JPH10144522A - アーマチュア運動中コイル電流を加減して電磁式アクチュエータを操作する方法 - Google Patents
アーマチュア運動中コイル電流を加減して電磁式アクチュエータを操作する方法Info
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- JPH10144522A JPH10144522A JP9268709A JP26870997A JPH10144522A JP H10144522 A JPH10144522 A JP H10144522A JP 9268709 A JP9268709 A JP 9268709A JP 26870997 A JP26870997 A JP 26870997A JP H10144522 A JPH10144522 A JP H10144522A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 極面に対する戻しばねの当接速度を遅し、電
磁石によってアーマチュアを確実に受け止め、極面から
のアーマチュアの完全な跳ね返りを防止する。 【解決手段】 本発明は操作部材を備えた電磁式アクチ
ュータを操作するための方法に関する。このアクチュエ
ータは少なくとも１個の電磁石と、操作部材に連結され
たアーマチュアを備えている。このアーマチュアは、電
磁石に電流を供給するときに戻しばねの力に抗して電磁
石の極面の方へ移動可能であり、かつこの極面に接触可
能である。発生する磁力の時間的な経過が少なくとも、
極面に対するアーマチュアの近接の最終相で、ばね特性
曲線の経過にほぼ一致するように、電磁石への電流の供
給が制御される。この場合しかし、磁力が少なくともこ
の運動範囲において戻しばねの力よりも大きい。
磁石によってアーマチュアを確実に受け止め、極面から
のアーマチュアの完全な跳ね返りを防止する。 【解決手段】 本発明は操作部材を備えた電磁式アクチ
ュータを操作するための方法に関する。このアクチュエ
ータは少なくとも１個の電磁石と、操作部材に連結され
たアーマチュアを備えている。このアーマチュアは、電
磁石に電流を供給するときに戻しばねの力に抗して電磁
石の極面の方へ移動可能であり、かつこの極面に接触可
能である。発生する磁力の時間的な経過が少なくとも、
極面に対するアーマチュアの近接の最終相で、ばね特性
曲線の経過にほぼ一致するように、電磁石への電流の供
給が制御される。この場合しかし、磁力が少なくともこ
の運動範囲において戻しばねの力よりも大きい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、操作部材を備えた
電磁式アクチュータを操作するための方法に関し、更に
詳しくは、このアクチュエータが少なくとも１個の電磁
石と、操作部材に連結されたアーマチュアを備え、この
アーマチュアが、電磁石に電流を供給するときに戻しば
ねの力に抗して電磁石の極面の方へ移動可能であり、か
つこの極面に接触可能である方法に係る。
電磁式アクチュータを操作するための方法に関し、更に
詳しくは、このアクチュエータが少なくとも１個の電磁
石と、操作部材に連結されたアーマチュアを備え、この
アーマチュアが、電磁石に電流を供給するときに戻しば
ねの力に抗して電磁石の極面の方へ移動可能であり、か
つこの極面に接触可能である方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】電磁操作可能なアクチュエータは少なく
とも１個の電磁石と、少なくとも１個の戻し手段に連結
された、操作部材に作用するアーマチュアを備えている
ので、アーマチュアは、コイル電流を投入することによ
って、戻し手段によって設定された第１の操作位置か
ら、電磁石に対するアーマチュアの当接によって定めら
れる第２の操作位置に移動可能である。電磁式に操作可
能なアクチュエータは例えばピストン式内燃機関のガス
交換弁を制御するために使用される。この場合、２個の
電磁石が設けられ、この電磁石の間で、アーマチュアは
保持電磁石のコイル電流を遮断しかつ受け止め電磁石の
コイル電流を投入することによって戻し手段の力に抗し
て移動可能である。ガス交換弁の個々のアクチュエータ
を適切に制御することにより、作動媒体を流入および流
出させることができるので、作動プロセスに対してその
都度必要な観点から最適に影響を及ぼすことができる。
とも１個の電磁石と、少なくとも１個の戻し手段に連結
された、操作部材に作用するアーマチュアを備えている
ので、アーマチュアは、コイル電流を投入することによ
って、戻し手段によって設定された第１の操作位置か
ら、電磁石に対するアーマチュアの当接によって定めら
れる第２の操作位置に移動可能である。電磁式に操作可
能なアクチュエータは例えばピストン式内燃機関のガス
交換弁を制御するために使用される。この場合、２個の
電磁石が設けられ、この電磁石の間で、アーマチュアは
保持電磁石のコイル電流を遮断しかつ受け止め電磁石の
コイル電流を投入することによって戻し手段の力に抗し
て移動可能である。ガス交換弁の個々のアクチュエータ
