively rise and already with a view to safe catching the increase in the spring force acting in the opposite direction are a number of regulatory procedures the current supply has been developed by means of a withdrawal the current level during the approach of the armature to the Pole surface of the catching electromagnet also on the armature acting magnetic force is withdrawn, so a gentle Impact of the armature on the pole face and to avoid annoying bouncing processes.
Zur Regelung der Bestromung des jeweils fangenden Magneten ist es notwendig, auch die jeweilige Position des Ankers gegenüber der Polfläche und/oder die Geschwindigkeit des Ankers im Annäherungsbereich zu erfassen. Hierzu sind Verfahren entwickelt worden, die die Rückwirkungen des sich im Magnetfeld bewegenden Ankers auf Strom und Spannung der Stromversorgung erfassen und hieraus die erforderlichen Signale zur Beeinflussung der Bestromung ableiten.To regulate the current supply to the magnet in question it is necessary to also face the respective position of the anchor the pole face and / or the speed of the armature to be recorded in the proximity area. Methods have been developed for this been the repercussions of itself in the magnetic field moving armature on current and voltage of the power supply capture and from this the necessary signals for influencing derive the current.
Daneben sind Regelsysteme entwickelt worden, bei denen über Sensoren die jeweilige Ankerposition und/oder die jeweilige Ankergeschwindigkeit unmittelbar über den Anker als Signal abgegriffen wird. Da schon aus konstruktiven Gründen der Anker mit seinen Führungsbolzen und der im wesentlichen aus Ventilteller und Ventilschaft bestehende Ventilkörper nicht einstückig ausgebildet werden können, ergibt sicht zwangsläufig zwischen dem freien Ende des Ventilschaftes einerseits und dem zugeordneten Ende des Führungsbolzens andererseits ein Ventilspiel, das sich aufgrund der wechselnden Temperatureinflüsse während des Betriebes einer Kolbenbrennkraftmaschine ändert.In addition, control systems have been developed in which over Sensors the respective anchor position and / or the respective Anchor speed directly over the anchor as a signal is tapped. Since the anchor for design reasons with its guide pin and the essentially Valve plate and valve stem not existing valve body can be formed in one piece, inevitably results between the free end of the valve stem on the one hand and the associated end of the guide pin on the other hand a valve clearance that changes due to changing temperature influences during the operation of a piston internal combustion engine changes.
Durch in der Regel hydraulische Mittel zum Ventilspielausgleich wurde bisher dafür Sorge getragen, daß im Betrieb durch eine zwischen Führungsbolzen und Ventilschaft eingesetzte, mit Öl befüllbare Zylinderanordnung dieser Abstand wie mit einer "starren" Zwischenlage überbrückt wurde, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß sich ändernde Ventilspiele ausgeglichen wurden. Derartige Ventilspielausgleichssysteme sind in der Herstellung technisch aufwendig.Im Hinblick auf die Möglichkeiten des vollvariablen elektromagnetischen Ventiltriebes wäre es wünschenswert, ein Ventilspiel zuzulassen, um über entsprechende Maßnahmen in der Steuerung der Bestromung bei der Ventilbewegung auftretende Probleme zu vermeiden. Hierbei ist die Erfassung der Ankerbewegung und/oder der Ankergeschwindigkeit in der ersten Bewegungsphase von Bedeutung, wobei die Ableitung eines Signals unmittelbar über die Erfassung der jeweiligen Ankerposition und der Ankergeschwindigkeit vorteilhaft ist.By usually hydraulic means for valve clearance compensation So far, care has been taken to ensure that the company due to an inserted between guide pin and valve stem this distance can be filled with oil as was bridged with a "rigid" intermediate layer, whereby the arrangement is such that changing valve lashes were balanced. Such valve clearance compensation systems are technically complex to manufacture on the possibilities of fully variable electromagnetic Valve train, it would be desirable to allow valve clearance, to take appropriate measures in the control of the current supply Avoid problems with valve movement. Here is the detection of the armature movement and / or the anchor speed is important in the first phase of movement, where the derivative of a signal is just above the detection of the respective anchor position and the anchor speed is advantageous.
