EP1187972B1 - Elektromagnetischer aktuator und verfahren zur justierung des elektromagnetischen aktuators - Google Patents

Elektromagnetischer aktuator und verfahren zur justierung des elektromagnetischen aktuators Download PDF

Info

Publication number
EP1187972B1
EP1187972B1 EP00942017A EP00942017A EP1187972B1 EP 1187972 B1 EP1187972 B1 EP 1187972B1 EP 00942017 A EP00942017 A EP 00942017A EP 00942017 A EP00942017 A EP 00942017A EP 1187972 B1 EP1187972 B1 EP 1187972B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
springs
spring
armature
electromagnetic actuator
electromagnets
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP00942017A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1187972A1 (de
Inventor
Alexander Von Gaisberg
Dirk Strubel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of EP1187972A1 publication Critical patent/EP1187972A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1187972B1 publication Critical patent/EP1187972B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/13—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures characterised by pulling-force characteristics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1638—Armatures not entering the winding

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic actuator according to the preamble of claim 1 and a Method for adjusting an electromagnetic actuator according to the preamble of claim 7.
  • the actuator includes two spaced apart electromagnets and one with the gas exchange valve in operative connection standing anchor, by magnetic force between the Electromagnet against the force of two against each other Acting springs is reciprocable.
  • the actuator also has adjusting means with which the position of the Ankers with electroless electromagnets on the geometric Middle position between the two end positions of the Anchor is set.
  • the invention is therefore based on the object, a electromagnetic actuator according to the preamble of Specify a claim whose energy needs of Manufacturing tolerances little depends.
  • the invention is Furthermore, the object of a method according to the Specify the preamble of claim 7, by the the dependence of the energy demand of the actuator of Manufacturing tolerances is minimized.
  • the task is with an electromagnetic actuator according to the preamble of claim 1 by the characterizing features of the claim 1 and in a method according to the preamble of claim 7 by the characterizing features of claim 7 solved.
  • the springs are biased so that when compressed the springs are each predetermined by the limited stroke of the anchor Spring travel in both springs the same energy is stored. This achieves this one, that the anchor, when released from its two end positions and vibrates freely, the same distance approaches the two electromagnets. Consequently is the influence of manufacturing tolerances of the components, in particular the springs, reduced to the vibration behavior of the anchor.
  • the total energy demand of the actuator optimized because both electromagnets due to the have the same power requirement for the same approaching armature.
  • At least one of the springs has a nonlinear spring characteristic, advantageously a characteristic curve with a maximum value at one between the Electromagnet lying position of the armature, on. Due to the nonlinear Spring characteristic of one or both springs on the one hand ensures that the Anchor is accelerated with great forces, resulting in a high switching frequency On the other hand one achieves thereby that in the end positions of the anchor low Act forces, so that the energy requirement of the actuator for holding the Anchor in its final positions is low.
  • the adjustment of the actuator can take place during the production of the actuator, however, it is also conceivable to adjust during operation to make changes to Operating variables, such as those due to temperature effects, wear or aging can occur, to compensate.
  • the actuator according to the invention comprises one with a gas exchange valve 5 in force effect plunger 4, one with the plunger 4 across attached to the plunger longitudinal axis anchor 1, acting as a closing magnet Electromagnet 3 and acting as an opening magnet further electromagnet 2, which is spaced from the closing magnet 3 in the direction of the plunger longitudinal axis is arranged.
  • the electromagnets 2, 3 each have an exciter coil 20 and 30 and mutually opposite pole faces. By alternating energization the two electromagnets 2, 3, d. H. the excitation coils 20 and 30, the Armature 1 along a limited by the electromagnets 2, 3 stroke between the electromagnet 2, 3 reciprocated.
