JPH0246763B2 - - Google Patents

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JPH0246763B2
JPH0246763B2 JP56096827A JP9682781A JPH0246763B2 JP H0246763 B2 JPH0246763 B2 JP H0246763B2 JP 56096827 A JP56096827 A JP 56096827A JP 9682781 A JP9682781 A JP 9682781A JP H0246763 B2 JPH0246763 B2 JP H0246763B2
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switching
armature
springs
electromagnets
control element
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    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、操作すべき制御素子に対して互いに
逆向きに作用する２つのばねおよび２つの切換電
磁石を備え、これらのばねおよび切換電磁石を介
して制御素子が２つの対向する切換位置へ移動可
能で、切換電磁石によりそれぞれの切換位置に保
持可能であり、ばねの平衡状態の位置が両方の切
換位置の間にある、押しのけ室を持つ容積形機械
の往復移動可能な制御素子特に平すべり弁または
上下動弁用の電磁制御装置に関する。
〔従来の技術〕
容積形機械では、動作過程をその都度必要な観
点から最適に制御できるようにするために、動作
媒体の流入および流出を行なうための適応力のあ
る制御が必要である。この場合制御の経過は種々
のパラメータ、例えば動作空間の前、中および後
における動作媒体の状態、動作周波数ならびに動
作空間内の過程に大きい影響を与える。特に内燃
機関では適応力のある制御の必要性がある。なぜ
ならば内燃機関は非常に異なる運転状態で非定常
的に動作し、ガス交換弁の相応に変化し得る強制
制御が有利であるからである。
特に内燃機関のガス交換弁の制御のために、従
来は大体においてカム軸が使用された。しかしカ
ム軸は可変制御ができない。さらに、ばねにより
閉鎖力がガス交換弁に与えられ、相応に駆動され
る電磁石により開放力が発生される内燃機関にあ
るガス交換弁の電磁制御が知られている。この種
の電磁制御では、ガス交換弁の高い操作周波数と
通常の行程とにおける短い制御時間が大規模な切
換装置と大きなエネルギー消費とによつてしか実
現できないという欠点がある（ドイツ連邦共和国
特許出願公開第2815849号明細書、ドイツ連邦共
和国特許出願公開第2063138号明細書）。
さらにドイツ連邦共和国特許出願公開第
2335150号明細書も知られている。この明細書で
は内燃機関にあるガス交換弁用電磁制御装置が提
案されており、この制御装置は２つの水冷切換コ
イルを含み、これらの切換コイルはそれぞれ１つ
の接極子と共同作用する。両接極子は共通の１つ
の軸に取り付けられており、この軸はガス交換弁
に作用する。ガス交換弁はカム制御装置のように
圧縮ばねを持つており、この圧縮ばねは弁を閉鎖
状態に保つ。さらに、同じ強度の別のばねが設け
られており、このばねは一方の接極子に作用し、
弁の閉鎖状態において接極子により応力をかえら
れる。この装置を切換えるためにその都度一方の
電磁石が付勢され、他方の電磁石が消勢される。
初応力をかけられたばね装置により軸は接極子に
より半行程まで加速せしめられ、この半行程にお
いて両接極子は付属の切換コイルから同じ距離だ
け離れている。この場合切換コイルは、付勢の際
この切換コイルの接極子をこの中間位置からばね
装置の増大する力に抗して吸引することができる
ように設計されている。この装置の静止位置にお
いて両接極子は同様に中間位置に位置するので、
ガス交換弁は既に半行程を進み、その結果ガス交
換弁は開放される。
この装置は、内燃機関では実際上使用できない
という欠点を持つ。なぜならば、場合によつて長
時間すべてのシリンダにおいてガス交換弁を開放
した状態で内燃機関の運転を止めると、シリンダ
内に腐食が生ずることがあるからである。別の欠
点は次のような点にある。すなわち、このように
装備した内燃機関を始動させるために、接極子を
半行程にわたつて吸引する切換コイルが、大きい