を適切に制御することにより、作動媒体を流入および流
出させることができるので、作動プロセスに対してその
都度必要な観点から最適に影響を及ぼすことができる。
【０００３】その際、制御の過程は、いろいろなパラメ
ータ、例えば入口範囲、作動室および出口範囲の作動媒
体の状態や、作動室内の経過に対して大きな影響を与え
る。運転状態が非常に異なる場合ピストン式内燃機関は
非定常的に作動するので、それに適合し得るようにガス
交換弁を制御することが必要である。ガス交換弁用の電
磁操作可能なアクチュエータは例えばドイツ連邦共和国
特許第３０２４１０９号公報によって知られている。
ータ、例えば入口範囲、作動室および出口範囲の作動媒
体の状態や、作動室内の経過に対して大きな影響を与え
る。運転状態が非常に異なる場合ピストン式内燃機関は
非定常的に作動するので、それに適合し得るようにガス
交換弁を制御することが必要である。ガス交換弁用の電
磁操作可能なアクチュエータは例えばドイツ連邦共和国
特許第３０２４１０９号公報によって知られている。
【０００４】このような電磁式に操作可能なアクチュエ
ータを制御する場合の重要な問題は、特にエンジン出力
を制御する際に吸気弁にとって必要な時間の正確さであ
る。時間の正確な制御は、製作誤差と、運転中に発生す
る摩耗と、いろいろな運転状態、例えば変化する負荷要
求や変化する作動周波数によって困難になる。なぜな
ら、この外的因子が同様にシステムの時間に関連するパ
ラメータに影響を与え得るからである。
ータを制御する場合の重要な問題は、特にエンジン出力
を制御する際に吸気弁にとって必要な時間の正確さであ
る。時間の正確な制御は、製作誤差と、運転中に発生す
る摩耗と、いろいろな運転状態、例えば変化する負荷要
求や変化する作動周波数によって困難になる。なぜな
ら、この外的因子が同様にシステムの時間に関連するパ
ラメータに影響を与え得るからである。
【０００５】高い制御精度を達成する試みでは、その都
度アーマチュアを磁極面で受け止めるために比較的に大
きなエネルギーが加えられる。しかし、この大きなエネ
ルギーコストと関連して運転信頼性は低下する。なぜな
ら、アーマチュアのいわゆる完全な跳ね返りが他の問題
として発生するからである。この問題は、アーマチュア
が高速で極面に当たり、この極面から直ちにまたは短時
間で再び跳ね返ることによって生じる。この完全な跳ね
返りにより、例えばガス交換弁の場合エンジンの運転に
悪影響を与える。
度アーマチュアを磁極面で受け止めるために比較的に大
きなエネルギーが加えられる。しかし、この大きなエネ
ルギーコストと関連して運転信頼性は低下する。なぜな
ら、アーマチュアのいわゆる完全な跳ね返りが他の問題
として発生するからである。この問題は、アーマチュア
が高速で極面に当たり、この極面から直ちにまたは短時
間で再び跳ね返ることによって生じる。この完全な跳ね
返りにより、例えばガス交換弁の場合エンジンの運転に
悪影響を与える。
【０００６】前述の公知の電磁式アクチュエータの場合
には、戻しばねとして、ほぼ線形のばね特性曲線を有す
るコイルばねが使用される。しかし、この場合使用され
る磁石はアーマチュア変位にわたって指数的に力の推移
が推移する。その結果、極面とアーマチュアの間隔が大
きい場合には磁力がこの位置でアーマチュアに作用する
ばね力よりも小さくなり、アーマチュアが極面に近接す
ると両力がほぼ同じになり、アーマチュアが極面に更に
近接すると磁力が反対向きに作用するばね力よりも大幅
に大きくなる。このようにアーマチュア運動の終わりに
磁力が大きくなりすぎると、アーマチュアが加速され、
アーマチュアの飛行速度を上昇させることになる。これ
は極面に当接する際に不利に作用する。この場合、摩耗
や騒音が大きくなるというほかに、前述のように、アー
マチュアのいわゆる完全な跳ね返りが他の問題として生
じる。
には、戻しばねとして、ほぼ線形のばね特性曲線を有す
るコイルばねが使用される。しかし、この場合使用され
る磁石はアーマチュア変位にわたって指数的に力の推移
が推移する。その結果、極面とアーマチュアの間隔が大
きい場合には磁力がこの位置でアーマチュアに作用する
ばね力よりも小さくなり、アーマチュアが極面に近接す
ると両力がほぼ同じになり、アーマチュアが極面に更に
近接すると磁力が反対向きに作用するばね力よりも大幅
に大きくなる。このようにアーマチュア運動の終わりに
磁力が大きくなりすぎると、アーマチュアが加速され、
アーマチュアの飛行速度を上昇させることになる。これ
は極面に当接する際に不利に作用する。この場合、摩耗
や騒音が大きくなるというほかに、前述のように、アー
マチュアのいわゆる完全な跳ね返りが他の問題として生
じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底をなす課
題は、前述の欠点が実際に除去される、電磁石への電流
供給を制御するための方法を提供することである。
題は、前述の欠点が実際に除去される、電磁石への電流
供給を制御するための方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明に従