  • adjusting means 71, 72 for adjusting the bias of the springs 61, 62 is provided.
  • the adjusting means 71, 72 may for example be designed as discs, which is a compression the springs 71, 72 cause and thus the bias of the respective spring 71, 72nd pretend. But they can also be designed to be controllable and a stepless variation allow the bias.
  • one of the electromagnets 2, 3 by applying a Excitation voltage to the corresponding excitation coil 20 and 30 energized, d. H. switched on, or it is initiated a start-up routine by which the anchor 1 initially by alternately energizing the electromagnets 2, 3 in oscillation is offset after a settling time on the pole face of the closing magnet 2 or the pole face of the opening magnet 3 apply.
  • the armature 1 When the gas exchange valve 5 is closed, the armature 1 is located as shown in FIG the pole face of the closing magnet 3 and he will be in this position - the upper end position - held, as long as the closing magnet 3 is energized.
  • the closing magnet 3 Around to open the gas exchange valve 5, the closing magnet 3 is turned off and then the opening magnet 2 is turned on. The acting in the opening direction first spring 61 accelerates the armature 1 beyond the rest position.
  • the armature 1 By now energized opening magnet 2, the armature 1 is additionally kinetic energy supplied, so that this despite any friction losses, the pole face of the opening magnet 2 reached and there - at the lower end position, this is in the Figure 1 indicated by dashed lines - held until the shutdown of the opening magnet 2 becomes.
  • the opening magnet 2 off and the closing magnet 3 then turned on again. The armature 1 is thus by the second spring 62 to the closing magnet. 3 moved and is held there at the pole surface.
  • the stroke Im of the anchor 1, the armature 1 passes through - the movement of the armature 1 is hereinafter referred to as flight -, is due to the predetermined distance limited between the electromagnets 2, 3.
  • the courses of the spring forces the two springs 61, 62, d. H. the forces with which the springs 61, 62 on the Anchor 1 act, are dependent on the anchor position I and can be determined by Describe spring characteristics.
  • the force-displacement diagram of Figure 2 is the spring characteristic the first spring 61 denoted by F1 and the spring characteristic of the second Spring 62 designated F2.
  • the end values F10, F20 give the bias of the respective spring 61 or 62 on; they are set so that the area A1 under the spring characteristic F1 is equal to the area A2 under the spring characteristic F2.
  • the areas A1 and A2 correspond while the energy stored in the respective spring 61, 62, when it is compressed due to the armature movement.
  • the two spring characteristics 61, 62 intersect at a point that is the center of energy of the Ankers 1 pretends; this energetic middle position le, the armature 1 when de-energized Electromagnets 2, 3 occupies true for springs with different spring characteristics generally not with the geometric center position between the Electromagnet 2, 3 match.
  • the main advantage of the first spring 61 is that on the one hand due to of the maximum value F13 of their spring characteristic F1 is able, despite the low Holding value F11 store so much energy that the armature 1 when relaxing the first spring 61 is moved at high speed, resulting in short switching times leads. Due to the low holding value F11, on the other hand, the power requirement for Holding the armature 1 in its upper end position and thus the energy requirement of the actuator low.
  • the adjustment of the actuator takes place before installation of the actuator in the internal combustion engine.
  • the bias of the second spring 62 on the End value F20 set at which a safe closing of the gas exchange valve. 5 is guaranteed.
  • the result of this integration corresponds to the energy that this is stored in the second spring 62.
  • the measurement of the spring force can doing this by means of a load cell or a dial gauge.
  • the energy stored in the first spring 61 is also determined is when the armature 1 from its lower end position to its upper end position is moved, namely by measuring itself due to the armature movement resulting course of the spring force of the first spring 61 and by integration of this Course over the spring travel by which the first spring 61 is compressed in this case becomes. Subsequently, the energy values determined in this way are compared with each other and the bias of the first spring 61 set such that in the two springs 61, 61 the same energy is stored, if this by the stroke Im be compressed.