Durch das Vorhandensein eines Ventilspiels ist jedoch das durch die Gesamtanordnung gebildet schwingungsfähige Feder-Masse-System in zwei zeitweise entkoppelte Teilsysteme unterteilt. Dies hat zur Folge, daß insbesondere zu Beginn des Öffnungsvorganges, aber auch zum Ende des Schließvorganges der auf der Öffnerfeder abgestützte Anker mit seinem Führungsbolzen gegenüber dem auf der Schließfeder abgestützten Ventilkörper Eigenbewegungen durchführen kann. Durch das Auftreffen des Führungsbolzens des Ankers auf den Schaft des Gaswechselventils wird das aus den beiden Rückstellfedern einerseits und der Ankermasse und der Ventilmasse andererseits gebildete Feder-Masse-System durch den Stoß der Ankermasse auf den Ventilschaft zu einer Resonanzschwingung angeregt, die bis zum Auftreffen des Ankers am Öffnermagneten nicht abklingt. Diese die Flugbewegung des Ankers überlagernde, aus der Resonanzschwingung her rührende Hin- und Herbewegung des Ankers erschwert das ohnehin schwierige Heranführen des Ankers an die Polfläche des fangenden Öffnermagneten mit einer möglichst geringen Auftreffgeschwindigkeit, so daß trotz einer gezielten Führung der Ankerbewegung durch eine entsprechende Regelung des Fangstroms sich nachteilige Prellvorgänge nicht vermeiden lassen.However, due to the presence of valve clearance, this is vibratory spring-mass system formed by the overall arrangement divided into two temporarily decoupled subsystems. As a result, especially at the beginning of the Opening process, but also at the end of the closing process the armature supported on the opening spring with its guide pin compared to that supported on the closing spring Valve body can perform own movements. By hitting the guide bolt of the anchor on the shaft of the The gas return valve becomes the two return springs on the one hand and the armature mass and the valve mass on the other hand spring-mass system formed by the impact of the anchor mass excited to a resonance oscillation on the valve stem, which does not subside until the armature hits the opening magnet. This overlaps the flight movement of the anchor the back and forth movement of the resonance oscillation Anchor complicates the difficult approach of the anchor to the pole face of the catching opening magnet with a impact speed as low as possible, so that despite a targeted guidance of the anchor movement by an appropriate Regulation of the catching current are adverse bouncing processes cannot be avoided.
Zur Vermeidung derartiger Prellvorgänge wurde in US-A-5,832,883 vorgeschlagen, den Anker fest mit dem Ventilkörper zu verbinden und ein ebenfalls fest mit dem Ventil verbundenes hydraulisches Dämpferelement vorzusehen, durch das die Aufsetzgeschwindigkeit des Ventils auf seinem Ventilsitz reduziert werden soll. Ein Ventilspiel ist nicht vorgesehen. Das bekannte System kann wegen der ständig wirkenden Dämpfung nicht unter Ausnutzung der Eigenschwingfähigkeit betrieben werden. Um durch die während der gesamten Ventilbewegung einwirkenden Dämpfungskraft, die ein sanftes Auftreffen des Ventils auf dem Ventilsitz bewirken soll, darf zum einen der Anker in der Schließstellung nicht an der Polfläche zur Anlage kommen und zum anderen muß zum Ausgleich der bremsenden Wirkung des Dämpfungselementes die Schließfeder stärker ausgelegt werden als die Öffnerfeder. Dies hat einen höheren Energiebedarf zur Folge, zumal wegen des Dämpfungselementes eine nutzbare Eigenschwingfähigkeit fehlt.To avoid such bouncing processes, US-A-5,832,883 suggested the anchor fixed to the valve body to connect and one that is also firmly connected to the valve provide hydraulic damper element through which the Lowering speed of the valve on its valve seat reduced shall be. A valve clearance is not provided. The known system can because of the constantly acting damping not operated using the natural vibration capability become. To act through the entire valve movement Damping force, which is a gentle impact of the valve on the valve seat, the anchor may not in the closed position on the pole face to the system come and on the other hand must compensate for the braking effect the damping element designed the closing spring stronger are called the opening spring. This has a higher energy requirement as a result, especially because of the damping element usable natural vibration is missing.
Es hat sich als nachteilig erwiesen, daß man im Bestreben der Reduzierung der Gesamtmasse des schwingungsfähigen Systems versucht hat, nur die Ankermasse zu reduzieren, da eine Reduzierung der Masse des Ventilkörpers schon werkstoffbedingt sehr eingeschränkt ist. Der Anker leitet beim Öffnungsvorgang selbst bei einem geringen Ventilspiel von 0,1 mm nach dem Abschalten des Haltestroms am Schließmagneten aufgrund der hohen Beschleunigung durch die Öffnerfeder bei seinem Auftreffen auf den Schaft des Ventilkörpers einen so hohen Energiestoß in das durch Schließfeder und Ventilkörper gebildete Teilsystem ein, daß zum einen der Anker gegen die Kraft der Öffnerfeder mehrfach eine der Öffnungsbewegung überlagerte Schwindungsbewegung ausführt und zum anderen gleichzeitig auch der sich in Öffnungsrichtung bewegende Ventilkörper ebenfalls eine der Öffnungsbewegung überlagerte Schwingungsbewegung ausführt. Aufgrund der mehrfachen, phasenversetzt gegeneinander gerichteten Bewegungen von Anker einerseits und Ventilkörper überlagert sich auf beide sich bewegenden Systeme eine Schwingungsbewegung, die sich bis weit über die Mittellage des Ankers zwischen den beiden Polflächen fortsetzt.It has proven to be disadvantageous that, in the pursuit of Reduction of the total mass of the vibrating system tried to reduce the anchor mass only, as a reduction the mass of the valve body depends on the material is very limited. The anchor guides during the opening process even with a small valve clearance of 0.1 mm after switching off of the holding current at the closing magnet due to the high Acceleration by the opening spring when it hits such a high energy surge on the stem of the valve body into that formed by the closing spring and valve body Subsystem that on the one hand the anchor against the force of the Opener spring several times overlaid on the opening movement Shrinking movement and the other at the same time also the valve body moving in the opening direction also a vibration movement superimposed on the opening movement executes. Because of the multiple, out of phase opposite movements of anchor on the one hand and Valve body overlaps on both moving systems a vibratory movement that extends well beyond the middle position of the armature between the two pole faces.