い、発生する磁力の時間的な変化が少なくとも、極面に
対するアーマチュアの近接の最終相で、ばね特性曲線の
変化にほぼ一致するように、電磁石への電流の供給が制
御され、この場合しかし、磁力が少なくともこの運動範
囲において戻しばねの力よりも大きいことによって解決
される。この手段により、反対向きに作用する戻しばね
の力に対して電磁石の力を大きくなり過ぎないように制
限することができ、それによって極面に対する戻しばね
の当接速度を所望される程度に遅くすることができる。
これにより、一方では電磁石によるアーマチュアの確実
な受け止めが保証され、他方では、極面からのアーマチ
ュアの完全な跳ね返りが回避される。
い、発生する磁力の時間的な変化が少なくとも、極面に
対するアーマチュアの近接の最終相で、ばね特性曲線の
変化にほぼ一致するように、電磁石への電流の供給が制
御され、この場合しかし、磁力が少なくともこの運動範
囲において戻しばねの力よりも大きいことによって解決
される。この手段により、反対向きに作用する戻しばね
の力に対して電磁石の力を大きくなり過ぎないように制
限することができ、それによって極面に対する戻しばね
の当接速度を所望される程度に遅くすることができる。
これにより、一方では電磁石によるアーマチュアの確実
な受け止めが保証され、他方では、極面からのアーマチ
ュアの完全な跳ね返りが回避される。
【０００９】本発明による方法の有利な実施形では、投
入の後で、設定可能な時間ＴA ≦０の間、電流供給が設
定可能な値Ｉmax に一定に保持され、その後少なくとも
時点ｔA からばね特性曲線の変化に比例して減らされ、
極面に対するアーマチュアの当接の予期される時点ｔB
から、保持電流ＩH の高さに減らされる。この方法は特
に、互いに離して配置した２個の電磁石を備えた電磁式
アクチュエータの場合に重要である。この電磁石の間
で、操作手段、例えばガス交換弁に連結されたアーマチ
ュアがその都度戻しばねの力に抗して往復運動させられ
る。これは、一方の切換え位置で一方の電磁石に接触す
るアーマチュアが、この電磁石の保持電流を遮断した後
で、戻しばねの力によって他方の電磁石の方へ加速され
るので、このアーマチュアが高い受け止め電流Ｉmax を
供給される受け止め磁石の力の場に達し、そしてこの電
磁石に接触する。そして、受け止め磁石の極面に接触す
るアーマチュアは高さを減らした保持電流ＩH によって
保持される。この保持電流は更に、エネルギーコストを
低減するために上側閾値と下側閾値の間で切換えられ
る。電磁石のコイルへの高い受け止め電流Ｉmax の供給
と低い保持電流ＩH の供給との間で、アーマチュアが近
接する時点で、すなわち当接の前に、電流供給が減らさ
れ、この範囲でばね特性曲線の経過に対してほぼ比例す
る磁力の経過が生じる。
入の後で、設定可能な時間ＴA ≦０の間、電流供給が設
定可能な値Ｉmax に一定に保持され、その後少なくとも
時点ｔA からばね特性曲線の変化に比例して減らされ、
極面に対するアーマチュアの当接の予期される時点ｔB
から、保持電流ＩH の高さに減らされる。この方法は特
に、互いに離して配置した２個の電磁石を備えた電磁式
アクチュエータの場合に重要である。この電磁石の間
で、操作手段、例えばガス交換弁に連結されたアーマチ
ュアがその都度戻しばねの力に抗して往復運動させられ
る。これは、一方の切換え位置で一方の電磁石に接触す
るアーマチュアが、この電磁石の保持電流を遮断した後
で、戻しばねの力によって他方の電磁石の方へ加速され
るので、このアーマチュアが高い受け止め電流Ｉmax を
供給される受け止め磁石の力の場に達し、そしてこの電
磁石に接触する。そして、受け止め磁石の極面に接触す
るアーマチュアは高さを減らした保持電流ＩH によって
保持される。この保持電流は更に、エネルギーコストを
低減するために上側閾値と下側閾値の間で切換えられ
る。電磁石のコイルへの高い受け止め電流Ｉmax の供給
と低い保持電流ＩH の供給との間で、アーマチュアが近
接する時点で、すなわち当接の前に、電流供給が減らさ
れ、この範囲でばね特性曲線の経過に対してほぼ比例す
る磁力の経過が生じる。
【００１０】本発明による方法の他の実施形では、切換
えサイクルにおいて電流供給の時間的な変化が少なくと
も周期的に実際値として検出され、設定された目標値の
変化と比較され、偏差がある場合、次の切換えサイクル
のために変更される。このような目標−実際−比較は用
途に応じて、各々すべての切換えサイクルであるいは設
定可能な一定の数の切換えサイクルであるいは運転条件
に応じて変更可能な数の切換えサイクルで行うことがで
きる。
えサイクルにおいて電流供給の時間的な変化が少なくと
も周期的に実際値として検出され、設定された目標値の
変化と比較され、偏差がある場合、次の切換えサイクル
のために変更される。このような目標−実際−比較は用
途に応じて、各々すべての切換えサイクルであるいは設
定可能な一定の数の切換えサイクルであるいは運転条件
に応じて変更可能な数の切換えサイクルで行うことがで
きる。
【００１１】
【発明の実施の形態】概略的な図に基づいて本発明を詳
しく説明する。図１には電磁式アクチュエータ１が略示