  • the actuator is only after this setting in the internal combustion engine built-in.
  • the actuator is prior to its startup adjusted.
  • the Adjusting means controlled executed and the courses of the spring forces are measured with measuring means, act on the springs, for example, with pressure sensors, in particular with piezocrystals, measured.
  • the adjusting means are then dependent on the measured spring forces controlled by control means such that during the the maximum possible compression of the springs 61, 62 in both springs the same energy is stored.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktuator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Justieren eines elektromagnetischen Aktuators gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
Aus der DE 196 31 909 A1 ist ein elektromagnetischer Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils in einer Brennkraftmaschine bekannt. Der Aktuator umfaßt zwei im Abstand zueinander angeordnete Elektromagnete und einen mit dem Gaswechselventil in Wirkverbindung stehenden Anker, der durch Magnetkraft zwischen den Elektromagneten gegen die Kraft zweier gegeneinander wirkender Federn hin- und herbewegbar ist. Der Aktuator weist ferner Stellmittel auf, mit denen die Lage des Ankers bei stromlosen Elektromagneten auf die geometrische Mittellage zwischen den beiden Endpositionen des Ankers eingestellt wird.
Aus der DE 195 29 152 A1 ist weiterhin ein Aktuator bekannt, dessen Federn unterschiedliche Federkennlinien aufweisen, die derart ausgelegt sind, daß der Anker aus der Ruhelage ohne zusätzliche Maßnahmen gestartet werden kann.
Der wesentliche Nachteil der bekannten Aktuatoren liegt darin, daß ihr Energiebedarf eine hohe Abhängigkeit von Fertigungstoleranzen aufweist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektromagnetischen Aktuator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, dessen Energiebedarf von Fertigungstoleranzen wenig abhängt. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7 anzugeben, durch das die Abhängigkeit des Energiebedarfs des Aktuators von Fertigungstoleranzen minimiert wird.
Die Aufgabe wird bei einem elektromagnetischen Aktuator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 und bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7 durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 7 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß sind die Federn derart vorgespannt, daß bei einer Komprimierung der Federn um jeweils einen durch den begrenzten Hubweg des Ankers vorgegebenen Federweg in beiden Federn die gleiche Energie gespeichert wird. Hierdurch erreicht man, daß der Anker, wenn er aus seinen beiden Endpositionen losgelassen wird und frei schwingt, sich den beiden Elektromagneten gleich weit nähert. Infolgedessen wird der Einfluß fertigungsbedingter Toleranzen der Bauteile, insbesondere der Federn, auf das Schwingverhalten des Ankers reduziert. Zudem wird der Gesamtenergiebedarf des Aktuators optimiert, da beide Elektromagnete aufgrund des sich ihnen gleich weit nähernden Ankers den gleichen Strombedarf aufweisen. Würde der Anker sich nämlich beim freien Schwingen dem einen Elektromagneten stärker nähern als dem anderen, dann würde der Strombedarf des einen Elektromagneten zwar um einen bestimmten Betrag sinken, der Strombedarf des anderen Elektromagneten würde aber um ein Vielfaches dieses Betrags ansteigen, so daß auch der Gesamtenergiebedarf des Aktuators gegenüber dem optimalen Wert ansteigen würde.
Vorzugsweise weist mindestens eine der Federn eine nichtlineare Federkennlinie, vorteilhafterweise eine Kennlinie mit einem Maximalwert bei einer zwischen den Elektromagneten liegenden Position des Ankers, auf. Aufgrund der nichtlinearen Federkennlinie der einen oder beider Federn wird einerseits gewährleistet, daß der Anker mit großen Kräften beschleunigt wird, was eine hohe Schaltfrequenz zur Folge hat, andererseits erreicht man dadurch, daß in den Endpositionen des Ankers geringe Kräfte wirken, so daß auch der Energiebedarf des Aktuators zum Festhalten des Ankers in seinen Endpositionen gering ist.
Zur Justierung dieses elektromagnetischen Aktuators wird für jede Feder der Verlauf der Federkraft gemessen, der sich ergibt, wenn die jeweilige Feder um einen dem Hubweg des Ankers entsprechenden Federweg komprimiert wird. Aus den gemessenen Verläufen der Federkräfte wird die Energie ermittelt, die aufgrund der Komprimierung der jeweiligen Feder in dieser gespeichert wird. Anschließend wird die Vorspannung einer oder beider Federn derart eingestellt, daß in beiden Federn die gleiche Energie gespeichert wird.