行程における大きい力を得られるように設計され
なければならず、このことは複数のシリンダを持
つ内燃機関が運転開始過程のために非常に大きい
エネルギー消費を必要とすることを意味する。さ
らにこのような装置では、両プランジヤ形接極子
による加速すべき大きい質量のために高い切換周
波数は大きいばね力によるしか得られないため、
必要な磁力したがつてエネルギー消費も非常に増
大する。
〔発明が解決しようとする課題〕
したがつて本発明の課題は、冒頭に挙げた種類
の装置において、構成空間が小さく、構造が簡単
でかつ僅かな制御および電力消費で作動できる可
変制御装置を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
この課題を解決するため本発明によれば、ばね
に結合されてこれらばねの平衡状態の位置を変化
させる応力付与装置が電磁石として構成されて、
少なくとも２つの位置を持ち、ばねの平衡状態の
位置が、応力付与装置の第１の位置では両方の切
換位置の間にあり、応力付与装置の第２の位置で
は一方の切換位置の範囲にある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、応力付与装置としての電磁石
により、ばねの平衡状態の位置が両方の切換位置
の間および一方の切換位置の範囲にあるので、制
御素子を一方または他方の切換位置から他方また
は一方の切換位置へ移動させるものに比較して、
切換行程を小さく、したがつてそのために必要な
操作力または操作電流を小さくして、エネルギー
消費を低下させることが可能になる。操作電流が
小さくなるので、切換電磁石自体を小形化でき、
発熱も少なくなるので、切換電磁石のために冷却
装置を設ける必要もなくなる。
〔実施例〕
本発明の有利な実施例を図面により以下に詳細
に説明する。
本発明による制御装置は、内燃機関に使用され
る制御素子のみを例にして説明されている。しか
しこの制御装置はそれだけに限定されず、別々の
２つだけの位置しか持つ必要がないすべての往復
移動できる制御素子に本発明による制御装置を備
えることがまつたく一般的に可能である。
第１図ないし第４図に概略的に示した内燃機関
は、シリンダブロツク１、ピストンシリンダ３を
持つピストン２、シリンダヘツドガスケツト４、
シリンダヘツド５および制御素子としてのきのこ
形弁６から成り、このきのこ形弁は弁案内部７に
案内され、燃焼室８を弁座リング９と共にガス通
路１０に対して密封している。
きのこ形弁６用の本発明による制御装置は、弁
６の心棒に取り付けられた接極子１１と２つの切
換電磁石または切換コイル１２，１３とから成
り、切換コイル１２は閉鎖コイルとして設けら
れ、切換コイル１３は開放コイルとして設けられ
ている。接極子１１にはばね装置が作用し、この
ばね装置は圧縮ばね１６と圧縮ばね１７とから成
る。圧縮ばね１７は周知の弁ばねであり、この弁
ばねはきのこ形弁６へ閉鎖方向の力を及ぼす。ば
ね１６は、きのこ形弁６へ開放方向に力を及ぼす
ように設けられている。
圧縮ばね１６はバイアス接極子１５と共に作用
し、このバイアス接極子はバイアスコイル１４に
付属しかつ応力付与装置を形成する。第１図によ
る実施例ではバイアス接極子１５がバイアスコイ
ル１４に接触しているので、圧縮ばね１６が応力
をかけられている。このためにバイアスコイル１
４が付勢されることが必要である。きのこ形弁６
が図示した位置に留まるようにするために、さら
に閉鎖コイル１２が付勢されて、接極子１１がこ
の閉鎖コイルに圧縮ばね１６の力に抗して保持さ
れることが必要である。第１図に示した制御装置
の位置は作動位置すなわち“きのこ形弁６閉鎖”
の作動位置に相当する。この位置において弁ばね
１７は最大の長さを持ち、したがつて最小の力を
接極子１１へ及ぼす。
間隔スリーブ１８および磁石蓋１９はシリンダ
ヘツド５内に切換コイル１２，１３とバイアスコ
イル１４とを取り付けるために使われ、このシリ
ンダヘツドは蓋２０により上方に対して閉鎖され
る。
第７図および第８図の線図により、本発明によ
る装置の動作の仕方を詳細に説明する。第７図で
は、縦軸に閉鎖方向の力が正で示され、開放方向
の力が負で示されている。横軸にはきのこ形弁６
のあり得る行程が記入されている。第８図では、
縦軸に開放の際の加速度および速度が付加的に示
されており、この加速度および速度が同様に閉鎖
方向では正で記入されている。
第１図による制御装置が動作停止せしめられる
と、すなわちコイル１２，１３および１４のいず