してある。このアクチュエータはガス交換弁２に連結さ
れたアーマチュア３と、アーマチュア３に付設された閉
鎖磁石４と、開放磁石５を備えている。アーマチュア３
は磁石に電流が供給されないときに、戻しばね６，７を
介して両磁石４，５の間の静止位置に保持される。この
場合、磁石４，５の極面８からの各々の距離は、ばね
６，７の設計に依存する。図示した実施の形態の場合に
は、両ばね６，７が同じように設計されているので、図
１に示すように、アーマチュア３の静止位置は両極面８
の間の中央にある。それによって、閉鎖位置でアーマチ
ュア３は閉鎖磁石４の極面に接触する。
しく説明する。図１には電磁式アクチュエータ１が略示
してある。このアクチュエータはガス交換弁２に連結さ
れたアーマチュア３と、アーマチュア３に付設された閉
鎖磁石４と、開放磁石５を備えている。アーマチュア３
は磁石に電流が供給されないときに、戻しばね６，７を
介して両磁石４，５の間の静止位置に保持される。この
場合、磁石４，５の極面８からの各々の距離は、ばね
６，７の設計に依存する。図示した実施の形態の場合に
は、両ばね６，７が同じように設計されているので、図
１に示すように、アーマチュア３の静止位置は両極面８
の間の中央にある。それによって、閉鎖位置でアーマチ
ュア３は閉鎖磁石４の極面に接触する。
【００１２】ガス交換弁を操作するために、すなわち閉
鎖位置から開放位置への移動を開始するために、閉鎖磁
石４の保持電流が遮断される。それによって、閉鎖磁石
４の保持力が戻しばね６のばね力よりも弱くなり、アー
マチュア３がばね力によって加速されて動き始める。ア
ーマチュアがその静止位置を通過した後、アーマチュア
の“飛行”は開放磁石５に付設された戻しばね７のばね
力によって制動される。開放位置でアーマチュア３を受
け止めて保持するために、開放磁石５に電流が供給され
る。そして、ガス交換弁を閉鎖するために、切換えと運
動が逆向きに行われる。
鎖位置から開放位置への移動を開始するために、閉鎖磁
石４の保持電流が遮断される。それによって、閉鎖磁石
４の保持力が戻しばね６のばね力よりも弱くなり、アー
マチュア３がばね力によって加速されて動き始める。ア
ーマチュアがその静止位置を通過した後、アーマチュア
の“飛行”は開放磁石５に付設された戻しばね７のばね
力によって制動される。開放位置でアーマチュア３を受
け止めて保持するために、開放磁石５に電流が供給され
る。そして、ガス交換弁を閉鎖するために、切換えと運
動が逆向きに行われる。
【００１３】図２には、アーマチュアに作用する、例え
ば開放磁石５の磁力ＦM が、その極面８に対する間隔に
関連してグラフで描いてある。図示実施の形態の場合、
磁力に反対向きに作用する所属の戻しばね７は、ばね力
ＦF の線で示すように、線形に設計されている。このグ
ラフで、交点Ｘ0 は、保持磁石に電流を通じないときの
アーマチュア３の中央位置を示している。一方、Ｘ1 は
前述の作動位置に一致する、開放磁石５の極面８上のア
ーマチュア３の端位置に相当する。
ば開放磁石５の磁力ＦM が、その極面８に対する間隔に
関連してグラフで描いてある。図示実施の形態の場合、
磁力に反対向きに作用する所属の戻しばね７は、ばね力
ＦF の線で示すように、線形に設計されている。このグ
ラフで、交点Ｘ0 は、保持磁石に電流を通じないときの
アーマチュア３の中央位置を示している。一方、Ｘ1 は
前述の作動位置に一致する、開放磁石５の極面８上のア
ーマチュア３の端位置に相当する。
【００１４】端位置Ｘ1 でアーマチュアに加えられるば
ね力はＦ0 である。磁力ＦM はばね力ＦF と反対向きで
あり、アーマチュアとそれに所属する極面との間隔が小
さくなると、２乗で増大する。アーマチュアがその運動
中確実に引っ張られるようにするために、磁力ＦM が少
なくともＸ0 とＸ1 の間のアーマチュア運動の個所か
ら、所属の戻しばね力ＦF よりも大きくなるように、受
け止め電流を選定しなければならない。この個所では、
ばね内に運動エネルギーがポテンシャルエネルギーとし
て蓄えられている。これにより、曲面に当たる直前に、
すなわちＸ1 で、磁力ＦM は一段と大きくなる（過剰に
増大する）。
ね力はＦ0 である。磁力ＦM はばね力ＦF と反対向きで
あり、アーマチュアとそれに所属する極面との間隔が小
さくなると、２乗で増大する。アーマチュアがその運動
中確実に引っ張られるようにするために、磁力ＦM が少
なくともＸ0 とＸ1 の間のアーマチュア運動の個所か
ら、所属の戻しばね力ＦF よりも大きくなるように、受
け止め電流を選定しなければならない。この個所では、
ばね内に運動エネルギーがポテンシャルエネルギーとし
て蓄えられている。これにより、曲面に当たる直前に、
すなわちＸ1 で、磁力ＦM は一段と大きくなる（過剰に
増大する）。
【００１５】加速が増すにつれて、速度も速くなる。力
が過大になることを避けるために、アーマチュアが極面
に近接する際に、受け止める開放磁石への電流供給が減
らされる。これは例えば、両特性曲線ＦF ，ＦM が最も
近接するとき、例えばアーマチュア３が個所Ｘ2 に達し