Die Justierung des Aktuators kann während der Herstellung des Akuators erfolgen, denkbar ist aber auch eine Justierung während des Betriebs, um Änderungen von Betriebsgrößen, wie sie beispielsweise aufgrund von Temperatureffekten, Abnutzung oder Alterung auftreten können, zu kompensieren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1
einen elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils in einer Brennkraftmaschine,
Figur 2
ein erstes Kraft-Weg-Diagramm mit Federkennlinien,
Figur 3
ein zweites Kraft-Weg-Diagramm mit Federkennlinien.
Gemäß der Figur 1 umfaßt der erfindungsgemäße Aktuator einen mit einem Gaswechselventil 5 in Kraftwirkung stehenden Stößel 4, einen mit dem Stößel 4 quer zur Stößel-Längsachse befestigten Anker 1, einen als Schließmagnet wirkenden Elektromagneten 3 sowie einen als Öffnungsmagnet wirkenden weiteren Elektromagneten 2, der vom Schließmagnet 3 Richtung der Stößel-Längsachse beabstandet angeordnet ist. Die Elektromagnete 2, 3 weisen jeweils eine Erregerspule 20 bzw. 30 und einander gegenüberliegende Polflächen auf. Durch abwechselnde Bestromung der beiden Elektromagnete 2, 3, d. h. der Erregerspulen 20 bzw. 30, wird der Anker 1 entlang eines durch die Elektromagnete 2, 3 begrenzten Hubweges zwischen den Elektromagneten 2, 3 hin- und herbewegt. Eine Federanordnung mit einer in Öffnungsrichtung auf den Anker 1 wirkenden ersten Feder 61 und einer in Schließrichtung auf den Anker 1 wirkenden zweiten Feder 62 bewirken, daß der Anker 1 im stromlosen Zustand der Erregerspulen 20, 30 in einer Gleichgewichtslage zwischen den Elektromagneten 2, 3 festgehalten wird. Ferner sind Stellmittel 71, 72 zur Einstellung der Vorspannungen der Federn 61, 62 vorgesehen. Die Stellmittel 71, 72 können beispielsweise als Scheiben ausgeführt sein, die eine Komprimierung der Federn 71, 72 bewirken und somit die Vorspannung der jeweiligen Feder 71, 72 vorgeben. Sie können aber auch steuerbar ausgeführt sein und eine stufenlose Variation der Vorspannung ermöglichen.
Zum Starten des Aktuators wird einer der Elektromagnete 2, 3 durch Anlegen einer Erregerspannung an die entsprechende Erregerspule 20 bzw. 30 bestromt, d. h. eingeschaltet, oder es wird eine Anschwingroutine initiiert, durch die der Anker 1 zunächst durch wechselweises Bestromen der Elektromagnete 2, 3 in Schwingung versetzt wird, um nach einer Einschwingzeit auf die Polfläche des Schließmagneten 2 oder die Polfläche des Öffnungsmagneten 3 aufzutreffen.
Bei geschlossenem Gaswechselventil 5 liegt der Anker 1 wie in Figur 1 gezeigt an der Polfläche des Schließmagneten 3 an und er wird solange in dieser Position - der oberen Endposition - festgehalten, solange der Schließmagnet 3 bestromt wird. Um das Gaswechselventil 5 zu öffnen wird der Schließmagnet 3 abgeschaltet und anschließend der Öffnungsmagnet 2 eingeschaltet. Die in Öffnungsrichtung wirkende erste Feder 61 beschleunigt den Anker 1 über die Ruhelage hinaus. Durch den nun bestromten Öffnungsmagneten 2 wird dem Anker 1 zusätzlich kinetische Energie zugeführt, so daß dieser trotz etwaiger Reibungsverluste die Polfläche des Öffnungsmagneten 2 erreicht und dort - an der unteren Endposition, diese ist in der Figur 1 gestrichelt angedeutet - bis zur Abschaltung des Öffnungsmagneten 2 festgehalten wird. Zum erneuten Schließen des Gaswechselventils 5 wird der Öffnungsmagnet 2 ausgeschaltet und der Schließmagnet 3 anschließend wieder eingeschaltet. Der Anker 1 wird somit durch die zweite Feder 62 zum Schließmagneten 3 bewegt und wird dort an dessen Polfläche festgehalten.
Der Hubweg Im des Ankers 1, den der Anker 1 durchläuft - die Bewegung des Ankers 1 wird im folgenden als Flug bezeichnet -, ist aufgrund des vorgegebenen Abstands zwischen den Elektromagneten 2, 3 begrenzt. Die Verläufe der Federkräfte der beiden Federn 61, 62, d. h. der Kräfte, mit denen die Federn 61, 62 auf den Anker 1 wirken, sind von der Ankerposition I abhängig und lassen sich anhand von Federkennlinien beschreiben. Im Kraft-Weg-Diagramm aus Figur 2 ist die Federkennlinie der ersten Feder 61 mit F1 bezeichnet und die Federkennlinie der zweiten Feder 62 mit F2 bezeichnet. Beim Flug des Ankers 1 von der oberen Endposition zur unteren Endposition, d. h. von der Ankerposition 0 zu der Ankerposition Im, steigt die Kraft der ersten Feder 61 von einem Haltewert F11 zunächst auf einen Maximalwert F13 an, der bei der Ankerposition lx erreicht wird, um anschließend auf einen unter dem Haltewert F11 liegenden