Greift man nun unmittelbar am Anker über eine entsprechende Sensorik die Ankerposition und/oder Ankergeschwindigkeit ab, so ergibt sich hier kein präzises Signal, sondern ein durch die Schwingungsbewegung des Ankers bewirktes "verwaschenes" bzw. "rauschendes" Signal.One grabs now directly at the anchor over an appropriate Sensors the anchor position and / or anchor speed, so there is no precise signal here, but a through the oscillating movement of the armature causes "washed out" or "noise" signal.
Zur Beseitigung dieses Nachteiles wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, bei einer Gaswechselventilanordnung mit Ventilspiel der vorstehend beschriebenen Art die Masse des Ankers so zu bemessen, daß sie mindestens das Zweifache der Masse des Ventilkörpers aufweist.To overcome this disadvantage, according to the invention proposed in a gas exchange valve arrangement with valve clearance the mass of the anchor of the type described above to be dimensioned such that it is at least twice the Has mass of the valve body.
Die Ankennasse wird hierbei definiert durch die Masse der Ankerplatte selbst mit dem damit verbundenen zur Führung bestimmten Ankerbolzen sowie der reduzierten Masse der Öffnerfeder und der Masse des der Öffnerfeder zugeordneten Federbolzens. Obwohl der Federbolzen nicht fest mit dem Ankerbolzen verbunden ist, hat sich jedoch gezeigt, daß im Betrieb aufgrund der gegebenen geometrischen Zuordnung zwischen Öffnerfeder, Federbolzen und Anker mit Ankerbolzen der Anker gegenüber den Federbolzen während der Schwingbewegungen kein "Eigenleben" entwickelt.The anchor wetness is defined by the mass of the anchor plate even with the related leadership Anchor bolt and the reduced mass of the opening spring and the mass of the spring bolt assigned to the opening spring. Although the spring bolt is not firmly attached to the anchor bolt connected, however, has been shown to be in operation due to the given geometric assignment between the opening spring, Spring bolts and anchors with anchor bolts opposite the anchors the spring bolt during the swinging movements "Own life" developed.
Die Masse des Ventilkörpers wird hierbei definiert durch die Masse des Ventilkörpers selbst einschließlich Ventilfederteller sowie der reduzierten Masse der Schließfeder. The mass of the valve body is defined by the Mass of the valve body itself including the valve spring retainer and the reduced mass of the closing spring.
Durch die Vergrößerung der Ankermasse gegenüber der Masse des Ventilkörpers wird die Ankerbewegung beim Auftreffen auf den Ventilschaft während der Öffungsbewegung stabilisiert, so daß die Eigenschwingungen des Ankers sehr viel schneller abklingen. Hierbei ist nicht von Nachteil, daß die infolge der im Verhältnis geringeren Masse des Ventilkörpers die sich verstärkenden, der Öffnungsbewegung überlagerten Eigenschwingungen des Ventilkörpers im Augenblick des Auftreffens etwas größer sind, da diese Eigenschwingungen durch stabilisierende Wirkung der Ankermasse und die auf den Ventilkörper wirkenden Dämpfungskräfte diese Eigenschwingungen sehr viel früher abklingen lassen, so daß das Gesamtsystem sehr viel früher zur Ruhe kommt. Von Bedeutung ist aber, daß die Eigenschwingungen des Ankers bereits kurze Zeit nach dem Auftreffen des Führungsbolzens auf den Ventilschaft abgeklungen sind, so daß hierdurch eine "Rauschunterdrückung" für ein von der Ankerbewegung abgegriffenes Signal gegeben ist.By increasing the anchor mass compared to the mass of the The valve body is the armature movement when hitting the Valve stem stabilized during the opening movement, so that the armature's natural vibrations subside much faster. It is not a disadvantage that the result of the im Ratio lower mass of the valve body the reinforcing, natural vibrations superimposed on the opening movement of the valve body at the moment of impact are larger because these natural vibrations are stabilized by Effect of the anchor mass and those acting on the valve body Damping forces reduce these natural vibrations much earlier leave, so that the overall system much earlier Calm comes. It is important, however, that the natural vibrations of the anchor shortly after hitting the guide pin have subsided on the valve stem, so that thereby a "noise reduction" for one of the armature movement tapped signal is given.