たときに、開始することができる。次に詳しく述べる、
受け止め開放磁石の電磁石への供給電流の減少により、
極面８とアーマチュア３との間の小さくなる間隔を考慮
して、例えば特性曲線ＦF に対してほぼ平行に延びる磁
力ＦM1の上昇が生じる。 図３には、前述の運動過程の
場合のコイル電流とアーマチュア変位が二つの異なる電
流高さについて時間に依存して示してある。曲線ａ）
は、電磁石式調節装置の正常な運転の場合に受け止め磁
石で生じるような電流の経過を示している。この場合、
電流は投入後値Ｉmax まで高められ、そして設定可能な
時間にわたって一定に保持されるので、アーマチュアの
受け止めが確実に行われる。その下にあるアーマチュア
運動の変位−時間−曲線から判るように、アーマチュア
は時点ｔA で磁極面に達し、この極面に接触しつづけ
る。これは曲線ａ）によって示してある。
が過大になることを避けるために、アーマチュアが極面
に近接する際に、受け止める開放磁石への電流供給が減
らされる。これは例えば、両特性曲線ＦF ，ＦM が最も
近接するとき、例えばアーマチュア３が個所Ｘ2 に達し
たときに、開始することができる。次に詳しく述べる、
受け止め開放磁石の電磁石への供給電流の減少により、
極面８とアーマチュア３との間の小さくなる間隔を考慮
して、例えば特性曲線ＦF に対してほぼ平行に延びる磁
力ＦM1の上昇が生じる。 図３には、前述の運動過程の
場合のコイル電流とアーマチュア変位が二つの異なる電
流高さについて時間に依存して示してある。曲線ａ）
は、電磁石式調節装置の正常な運転の場合に受け止め磁
石で生じるような電流の経過を示している。この場合、
電流は投入後値Ｉmax まで高められ、そして設定可能な
時間にわたって一定に保持されるので、アーマチュアの
受け止めが確実に行われる。その下にあるアーマチュア
運動の変位−時間−曲線から判るように、アーマチュア
は時点ｔA で磁極面に達し、この極面に接触しつづけ
る。これは曲線ａ）によって示してある。
【００１６】図３のコイル電流グラフの曲線ｂ）に示す
ように、開放磁石５の前述の運動の場合に受け止め磁石
の磁石コイルに多すぎるエネルギーがこもるとき、すな
わち高すぎるコイル電流が供給されるとき、多すぎる運
動エネルギーがアーマチュアに供給されるので、アーマ
チュアは速い飛行速度に基づいて磁極面に当接した後で
跳ね返り、当接速度に応じて遅れるかあたは受け止めら
れない。その下にあるアーマチュア運動についての変位
−時間−グラでは、これは曲線ｂ）によって示してあ
る。この場合、アーマチュアの次の運動経過（ぶつかっ
た後の受け止め跳ね返りまたは完全な跳ね返り）は図示
していない。
ように、開放磁石５の前述の運動の場合に受け止め磁石
の磁石コイルに多すぎるエネルギーがこもるとき、すな
わち高すぎるコイル電流が供給されるとき、多すぎる運
動エネルギーがアーマチュアに供給されるので、アーマ
チュアは速い飛行速度に基づいて磁極面に当接した後で
跳ね返り、当接速度に応じて遅れるかあたは受け止めら
れない。その下にあるアーマチュア運動についての変位
−時間−グラでは、これは曲線ｂ）によって示してあ
る。この場合、アーマチュアの次の運動経過（ぶつかっ
た後の受け止め跳ね返りまたは完全な跳ね返り）は図示
していない。
【００１７】図４において、上側のブラフには本発明に
よる方法の電流経過が示してあり、下側のグラフにはア
ーマチュア変位が示してある。この場合にも、先ず最初
に電流供給が設定可能な受け止め電流Ｉmax に調節され
る。この受け止め電流は設定可能な時間ｔA の間一定に
保たれる。設定可能な時点ｔA （この時点は、例えば閉
鎖磁石４から開放磁石５に移動するアーマチュアが零位
置を通過した直後に設定可能であるかあるいはそれより
も遅い時点に設定可能である）で、受け止め電流の低下
によって、受け止め電磁石の発生磁力が連続して減少
し、しかも近接するアーマチュア３に作用する磁力の経
過が、反対向きに作用する戻しばね７の力の増大にほぼ
一致するように減少する。この場合しかし、図２におい
て曲線部分ＦM1で示すように磁力が常にばね力よりも大
きくなるように、電流を供給しなければならない。
よる方法の電流経過が示してあり、下側のグラフにはア
ーマチュア変位が示してある。この場合にも、先ず最初
に電流供給が設定可能な受け止め電流Ｉmax に調節され
る。この受け止め電流は設定可能な時間ｔA の間一定に
保たれる。設定可能な時点ｔA （この時点は、例えば閉
鎖磁石４から開放磁石５に移動するアーマチュアが零位
置を通過した直後に設定可能であるかあるいはそれより
も遅い時点に設定可能である）で、受け止め電流の低下
によって、受け止め電磁石の発生磁力が連続して減少
し、しかも近接するアーマチュア３に作用する磁力の経
過が、反対向きに作用する戻しばね７の力の増大にほぼ
一致するように減少する。この場合しかし、図２におい
て曲線部分ＦM1で示すように磁力が常にばね力よりも大
きくなるように、電流を供給しなければならない。
【００１８】そして、時点ｔB でアーマチュア３が受け
止め開放磁石５の極面８に接触し、保持電流ＩH によっ
て保持される。この保持電流はエネルギー節約のために