Endwert F10 abzufallen, der bei der Ankerposition Im, d. h. bei am Öffnungsmagneten 2 anliegenden Anker 1, erreicht wird. Die Federkraft der zweiten Feder 62 steigt hingegen von einem in der in der oberen Endposition des Ankers 1 wirkenden Endwert F20 monoton aber nichtlinear auf einen Haltewert F21 an, der in der unteren Endposition des Ankers 1 erreicht wird. Die Endwerte F10, F20 geben die Vorspannung der jeweiligen Feder 61 bzw. 62 an; sie sind derart eingestellt, daß die Fläche A1 unter der Federkennlinie F1 gleich der Fläche A2 unter der Federkennlinie F2 ist. Die Flächen A1 und A2 entsprechen dabei der Energie, die in der jeweiligen Feder 61, 62 gespeichert wird, wenn diese aufgrund der Ankerbewegung komprimiert wird. Die beiden Federkennlinien 61, 62 schneiden sich in einem Punkt, der die energetische Mittellage le des Ankers 1 vorgibt; diese energetische Mittellage le, die der Anker 1 bei stromlosen Elektromagneten 2, 3 einnimmt, stimmt bei Federn mit unterschiedlichen Federkennlinien im allgemeinen nicht mit der geometrischen Mittellage zwischen den Elektromagneten 2, 3 überein.
Der wesentliche Vorteil der ersten Feder 61 liegt darin, daß sie einerseits aufgrund des Maximalwertes F13 ihrer Federkennlinie F1 in der Lage ist, trotz des geringen Haltewertes F11 soviel Energie zu speichern, daß der Anker 1 beim Entspannen der ersten Feder 61 mit hoher Geschwindigkeit bewegt wird, was zu kurzen Schaltzeiten führt. Aufgrund des geringe Haltewerts F11 ist anderseits der Strombedarf zum Festhalten des Ankers 1 in seiner oberen Endposition und somit der Energiebedarf des Aktuators gering.
Beim Kraft-Weg-Diagramm gemäß Figur 3 weist die Federkennlinie F2 der zweiten Feder 62 mit zunehmendem Abstand I zwischen Anker 1 und Schließmagnet 2 zunächst einen abnehmenden Verlauf, dann einen steigenden Verlauf und anschließen wieder einen abnehmenden Verlauf auf. Die Flächen A1, A2 unter den Federkennlinien F1, F2 der Federn 61, 62 sind wiederum gleich groß. Bei diesen Federkennlinien F1, F2 erweist es sich als vorteilhaft, daß die Differenz ΔF zwischen den beiden Federkennlinien F1, F2, d. h. die auf den Anker 1 wirkende resultierende Kraft, für einen großen Bereich des Abstands I zwischen dem Anker 1 und Schließmagnet 3 groß ist. Infolgedessen läßt sich das Gaswechselventil 5 auch gegen einen Brennrauminnendruck öffnen, d. h der Energiebedarf des Öffnungsmagneten 2 ist aufgrund der während des Öffnungsvorgangs wirkenden hohen resultierenden Kraft ΔF gering.
Die Justierung des Aktuators erfolgt vor dem Einbau des Aktuators in die Brennkraftmaschine. Dabei wird zunächst die Vorspannung der zweiten Feder 62 auf den Endwert F20 eingestellt, bei dem ein sicheres Schließen des Gaswechselventils 5 gewährleistet wird. Anschließend wird die zweite Feder 62 um den dem Hubweg Im des Ankers 1 entsprechenden Federweg komprimiert und der Verlauf der Federkraft, der sich dabei ergibt, abschnittsweise gemessen und abschnittsweise über den Federweg integriert. Das Ergebnis dieser Integration entspricht der Energie, die hierbei in der zweiten Feder 62 gespeichert wird. Die Messung der Federkraft kann dabei mittels einer Kraftmeßdose oder einer Meßuhr erfolgen.
In gleicher Weise wird auch die Energie ermittelt, die in der ersten Feder 61 gespeichert wird, wenn der Anker 1 von seiner unteren Endposition in seine obere Endposition bewegt wird, nämlich durch Messung des sich aufgrund der Ankerbewegung ergebenden Verlaufs der Federkraft der ersten Feder 61 und durch Integration dieses Verlaufs über den Federweg, um den die erste Feder 61 hierbei komprimiert wird. Anschließend werden die so ermittelten Energiewerte miteinander verglichen und die Vorspannung der ersten Feder 61 derart eingestellt, daß in den beiden Federn 61, 61 die gleiche Energie gespeichert wird, wenn diese um den Hubweg Im komprimiert werden. Der Aktuator wird erst nach dieser Einstellung in die Brennkraftmaschine eingebaut.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Aktuator vor dessen Inbetriebnahme justiert. Denkbar sind jedoch auch eine Justierung während des Betriebs, und eine Nachjustierung in Abhängigkeit von Betriebsparametern. In diesem Fall sind die Stellmittel steuerbar ausgeführt und die Verläufe der Federkräfte werden mit Meßmitteln, auf die die Federn wirken, beispielsweise mit Drucksensoren, insbesondere mit Piezzokristallen, gemessen. Die Stellmittel werden dann in Abhängigkeit der gemessenen Federkräfte durch Steuermittel derart gesteuert, daß bei der während des Betriebs maximal möglichen Komprimierung der Federn 61, 62 in beiden Federn die gleiche Energie gespeichert wird.