Mit der Auslegung des Massenverhältnisses zwischen Ankermasse und Ventilkörpermasse kann nun innerhalb weiter Bereiche eine Auswahl getroffen werden. Sofern man über den Prellvorgang unmittelbar beim Auftreffen des Ankers mit seinem Führungsbolzen auf den Ventilschaft ein Signal erhalten will, dann ist es zweckmäßig, wenn das Verhätnis der Ankermasse gegenüber der Masse des Ventilkörpers nur so weit vergrößert wird, daß noch über die vorhandene Sensorik ein deutliches Signal erfaßt werden kann. Der Nachteil besteht allerdings darin, daß die sich überlagernden Schwingungen sowohl bei der Ankerbewegung als auch bei der Bewegung des Ventilkörpers später abklingen. Wird dieses Signal nicht benötigt, läßt sich durch weitere Vergrößerung der Ankermasse die durch das Aufprallen bewirkte Eigenschwingung der Ankermasse minimieren.With the interpretation of the mass ratio between anchor mass and valve body mass can now be within a wide range Selections are made. Unless you know about the bouncing process immediately when the anchor hits its guide bolt wants to receive a signal on the valve stem, then it is appropriate if the ratio of the anchor mass to the mass of the valve body is only increased so far that still a clear signal via the existing sensors can be detected. The disadvantage, however, is that that the overlapping vibrations both during the armature movement as well as when the valve body moves later fade away. If this signal is not required, you can use further increase in anchor mass due to the impact Minimize the natural vibration of the anchor mass.
Um nun das für den Betrieb wichtige Schwingungsverhalten des Gesamtsystems insbesondere eine Erhöhung des Energieaufwandes beim Anschwingen zu vermeiden, ist eine Reduzierung der schwingenden Gesamtmasse angezeigt. Dies wäre durch die Verwendung anderer leichterer Werkstoffe für den Ventilkörper möglich. Hierzu eignen sich beispielsweise Keramikmaterialien. Damit ist aber auch eine Reduzierung der Ankermasse möglich, wenn die erfindungsgemäß vorgegebenen Kriterien für die Massenverteilung zwischen Ankermasse und Ventilkörpermasse eingehalten werden, um die beim Öffnungsvorgang durch das Auftreffen des Ankerbolzens auf den Schaft des Ventilkörpers induzierten Eigenschwingungen der Ankermasse zumindest zu minimieren. Eine Reduzierung der Gesamtmasse des durch den Ventiltrieb insgesamt gegebenen schwingungsfähigen Feder-Masse-Systems erlaubt dann auch eine Anpassung der Federkonstanten der Federn an die Betriebsbedingungen der Kolbenbrennkraftmaschine, wobei eine Erhöhung der Federkonstanten sich bei den üblichen Ventilspielen um 0,15 mm als vorteilhaft erwiesen hat.In order to understand the vibration behavior of the Overall system, in particular an increase in energy consumption Avoiding when starting is a reduction in vibrating total mass displayed. This would be through use other lighter materials for the valve body possible. Ceramic materials are suitable for this, for example. But it is also possible to reduce the anchor mass, if the criteria according to the invention for the Mass distribution between anchor mass and valve body mass be adhered to by the opening process Impact of the anchor bolt on the stem of the valve body to at least minimize induced natural vibrations of the anchor mass. A reduction in the total mass of the valve train overall given vibratory spring-mass system then allows the spring constants to be adjusted the springs to the operating conditions of the piston internal combustion engine, with an increase in the spring constants in the conventional valve lashes around 0.15 mm have proven to be advantageous Has.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung besteht darin, daß auf einen sogenannten Ventilspielausgleich verzichtet werden kann, da durch eine Verkürzung der Prellvorgänge und Eigenschwingungen von Anker und Ventilkörper während der Öffnungsbewegung und einer Reduzierung der Amplituden der Eigenschwingungen von Anker und des Ventilkörper die Geräuschentwicklung ebenfalls reduziert ist.Another advantage of the configuration according to the invention is in that a so-called valve clearance compensation can be dispensed with because the bouncing processes are shortened and natural vibrations of armature and valve body during the opening movement and a reduction in the amplitudes the natural vibrations of the armature and the valve body the noise level is also reduced.