下側閾値ＩH2と上側閾値ＩH1との間で切換えられる。電
流減少に応じて、受け止め電流の高さが当接時点ｔB ま
での調整された相でまだ保持電流ＩH の値よりも上にあ
るので、この時点で、電流供給は先ず最初に完全に停止
し、保持電流ＩH に達したときあるいは下側の閾値ＩH2
のための値の切換えられる保持電流のときに再び開始さ
れる。
止め開放磁石５の極面８に接触し、保持電流ＩH によっ
て保持される。この保持電流はエネルギー節約のために
下側閾値ＩH2と上側閾値ＩH1との間で切換えられる。電
流減少に応じて、受け止め電流の高さが当接時点ｔB ま
での調整された相でまだ保持電流ＩH の値よりも上にあ
るので、この時点で、電流供給は先ず最初に完全に停止
し、保持電流ＩH に達したときあるいは下側の閾値ＩH2
のための値の切換えられる保持電流のときに再び開始さ
れる。
【００１９】所望の使用条件を考慮に入れた戻しばねを
製造することが実際に非常に困難であるので、本発明に
よる方法は、所定のばね特性曲線でのアーマチュア変位
に対する磁力の経過と、所望の運動経過と、運動速度に
影響を及ぼすことができる。線形のばね特性曲線に適合
させるほかに、それぞれの受け止め磁石への電流供給に
影響を与えることにより、任意の経過曲線、例えば累進
−累減的な経過曲線を有する磁力の経過が可能である。
この場合、アーマチュアの最初の加速の後で、磁力が低
下するので、アーマチュアの近接時に、戻しばねの増大
する力の制動作用が感じられる。
製造することが実際に非常に困難であるので、本発明に
よる方法は、所定のばね特性曲線でのアーマチュア変位
に対する磁力の経過と、所望の運動経過と、運動速度に
影響を及ぼすことができる。線形のばね特性曲線に適合
させるほかに、それぞれの受け止め磁石への電流供給に
影響を与えることにより、任意の経過曲線、例えば累進
−累減的な経過曲線を有する磁力の経過が可能である。
この場合、アーマチュアの最初の加速の後で、磁力が低
下するので、アーマチュアの近接時に、戻しばねの増大
する力の制動作用が感じられる。
【００２０】それぞれの戻しばねのばね特性曲線は、長
い運転時間の場合にも実際には変化しない。なぜなら、
例えばコイルばねはこの観点では“摩耗”しないからで
ある。しかし、ガス交換弁のための上記の電磁式アクチ
ュエータの例の場合には、アーマチュアの運動経過が時
間的に一定ではなく、いろいろな影響を受けて変化す
る。例えば、入口範囲、作動室内および出口範囲の作動
媒体の状態や、吸気弁または排気弁に対する作動室内の
反対圧力のような作動室内の経過自体によって変化す
る。このようなピストン式内燃機関が非常に異なる運転
状態で非定常的に作動するので、ｔA とｔB の間の制御
される相で電流低下の増大の経過に影響を与えることに
より、これを考慮することができる。
い運転時間の場合にも実際には変化しない。なぜなら、
例えばコイルばねはこの観点では“摩耗”しないからで
ある。しかし、ガス交換弁のための上記の電磁式アクチ
ュエータの例の場合には、アーマチュアの運動経過が時
間的に一定ではなく、いろいろな影響を受けて変化す
る。例えば、入口範囲、作動室内および出口範囲の作動
媒体の状態や、吸気弁または排気弁に対する作動室内の
反対圧力のような作動室内の経過自体によって変化す
る。このようなピストン式内燃機関が非常に異なる運転
状態で非定常的に作動するので、ｔA とｔB の間の制御
される相で電流低下の増大の経過に影響を与えることに
より、これを考慮することができる。
【００２１】制御装置には、受け止め電流の供給のため
の目標経過が、いろいろな運転状態に従属する曲線群の
形態で格納され、そして実際経過が格納される。この実
際経過は制御装置によって設定されたその都度の目標経
過と比較され、偏差があるときには次の切換えサイクル
で実際経過が適合させられる。この目標−実際−比較は
各々の切換えサイクルであるいは選択した数の切換えサ
イクルの後で周期的に実施することができる。この場
合、切換えサイクルの数はエンジン制御装置を介して運
転条件に相応して変更できるように設定することができ
る。
の目標経過が、いろいろな運転状態に従属する曲線群の
形態で格納され、そして実際経過が格納される。この実
際経過は制御装置によって設定されたその都度の目標経
過と比較され、偏差があるときには次の切換えサイクル
で実際経過が適合させられる。この目標−実際−比較は
各々の切換えサイクルであるいは選択した数の切換えサ
イクルの後で周期的に実施することができる。この場
合、切換えサイクルの数はエンジン制御装置を介して運
転条件に相応して変更できるように設定することができ
る。
【００２２】図５には図１の電磁式アクチュエータ１の
ための制御装置がブロック線図で示してある。このアク
チュエータは往復ピストン式内燃機関のシリンダ１０の
ガイス交換弁を操作する働きをする。この場合、アクチ
ュエータ１の電磁石４，５は往復ピストン式内燃機関の
制御および電流供給装置１１を介して制御され、設定さ
れた作動サイクルに対応して電流が供給される。
ための制御装置がブロック線図で示してある。このアク