Claims (7)

  1. Elektromagnetischer Aktuator mit zwei im Abstand zueinander angeordneten Elektromagneten und einem Anker (1), der gegen die Kraft zweier gegeneinander wirkender Federn (61, 62) zwischen den Elektromagneten (2, 3) entlang eines Hubwegs (lm) hin- und herbewegbar ist, wobei die Federn (61, 62) unterschiedliche Federkennlinien aufweisen,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (61, 62) derart vorgespannt sind, daß bei einer durch den Hubweg (lm) des Ankers (1) vorgegebenen Komprimierung der Federn (61, 62) in beiden Federn (61, 62) die gleiche Energie (A1, A2) gespeichert wird.
  2. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Federn (61, 62) eine nichtlineare Federkennlinie (F1) aufweist.
  3. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkennlinie (F1) mindestens einer der Federn (61, 62) einen Maximalwert (F13) bei einer von den beiden Elektromagneten (2, 3) beabstandeten Position (Ix) des Ankers (1) aufweist.
  4. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Stellmittel (71, 72) zur Einstellung der Vorspannung der Federn (61, 62) vorgesehen sind.
  5. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Meßmittel zum Messen der Verläufe der Federkräfte der Federn (61, 62) vorgesehen sind.
  6. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Steuermittel zum Ansteuern der Stellmittel nach Maßgabe der gemessenen Verläufe der Federkräfte vorgesehen sind.
  7. Verfahren zur Justierung eines elektromagnetischen Aktuators mit zwei im Abstand zueinander angeordneten Elektromagneten (2, 3) und einem entlang eines Hubwegs gegen die Kraft zweier gegeneinander wirkender Federn (61, 62) zwischen den Elektromagneten (2, 3) hin- und herbewegbaren Anker (1), dadurch gekennzeichnet, daß für jede Feder (61, 62) der Verlauf (F1, F2) der Federkraft gemessen wird, der sich ergibt, wenn die jeweilige Feder (61, 62) um einen dem Hubweg (Im) des Ankers (1) entsprechenden Federweg komprimiert wird, daß anhand der gemessenen Verläufe (F1, F2) der Federkräfte die Energie (A1, A2) ermittelt wird, die aufgrund der Komprimierung der jeweiligen Feder (61, 62) in dieser gespeichert wird, und daß die Vorspannung (F10, F20) einer oder beider Federn (61, 62) derart eingestellt wird, daß in beiden Federn (61, 62) die gleiche Energie (A1, A2) gespeichert wird.
EP00942017A 1999-06-18 2000-06-07 Elektromagnetischer aktuator und verfahren zur justierung des elektromagnetischen aktuators Expired - Lifetime EP1187972B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19927823A DE19927823B4 (de) 1999-06-18 1999-06-18 Elektromagnetischer Aktuator und Verfahren zur Justierung des elektromagnetischen Aktuators
DE19927823 1999-06-18
PCT/EP2000/005210 WO2000079106A1 (de) 1999-06-18 2000-06-07 Elektromagnetischer aktuator und verfahren zur justierung des elektromagnetischen aktuators