Zur Reduzierung der Eigenschwingungen des Systems ist insbesondere in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Abstimmung der Ankermasse ferner für eine Gaswechselventilanordnung an einem elektromagnetischen Aktuator der vorstehend bezeichneten Art vorgesehen, daß die beiden Rückstellfedern unterschiedliche Federkennwerte aufweisen. Durch diese "unsymmetrische" Federauslegung Damit wird erreicht, daß das gegebene Feder-Masse-System "verstimmt " ist und keine ausgeprägte Resonanzfrequenz besteht und sich so die durch den Stoß der Ankermasse auf das Gaswechselventil nach der Überwindung des Ventilspiels bewirkte Schwingungsanregung schnell abbaut und der Anker praktisch schwingungsfrei auf die Polfläche des fangenden Öffnermagneten auftrifft. To reduce the natural vibrations of the system is in particular in connection with the vote according to the invention the anchor mass also for a gas exchange valve arrangement an electromagnetic actuator of the above Art provided that the two return springs are different Have spring characteristics. Because of this "asymmetrical" Spring design This ensures that the given Spring-mass system is "out of tune" and no pronounced resonance frequency exists and so is the impact of the anchor mass on the gas exchange valve after overcoming the Valve play causes vibration excitation and breaks down quickly the anchor practically free of vibrations on the pole face of the catching opening magnet strikes.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen und Diagrammen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen schematischen Vertikalschnitt durch eine elektromagnetisch betätigbare Gaswechselventilanordnung,
- Fig. 2
- das aus Fig. 1 abgeleitete Schwingungssystem,
- Fig. 3
- den Verlauf der Geschwindigkeiten von Anker und Ventilkörper bei "kleiner" Ankermasse,
- Fig. 4
- den Verlauf der Geschwindigkeit von Anker und Ventilkörper bei "großer" Ankermasse,
- Fig. 5
- eine Überlagerung der Kurven der Ankerbewegungen bei einer Auslegung gem. Fig. 3 und Fig. 4,
- Fig. 6
- eine Anordnung mit "unsymmetrischer" Auslegung der Rückstellfedern.
- Fig. 1
- 2 shows a schematic vertical section through an electromagnetically actuated gas exchange valve arrangement,
- Fig. 2
- the vibration system derived from Fig. 1,
- Fig. 3
- the course of the speeds of the armature and valve body with a "small" armature mass,
- Fig. 4
- the course of the speed of the armature and valve body with "large" armature mass,
- Fig. 5
- a superposition of the curves of the anchor movements in an interpretation acc. 3 and 4,
- Fig. 6
- an arrangement with "asymmetrical" design of the return springs.
Wie aus Fig, 1 ersichtlich, besteht die hier zu untersuchende
Gaswechselventilanordnung bei einer Kolbenbrennkraftmaschine
aus einem Ventilkörper 1 mit Ventilschaft 2, der mit einer
Schließfeder 3 verbunden ist und über einen Ventilteller 4 in
Schließstellung gehalten werden kann.As can be seen from FIG. 1, there is the one to be examined here
Gas exchange valve arrangement in a piston internal combustion engine
from a valve body 1 with
Zur Betätigung des Gaswechselventils ist eine elektromagnetischer
Aktuator 5 vorgesehen, der im wesentlichen aus einem
Öffnermagneten 7 und einem Schließmagneten 6 besteht, deren
Polflächen 8 gegeneinander gerichtet und mit Abstand zueinander
angeordnet sind. Im Zwischenraum zwischen den beiden
Polflächen 8 ist ein Anker 9 hin und her bewegbar geführt,
der einenends mit einem Ankerbolzen 10 fest verbunden ist und
der anderenends sich über einen Federbolzen 11 auf einer Öffnerfeder
12 abstützt. An electromagnetic one is used to actuate the gas
In Fig. 1 ist die Gesamtanordnung in Schließstellung gezeigt,
d. h. der Anker 9 liegt an der Polfläche des Schließmagneten
6 an, so daß die Öffnerfeder 12 um ein entsprechendes Maß zusammengedrückt
ist. Der Ventilkörper 1 wird durch die
Schließfeder 3 in Schließstellung gehalten. Zwischen dem Ende
des Ankerbolzens 10 und dem Ende des Ventilschaftes 2 ist ein
Zwischenraum VS, ein sogenanntes Ventilspiel vorhanden, das
in der Praxis im Bereich von etwa 0,15 mm liegt. Das Ventilspiel
VS kann sich aufgrund thermischer Einflüsse, insbesondere
Längenänderung des Ventilschaftes 2 bei Temperaturerhöhung
und/oder entsprechend gleichgerichteten Längenänderung
des den elektromagnetischen Aktuator 5 tragenden Zylinderkopfes
im Betrieb innerhalb gewisser Grenzen ändern.In Fig. 1 the overall arrangement is shown in the closed position,
d. H. the
Soll das Gaswechselventil geöffnet werden, so wird die Bestromung
des Schließmagneten 6 abgeschaltet, so daß der Anker
9 durch die Öffnerfeder 12 in Richtung auf das Gaswechselventil
1 beschleunigt wird, hier nach Überwinden des Ventilspiels
VS auf das Ende des Ventilschaftes 2 auftrifft und den
Ventilkörper 1 in Öffnungsrichtung vorschiebt. Der Öffnermagnet
7 wird je nach der Ansteuerung im Verlaufe der Ankerbewegung
bestromt, so daß der Anker beim Überschwingen über
seine Mittellage in den Einfluß des sich aufbauenden Magnetfeldes
gerät und dann gegen die Kraftwirkung der Schließfeder
3 an der Polfläche 8 des Öffnermagneten 7 zur Anlage kommt.