れも付勢されない場合、バイアス接極子１５は静
止位置にあり、この静止位置は、バイアス接極子
が電磁石蓋１９に接触していることによつて示さ
れる。このことによつて圧縮ばね１６は応力を除
去されるので、弁ばね１７によりきのこ形弁６は
接極子と共に閉鎖コイル１２に押圧される。それ
によつて燃焼室８が閉鎖される。
バイアスコイルが両切換コイルより著しく大き
いインダクタンスを持つているから、本発明によ
る制御装置を動作開始するために３つのコイルは
すべて同時に付勢される。閉鎖コイル１２のイン
ダクタンスが小さいため、この閉鎖コイルは磁界
を、バイアス接極子１５がバイアスコイル１４に
よつて吸引され得るより早く確立する。それによ
つて接極子１１は閉鎖コイル１２に留まるので、
きのこ形弁６は閉じたままである。このことは第
７図において、ばね装置（曲線７４）が閉鎖方向
の負の力を接極子１１に及ぼし、この力が閉鎖コ
イル１２の保持力より小さいことを意味する（曲
線７５）。きのこ形弁６の閉鎖位置において、閉
鎖コイル１３により及ぼされる閉鎖方向の力は実
際上零である（曲線７６）。
きのこ形弁６を開放するために閉鎖コイル１２
は短時間消勢される。それによつてばね装置の全
部の力が開放方向に作用するので（第７図）、接
極子１１はきのこ形弁６と共に開放方向に加速さ
れる。第７図に示すように、コイル１２を殆んど
直ちに再び付勢することができる。なぜならばき
のこ形弁６の短い行程後すぐにコイル１２の吸引
力がばね装置の開放力より小さくなつているから
である。
さらに第７図が示すように、半行程においては
実際上もはや力が動くきのこ形弁６に作用しな
い。したがつて弁の開放方向にあるすべての潜在
エネルギーが運動エネルギーに変換されている。
このことにより第８図において、きのこ形弁６の
接極子１１が半行程にわたつてさらに移動せしめ
られる（曲線７９）。速度（曲線７８）は半行程
において最大値を持つ。
半行程を越えた後弁ばね１７は遅れて作用し、
同時に半行程からの距離が増大するにつれて接極
子１１に対する開放コイル１３の力が増大する。
このことは、きのこ形弁６の加速度および速度が
減少することを意味する。加速度に関する曲線７
９が明確に示すように、加速度は開放位置に遅す
る少し前で逆になる。このことは、きのこ形弁６
が制動されながら開放位置へ達することを意味す
る。その結果、接極子１１が開放コイル１３には
げしく当たることが回避される。
第２図の実施例は第１図による実施例と次の点
で相違する。すなわち、ばね１６，１７が切換コ
イル１２，１３内に設けられているのに、他方第
１図においてはこれらのばねが、切換コイルと共
に作用する積層鉄板の内部に設けられている。
第３図では、両ばね１６，１７が切換コイル１
２，１３を包囲している。別の相違点で、バイア
ス接極子１５．３がバイアスコイル１５と切換コ
イル１２とを保持するのに使われることである。
したがつて、接極子１１が静止位置において弁ば
ね１７によつて、電磁石蓋１９によりそれ自体の
位置に保持されるブシユ２１に対して押圧される
ことが必要である。
第４図はばね１６，１７の別の構成を示す。こ
の場合両ばねは切換コイル１２，１３の外部に設
けられている。さらに第４図は本発明による制御
装置の静止位置を示す。この位置において、最初
に述べたように、バイアス接極子１５．４が、応
力を除かれるばね１６により電磁石蓋１９に対し
て押圧される。それによつて接極子１１に弁ばね
１７の殆んど全部の力が作用するので、接極子１
１したがつてきのこ形弁６も閉鎖位置に留まる。
第５図には平すべり弁による本発明の制御装置
が示されている。この制御装置は構造も動作の仕
方もこれまで述べた装置と異ならない。平すべり
弁は構造も動作の仕方もドイツ連邦共和国特許出
願公開第2929195号明細書から公知であるから説
明する必要はない。
第６図には、制御素子ここではきのこ形弁６の
心棒における接極子１１の弾性取付け可能性が示
されている。接極子１１は皿ばね２２および２３
の間に取り付けられている。皿ばね２２および２
３は初応力をかけられ、かつはずれ落ちないよう
に止め輪２６および２７により保護されている挿
入環２４および２５によりきのこ形弁の心棒に固
定される。皿ばね２２および２３は大きいばね強
度を持つているので、きのこ形弁６の心棒と接極
子１１との間の相対運動は接極子１１における皿
ばね２２および２３の摩擦によつて減衰される。
【図面の簡単な説明】
第１図ないし第４図は、制御素子として往復ピ