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1187972A1 EP1187972A1 (de) 2002-03-20
EP1187972B1 true EP1187972B1 (de) 2003-09-24

Family

ID=7911669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP00942017A Expired - Lifetime EP1187972B1 (de) 1999-06-18 2000-06-07 Elektromagnetischer aktuator und verfahren zur justierung des elektromagnetischen aktuators

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6838965B1 (de)
EP (1) EP1187972B1 (de)
DE (2) DE19927823B4 (de)
PT (1) PT1187972E (de)
WO (1) WO2000079106A1 (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10051076C2 (de) 2000-10-14 2003-12-18 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetischen Aktuators
DE10308057A1 (de) * 2003-02-26 2004-09-09 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung mit einer Sensoreinheit und einer Auswerteeinheit zur Erfassung einer Gleichgewichtslage eines Ankers
JP4196940B2 (ja) * 2004-11-29 2008-12-17 トヨタ自動車株式会社 電磁駆動弁
DE102006005944A1 (de) * 2006-02-09 2007-08-23 Bayerische Motoren Werke Ag Verbrennungsmotor mit einem elektrischen Ventiltrieb
US9784147B1 (en) * 2007-03-07 2017-10-10 Thermal Power Recovery Llc Fluid-electric actuated reciprocating piston engine valves
JP4525736B2 (ja) * 2007-11-09 2010-08-18 株式会社デンソー リニアソレノイド
US8182023B2 (en) * 2010-03-16 2012-05-22 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Plastically deformable spring energy management systems and methods for making and using the same
DE102011052528B3 (de) * 2011-08-09 2013-02-14 Eto Magnetic Gmbh Aktuatorvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Aktuatorvorrichtung
DE102015213628A1 (de) 2015-07-20 2017-01-26 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektromagnetisch betätigbares Gaswechselventil und Verfahren zu dessen Steuerung
CH714321A1 (de) * 2017-11-11 2019-05-15 Liebherr Machines Bulle Sa Verstellvorrichtung für eine Axialkolbenmaschine.

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1391955A (en) * 1972-07-12 1975-04-23 British Leyland Austin Morris Actuating internal combustion engine poppet valves
US4831973A (en) * 1988-02-08 1989-05-23 Magnavox Government And Industrial Electronics Company Repulsion actuated potential energy driven valve mechanism
US4809742A (en) * 1988-04-18 1989-03-07 Pneumo Abex Corporation Control valve assembly including valve position sensor
DE3826978A1 (de) 1988-08-09 1990-02-15 Meyer Hans Wilhelm Elektromagnetisch betaetigbare stellvorrichtung
JPH0281940A (ja) 1988-09-16 1990-03-22 Nippon Denso Co Ltd 内燃機関のアイドル回転数制御装置
DE3920931A1 (de) * 1989-06-27 1991-01-03 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Elektromagnetisch arbeitende stelleinrichtung
US5548263A (en) * 1992-10-05 1996-08-20 Aura Systems, Inc. Electromagnetically actuated valve
US5636601A (en) 1994-06-15 1997-06-10 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Energization control method, and electromagnetic control system in electromagnetic driving device
WO1997017561A1 (en) * 1994-11-09 1997-05-15 Aura Systems, Inc. Hinged armature electromagnetically actuated valve
DE19529152B4 (de) * 1995-08-08 2005-12-29 Fev Motorentechnik Gmbh Aus der Ruhelage selbstanziehender elektromagnetischer Aktuator
DE19631909A1 (de) 1995-08-08 1997-02-13 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Verfahren zur Justierung der Ruhelage des Ankers an einem elektromganetischen Aktuator
DE19641244B4 (de) * 1996-10-07 2005-04-14 Fev Motorentechnik Gmbh Verfahren zur Justierung eines elektromagnetischen Aktuators
DE29712148U1 (de) 1997-04-29 1997-09-11 GEA Till GmbH & Co., 65830 Kriftel Vorrichtung zum Füllen von Gebinden
DE19725010C1 (de) 1997-06-13 1998-10-29 Daimler Benz Ag Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils mit einem elektromagnetischen Aktuator
US6176208B1 (en) * 1997-07-03 2001-01-23 Nippon Soken, Inc. Electromagnetic valve driving apparatus
DE19733142C2 (de) 1997-07-31 2001-11-29 Fev Motorentech Gmbh Verfahren zur Einleitung der Bewegung eines über einen elektromagnetischen Aktuator betätigten Gaswechselventils
DE19849036C2 (de) 1998-10-23 2000-10-05 Siemens Ag Verfahren und Einrichtung zum Regeln eines elektromechanischen Stellantriebs
WO2000042298A1 (de) * 1999-01-13 2000-07-20 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung zum betätigen eines gaswechselventils
DE19927822C1 (de) * 1999-06-18 2000-10-12 Daimler Chrysler Ag Elektromagnetischer Aktuator und Verfahren zur Ermittlung der Gleichgewichtslage seines Ankers