Nach Ablauf der durch die Motorsteuerung vorgegebenen Haltezeit
wird der Öffnermagnet 7 stromlos gesetzt, so daß der Anker
9 sich wieder in die Schließstellung zurückbewegen kann,
vom Schließmagneten eingefangen und bis zum nächsten Öffnungsvorgang
gehalten wird. Die Schließfeder 3 und die Öffnerfeder
12 bilden für den Anker 5 die sogenannte Rückstellfedern.If the gas exchange valve is to be opened, the current supply
of the
Bei der Anordnung eines sogenannten Ventilspielausgleichs,
durch den das Ventilspiel VS durch eine entsprechende hydraulische
Kopplung überbrückt ist, ergibt sich praktisch eine
gleichsinnige Bewegung des Ankers 9 und des Ventilkörpers 1
jeweils beim Abschalten der Bestromung an haltenden Magneten.
Ist jedoch ein Ventilspiel vorhanden, so bewegt sich beim
Öffnungsvorgang der Anker 9 mit seinem aus Ankerbolzen 10 und
Federbolzen 11 gebildeten Führungsbolzen zunächst eigenständig
unter dem Einfluß der beschleunigenden Kraft der Öffnerfeder
12, bis der Ankerbolzen 10 auf das freie Ende des Ventilschaftes
2 auftrifft und dann die aus Ankermasse und Masse
des Ventilkörpers gebildete Gesamtmasse weiterbewegt wird.When arranging a so-called valve clearance compensation,
through which the valve clearance VS by a corresponding hydraulic
Coupling is bridged, there is practically one
movement of
Das in Fig. 1 dargestellte mechanische System ist nun als
Schwingungssystem in Federn und Massen aufzulösen. Diese Auflösung
ist in Fig. 2 dargestellt. Die hier zu betrachtende
Ankermasse mA* wird gebildet durch die Masse des Ankers 9 mit
seinem Ankerbolzen 10 und durch die Masse des Federbolzens 11
und der sogenannten reduzierten Masse der Öffnerfeder 12. In
Fig. 2 ist die Masse mA* durch einen entsprechenden Massepunkt
dargestellt, während die Öffnerfeder 12 durch ihre Federkonstante
C12 symbolisiert ist und der Ankerbolzen 10 lediglich
als masseloses Bauteil dargestellt ist. Entsprechend
ist die schwingende Ventilmasse mV* als Massepunkt dargestellt,
wobei auch hier die Masse des Ventilkörpers 1 sowie
die reduzierte Masse der Schließfeder 3 einschließlich des
Ventiltellers 4 berücksichtigt sind. Die Schließfeder 3 ist
hierbei nur schematisch durch ihre Federkonstante C3 angedeutet,
während der Ventilschaft 2 hier als masseloses Bauelement
wiedergegeben ist.The mechanical system shown in Fig. 1 is now to be resolved as an oscillation system in springs and masses. This resolution is shown in Fig. 2. The anchor mass m A * to be considered here is formed by the mass of the
Wie durch den Kraftpfeil P angedeutet, greift die Erregerkraft
P an der Ankermasse mA* an. Das Feder-Masse-System in
Fig. 2 ist in der in Fig. 1 dargestellten Schließstellung
wiedergegeben. Untersucht man nun das in Fig. 2 dargestellte
System bei gleichem Ventilspiel und mit gleichen Federkonstanten,
jedoch mit unterschiedlichen Massenverhältnissen, so
ergibt sich bei einem Massenverhältnis
Fig. 3 läßt hierbei erkennen, daß die sich überlagernden
zeitweise gegenläufigen Schwingungen der beiden Teilmassen
mA* und mV* bis weit über den Scheitelpunkt hinweg fortsetzen.