チュエータは往復ピストン式内燃機関のシリンダ１０の
ガイス交換弁を操作する働きをする。この場合、アクチ
ュエータ１の電磁石４，５は往復ピストン式内燃機関の
制御および電流供給装置１１を介して制御され、設定さ
れた作動サイクルに対応して電流が供給される。
【００２３】ガス交換弁の個々の電磁式アクチュエータ
を制御するために、電子式制御装置１１はアクセルペダ
ル１２を介して運転者の所望する負荷を設定し、適当な
センサを介して他の運転パラメータを設定する。この運
転パラメータは例えばエンジン回転数ｎ、エンジン温度
τ、制御装置の“快適性”に応じて例えば吸気管圧力等
のような運転に関係する他のパラメータである。
を制御するために、電子式制御装置１１はアクセルペダ
ル１２を介して運転者の所望する負荷を設定し、適当な
センサを介して他の運転パラメータを設定する。この運
転パラメータは例えばエンジン回転数ｎ、エンジン温度
τ、制御装置の“快適性”に応じて例えば吸気管圧力等
のような運転に関係する他のパラメータである。
【００２４】戻しばねのばね特性曲線の推移（経過、変
化）に適合させるためにそれぞれの受け止め電磁石への
電流供給の変化を一定に設定することは基本的には可能
であるが、このような電子式制御装置は、それぞれの受
け止め保持磁石への電流供給時のその都度の電流変化
を、電流変化のための設定された目標値と比較し、偏差
が認められたときに修正介入することができる。前述の
ように、長い運転時間の後で、摩耗によってあるいは温
度変化や潤滑剤粘度変化等のために、戻しばねと磁力と
の間の力の比が変化し、磁力が大きくなるので、基本調
節に逆らってアーマチュアは意図した当接速度よりも速
い速度で受け止め電磁石の極面に当接する。この場合、
電動システムであり、かつアーマチュアの運動速度の変
化が電流推移で認められるので、電流推移の実際値を検
出し、設定された目標値と比較することにより（ここで
は、電子制御装置１１の特別に記入した目標−実際−比
較器１３によって示してある）、偏差が認められる場合
には、設定された受け止め電流Ｉmax の高さでかつｔA
とｔB の間の受け止め相間の変化に関連して電流を供給
することができる。
化）に適合させるためにそれぞれの受け止め電磁石への
電流供給の変化を一定に設定することは基本的には可能
であるが、このような電子式制御装置は、それぞれの受
け止め保持磁石への電流供給時のその都度の電流変化
を、電流変化のための設定された目標値と比較し、偏差
が認められたときに修正介入することができる。前述の
ように、長い運転時間の後で、摩耗によってあるいは温
度変化や潤滑剤粘度変化等のために、戻しばねと磁力と
の間の力の比が変化し、磁力が大きくなるので、基本調
節に逆らってアーマチュアは意図した当接速度よりも速
い速度で受け止め電磁石の極面に当接する。この場合、
電動システムであり、かつアーマチュアの運動速度の変
化が電流推移で認められるので、電流推移の実際値を検
出し、設定された目標値と比較することにより（ここで
は、電子制御装置１１の特別に記入した目標−実際−比
較器１３によって示してある）、偏差が認められる場合
には、設定された受け止め電流Ｉmax の高さでかつｔA
とｔB の間の受け止め相間の変化に関連して電流を供給
することができる。
【００２５】目標−実際−比較器１３で固定設定された
目標値の代わりに、目標値曲線群を設定することができ
る。この目標値曲線群はそれぞれの運転個所に依存して
制御装置１１の範囲内の目標−実際−比較のために用い
られる。
目標値の代わりに、目標値曲線群を設定することができ
る。この目標値曲線群はそれぞれの運転個所に依存して
制御装置１１の範囲内の目標−実際−比較のために用い
られる。
【図１】ガス交換弁を操作するための電磁式アクチュエ
ータを示す図である。
ータを示す図である。
【図２】アーマチュア変位に対する戻しばねの力の変化
と磁力の変化を示すグラフである。
と磁力の変化を示すグラフである。
【図３】受け止め電流を普通に制御するときの時間に対
するコイル電流とアーマチュア変位の変化を示すグラフ
である。
するコイル電流とアーマチュア変位の変化を示すグラフ
である。
【図４】本発明による方法に従って電流を供給するとき
の、時間に対するコイル電流とアーマチュア変位の変化
を示すグラフである。
の、時間に対するコイル電流とアーマチュア変位の変化
を示すグラフである。
【図５】ガス交換弁用の電磁式アクチュエータを制御す
るためのブロック線図である。
るためのブロック線図である。
１ アクチュエータ ２ 操作部材（ガス交換弁） ３ アーマチュア ４，５ 電磁石 ６，７ 戻しばね ８ 極面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミッヒヤエル・シヤイビッツ ドイツ連邦共和国、52068 アーヒエン、 ウアイセンブルガーストラーセ、14
Claims (3)
- 【請求項１】 操作部材を備えた電磁式アクチュータを
操作するための方法であって、このアクチュエータが少
なくとも１個の電磁石と、操作部材に連結されたアーマ
チュアを備え、このアーマチュアが、電磁石に電流を供