Also Published As

Publication number Publication date
EP1187972A1 (de) 2002-03-20
PT1187972E (pt) 2004-02-27
WO2000079106A1 (de) 2000-12-28
DE50003839D1 (de) 2003-10-30
US6838965B1 (en) 2005-01-04
DE19927823A1 (de) 2001-01-04
DE19927823B4 (de) 2004-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3024109C2 (de)
EP2486575B1 (de) Aktuator für eine verbrennungskraftmaschine
DE19610468B4 (de) Verfahren zur lastabhängigen Steuerung der Gaswechselventile an einer Kolbenbrennkraftmaschine
DE3205654A1 (de) Dosierventil
DE29703585U1 (de) Elektromagnetischer Aktuator mit magnetischer Auftreffdämpfung
DE69109951T2 (de) Ventilstellglied mit hydraulischem Antrieb und pneumatischem Rücklauf.
EP1157205A1 (de) Anordnung und verfahren zur regelung eines steuerventils für ein diesel-einspritzsystem
EP1187972B1 (de) Elektromagnetischer aktuator und verfahren zur justierung des elektromagnetischen aktuators
DE60115766T2 (de) Selbstkompensierender piezoelektrischer Aktuator für ein Steuerventil
DE10004961B4 (de) Brennstoffeinspritzventil und Verfahren zu dessen Betrieb
EP0748416B1 (de) Elektromagnetische Stellvorrichtung eines Gaswechselventils an einer Kolbenbrennkraftmaschine
EP0987406A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines elektromagnetischen Aktuators zur Betätigung eines Gaswechselventils
EP0935054A2 (de) Elektromagnetischer Aktuator
EP3364015B1 (de) Elektromagnetisches schaltventil und kraftstoffhochdruckpumpe
EP1099828B1 (de) Verfahren zum Anschwingen eines elektromagnetischen Aktuators
EP0793004B1 (de) Elektromagnetische Ventilbetätigung
EP0870905B1 (de) Stromsteuerverfahren für ein elektromagnetisch betätigtes Hubventil
DE10051076C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetischen Aktuators
DE19529152A1 (de) Aus der Ruhelage selbstanziehender elektromagnetischer Aktuator
DE19838118A1 (de) Elektromagnetischer Aktuator für ein Brennkraftmaschinen-Hubventil
DE19927822C1 (de) Elektromagnetischer Aktuator und Verfahren zur Ermittlung der Gleichgewichtslage seines Ankers
DE2143001B2 (de) Bistabile Axialführung für Stößel und dergl. in Sprungwerken
EP2145100A1 (de) Magnetventil
DE19719268A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines elektromagnetisch gesteuerten Injektionsventils und Injektionsventil zur Durchführung des Verfahrens
DE102012218325A1 (de) Aktuatoreinheit, insbesondere für die Einspritzung eines Kraftstoffs in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20010717

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

17Q First examination report despatched

Effective date: 20021022

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR GB IT PT

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: GERMAN

REF Corresponds to:

Ref document number: 50003839

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20031030

Kind code of ref document: P

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20040113

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FD4D

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PT

Payment date: 20040520

Year of fee payment: 5

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20040528

Year of fee payment: 5

ET Fr: translation filed
PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20040609

Year of fee payment: 5

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20040625

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050607

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050607

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20051207

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20060228

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20050607

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20060228

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20120830

Year of fee payment: 13

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 50003839

Country of ref document: DE

Effective date: 20140101

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20140101