Hierbei darf nicht außer Acht gelassen werden, daß auch die
Längselastizitäten des Ankerbolzens 10 einerseits und des
Ventilschaftes 2 andererseits eine Rolle spielen, so daß bei
der Auswahl von weitgehend unelastischen Werkstoffen zumindest
für den Ventilschaft, wie beispielsweise Keramikwerkstoffen,
die ggf. auch für den Ankerbolzen eingesetzt werden
können, diese Prellvorgänge reduziert werden können.3 reveals that the overlapping, sometimes opposing, vibrations of the two partial masses m A * and m V * continue far beyond the apex. It should not be neglected here that the longitudinal elasticities of the
Um den Grenzbereich aufzuzeigen, wurde bei gleicher Gesamtmasse die Massenverteilung extrem vertauscht. Bei dem in Fig. 4 wiedergegebenen Versuch wurde die Ankermasse mA* deutlich vergrößert und die Ventilmasse mV* deutlich reduziert, so daß sich ein Massenverhältnis mA*/mV* von etwa 6 ergab, das Massenverhältnis wurde also gegenüber dem Versuch nach Fig. 3 um das 10-fache vergrößert. Hierbei ergibt sich, daß die entsprechend größere Ankermasse mA* nach Überwindung des Ventilspiels beim Auftreffen auf den Schaft des Ventilkörpers 1 nur einen geringen Geschwindigkeitsverlust erleidet, wie die Kurve 13.1 erkennen läßt, während der leichtere Ventilkörper deutlich höhere Eigenschwingungen ausführte. Es ist aber zu erkennen, daß aufgrund der "Beruhigung" durch die größere Ankerntasse mA* auch die Ventilmasse mV* sehr viel eher zur Ruhe kommt, was nicht zuletzt auch auf die höhere Dämpfung zurückzuführen ist, die auf den Ventilkörper durch höhere Reibung und bremsende Einflüsse der Gasströmung zurückzuführen ist.In order to show the limit range, the mass distribution was extremely reversed for the same total mass. In the experiment shown in FIG. 4, the armature mass m A * was significantly increased and the valve mass m V * was significantly reduced, so that a mass ratio m A * / m V * of about 6 resulted, so the mass ratio compared to the experiment Fig. 3 enlarged 10 times. The result of this is that the correspondingly larger armature mass m A * suffers only a slight loss of speed after overcoming the valve clearance when it strikes the stem of the valve body 1, as can be seen in curve 13.1, while the lighter valve body carried out significantly higher natural vibrations. It can be seen, however, that due to the "calming down" due to the larger anchor cup m A * , the valve mass m V * also comes to rest much sooner, which is not least due to the higher damping which is caused by higher friction on the valve body and braking influences of the gas flow can be attributed.
In Fig. 5 sind die Kurven 13 und 13.1 für die Ankergeschwindigkeit
bei beiden Versuchen überlagert. Hierbei ist deutlich
zu erkennen, daß durch eine entsprechende Vergrößerung des
Massenverhältnisses mA*/mV* die Eigenbewegungen der Ankermasse
reduziert werden könne, wobei je nach Auflösungsvermögen des
verwendeten Sensors zur Erfassung der Ankerbewegung es nicht
erforderlich ist, das Massenverhältnis mA*/mV* extrem zu vergrößern.5, the
Sofern es wünschenswert ist, über die Erfassung der Ankerbewegung auch das Auftreffen des Ankers auf dem Ventilschaft zu erfassen, dann darf das Verhältnis mA*/mV* nur so weit im Hinblick auf eine Vergrößerung der Ankermasse verändert werden, daß bei gegebener Empfindlichkeit der Sensorik auch der Auftreffzeitpunkt aus der Ankerbewegung noch erfaßt werden kann, d. h. das Massenverhältnis muß gezielt so verändert werden, daß noch ein erfaßbarer erster Rückprall der Ankermasse mA* stattfindet.If it is desirable to also detect the impact of the armature on the valve stem via the detection of the armature movement, then the ratio m A * / m V * may only be changed so far with a view to increasing the armature mass that the given sensitivity Sensor technology also the time of impact from the armature movement can still be detected, ie the mass ratio must be specifically changed so that a detectable first rebound of the armature mass m A * takes place.
Anhand einer schematischen Zeichnung gem. Fig. 6 wird ein Ausführungsbeispiel mit "unsymmetrischer" Federauslegung näher erläutert. Using a schematic drawing acc. Fig. 6 becomes a Embodiment with "asymmetrical" spring design closer explained.