ストン内燃機関のガス交換弁を持つ本発明による
制御装置の断面図、第５図は、制御素子として平
すべり弁を持つ本発明による制御装置の断面図、
第６図は、制御素子の心棒への２重接極子の取付
け可能性を示す図、第７図および第８図は、本発
明による制御装置の力−行程−線図である。 ６……制御素子（きのこ形弁）、１１，１２，
１３……切換電磁石（接極子および切換コイル）、
１６，１７……ばね、１４，１５……応力付与装
置（電磁石）。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 操作すべき制御素子に対して互いに逆向きに
    作用する２つのばねおよび２つの切換電磁石を備
    え、これらのばねおよび切換電磁石を介して制御
    素子が２つの対向する切換位置へ移動可能で、切
    換電磁石によりそれぞれの切換位置に保持可能で
    あり、ばねの平衡状態の位置が両方の切換位置の
    間にあるものにおいて、ばね１６，１７に結合さ
    れてこれらばねの平衡状態の位置を変化させる応
    力付与装置が電磁石１４，１５として構成され
    て、少なくとも２つの位置を持ち、ばね１６，１
    ７の平衡状態の位置が、応力付与装置の第１の位
    置では両方の切換位置の間にあり、応力付与装置
    の第２の位置では一方の切換位置の範囲にあるこ
    とを特徴とする、電磁制御装置。 ２ 応力付与装置の電磁石１４，１５が第１の位
    置で付勢され、第２の位置で消勢されることを特
    徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３ 応力付与装置の電磁石１４，１５が切換電磁
    石１２，１３より遅く付勢可能であることを特徴
    とする、特許請求の範囲第１項または第２項に記
    載の装置。 ４ 切換位置に達する少し前における切換電磁石
    １２，１３の力が、ばね１６，１７の逆向きに作
    用する力より大いことを特徴とする、特許請求の
    範囲第１項に記載の装置。 ５ 切換電磁石１２，１３がそれらの間に１つの
    接極子１１を持ち、この接極子が制御素子６に結
    合されていることを特徴とする、特許請求の範囲
    第１項に記載の装置。 ６ 接極子１１がばね１６，１７の作用を受ける
    ことを特徴とする、特許請求の範囲第５項に記載
    の装置。 ７ 制御装置の作動中両方の切換電磁石１２，１
    ３が付勢され、接極子１１を吸引する切換電磁石
    １２または１３が、制御素子６を動かすため短時
    間消勢可能であることを特徴とする、特許請求の
    範囲第５項に記載の装置。 ８ 接極子１１が、大きなばね強度を持つ弾性部
    材２２，２３を介して制御素子６に取付け可能で
    あることを特徴とする、特許請求の範囲第５項な
    いし第７項のうち１つに記載の装置。 ９ 接極子１１と制御素子６との間に減衰素子が
    設けられていることを特徴とする、特許請求の範
    囲第８項に記載の装置。
JP56096827A 1980-06-27 1981-06-24 Electromagnetic controller Granted JPS5744716A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19803024109 DE3024109A1 (de) 1980-06-27 1980-06-27 Elektromagnetisch arbeitende stelleinrichtung

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JPS5744716A JPS5744716A (en) 1982-03-13
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ID=6105607

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EP (1) EP0043426B1 (ja)
JP (1) JPS5744716A (ja)
AT (1) ATE8426T1 (ja)
DE (1) DE3024109A1 (ja)
SU (1) SU1055343A3 (ja)

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