Der abgewandelte elektromagnetische Aktuator zur Betätigung
eines Gaswechselventils 2 besteht entsprechend Fig. 1 im wesentlichen
wieder aus einem Schließmagneten 6 und einem Öffnermagneten
7, die im Abstand zueinander angeordnet sind und
zwischen denen ein Anker 9 gegen die Kraft von Rückstellfedern,
nämlich einer Öffnerfeder 12 und einer Schließfeder 3
hin und her bewegbar geführt ist. In der Zeichnung ist die
Anordnung in Schließstellung dargestellt und zwar in der
"klassischen" Anordnung der Öffnerfeder 12 und der Schließfeder
3. Bei dieser Anordnung wirkt die Schließfeder 3 unmittelbar
über einen mit dem Schaft des Gaswechselventils 2 verbundenen
Federteller 4 ein. Der Ankerbolzen 10 des elektromagnetischen
Aktuators ist vom Ventilschaft getrennt, in der
Regel ist hier in der Schließstellung ein Spalt in Form des
sogenannten Ventilspiels VS vorhanden. Die Öffnerfeder 12
stützt sich wiederum auf einem Federteller 11.1 am Federbolzen
11 ab, so daß in der Öffnungsbewegung unter der gegeneinandergerichteten
Wirkung von Öffnerfeder 12 und Schließfeder
3 der Federbolzen 11 sich auf dem Schaft des Gaswechselventils
abstützt.The modified electromagnetic actuator for actuation
of a
Die abwechselnde Bestromung der Elektromagneten 6 und 7 des
Aktuators erfolgt über einen ihm zugeordneten Stromregler
14.1, der von einer elektronische Motorsteuerung 14 entsprechend
den vorgegebenen Steuerprogrammen und in Abhängigkeit
von den der Motorsteuerung zugeführten Betriebsdaten, wie
Drehzahl, Temperatur etc. angesteuert wird. Damit wird das
Gaswechselventil gezielt in seine Öffnungsstellung bzw. seine
Schließstellung bewegt. Während es grundsätzlich möglich ist,
für alle Aktuatoren an einer Kolbenbrennkraftmschine einen
zentralen Stromregler vorzusehen, kann es zweckmäßig sein,
wenn jedem Aktuator ein eigener Stromregler zugeordnet ist,
der mit einer zentralen Spannungsversorgung 14.2 verbunden
ist und der von der Motorsteuerung 14 angesteuert wird. The alternating energization of the
Dem Aktuator ist ein Sensor 15 zugeordnet, der die Erfassung
der Aktuatorfunktionen ermöglicht. Der Sensor 15 ist hier
schematisch dargestellt. Je nach der Auslegung des Sensors
kann beispielsweise der Weg des Ankers 5 erfaßt werden, so
daß die jeweilige Ankerposition der Motorsteuerung 14
und/oder dem Stromregler 14.1 übermittelt werden kann. In der
Motorsteuerung 14 oder dem Stromregler 14.1 kann dann über
entsprechende Rechenoperationen ggf. auch die Ankergeschwindigkeit
ermittelt werden, so daß in Abhängigkeit von der Ankerposition
und/oder in Abhängigkeit von der Ankergeschwindigkeit
die Bestromung der beiden Elektromagneten 6, 7 gesteuert
werden kann.A
Wird nun nach dem Abschalten der Bestromung am haltenden
Schließmagneten 6 durch die Kraftwirkung der Öffnerfeder 12
der Anker 5 in Richtung auf das Gaswechselventil bewegt, so
übt die aus Anker 5 und Führungsstange 10, 11 bestehende Masse
nach Überwinden des Ventilspiels VS einen Stoß auf das
noch geschlossene Gaswechselventil aus, bevor infolge der
Kraftwirkung der Öffnerfeder und der alsbald einwirkenden Magnetkraft
des Öffnermagneten 7 dann das Gaswechselventil geöffnet
wird. Durch diesen Stoß wird das aus den beiden Rückstellfedern
3 und 12 sowie Anker 5, Führungsstange 10, 11 und
Gaswechselventil gebildete Feder-Masse-System zu einer die
Öffnungsbewegung überlagernden Resonanzschwingung angeregt.Will now stop after switching off the power
Um diese Resonanzschwingung zu unterdrücken, sind bei sonst
unverändertem Aufbau für die Rückstellfedern unterschiedliche
Federkennwerte für die Öffnerfeder 12 und die Schließfeder 3
vorgesehen. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
ist beispielsweise die Schließfeder 3 "härter" ausgelegt, d.
h. sie weist einen höheren Federkennwert auf als die Öffnerfeder
12. Durch diese Maßnahme wird das Feder-Masse-System
"verstimmt", so daß sich aufgrund des Stoßes durch die Ankermasse
nach Überwinden des Ventilspiels VS sich bildende, die
Öffnungsbewegung überlagernde Schwingungen noch während der
Öffnungsbewegung praktisch vollständig abbaut, da dem System
die Möglichkeit einer Schwingung in der Eigenfrequenz wegen
der unterschiedlichen Federauslegung genommen ist. In der
Zeichnung sind die unterschiedlichen Federkennwerte der beiden
Rückstellfedern 3 und 12 durch unterschiedliche Strichstärken
kenntlich gemacht.To suppress this resonance vibration, are at otherwise
unchanged structure for the return springs different
Spring characteristics for the
Zweckmäßig ist es, wenn die Schließfeder 3 die höheren Federkennwerte
aufweist, d. h. also härter ausgelegt ist, um ein
zuverlässiges Schließen des Gaswechselventils zu gewährleisten.It is useful if the
Das Prinzip der "Verstimmung" der beiden Rückstellfedern 3
und 12 kann auch für sich bei normaler Auslegung des Verhältnisses
von Ankermasse zur Ventilkörpermasse eingesetzt werden.
Vorteilhaft ist jedoch die Kombination mit einer Auslegung
der Massenverhältnisse entsprechend dieser Erfindung.The principle of " detuning" the two
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