給するときに戻しばねの力に抗して電磁石の極面の方へ
移動可能であり、かつこの極面に接触可能である、方法
において、発生する磁力の時間的な経過が少なくとも、
極面に対するアーマチュアの近接の最終相で、ばね特性
曲線の経過にほぼ一致するように、電磁石への電流の供
給が制御され、この場合しかし、磁力が少なくともこの
運動範囲において戻しばねの力よりも大きいことを特徴
とする方法。 - 【請求項２】 投入の後で、設定可能な時間ＴA ≦０の
間、電流供給が設定可能な値Ｉmax に一定に保持され、
その後少なくとも時点ｔA からばね特性曲線の経過に比
例して減らされ、極面に対するアーマチュアの当接の予
期される時点ｔB から、保持電流ＩH の高さに減らされ
ることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 切換えサイクルにおいて電流供給の時間
的な経過が少なくとも周期的に実際値として検出され、
設定された目標値の経過と比較され、偏差がある場合、
次の切換えサイクルのために変更されることを特徴とす
る請求項１または２記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19640659:5 | 1996-10-02 | ||
| DE19640659A DE19640659B4 (de) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | Verfahren zur Betätigung eines elektromagnetischen Aktuators mit Beeinflussung des Spulenstroms während der Ankerbewegung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10144522A true JPH10144522A (ja) | 1998-05-29 |
Family
ID=7807682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9268709A Pending JPH10144522A (ja) | 1996-10-02 | 1997-10-01 | アーマチュア運動中コイル電流を加減して電磁式アクチュエータを操作する方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5905625A (ja) |
| JP (1) | JPH10144522A (ja) |
| DE (1) | DE19640659B4 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19807875A1 (de) * | 1998-02-25 | 1999-08-26 | Fev Motorentech Gmbh | Verfahren zur Regelung der Ankerauftreffgeschwindigkeit an einem elektromagnetischen Aktuator durch extrapolierende Abschätzung der Energieeinspeisung |
| DE19821548C2 (de) * | 1998-05-14 | 2000-05-31 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines elektromagnetischen Ventils |
| DE19836297B4 (de) * | 1998-08-11 | 2008-01-03 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren zur Bewegungssteuerung eines Ankers eines elektromagnetischen Aktuators zur Betätigung eines Gaswechsel-Hubventiles einer Brennkraftmaschine |
| EP0973178B1 (de) * | 1998-07-17 | 2004-09-29 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Bewegungssteuerung eines Ankers eines elektromagnetischen Aktuators |
| DE19832196A1 (de) * | 1998-07-17 | 2000-01-20 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren zur Reduzierung der Auftreffgeschwindigkeit eines Ankers eines elektromagnetischen Aktuators |
| DE19834213B4 (de) * | 1998-07-29 | 2005-05-12 | Siemens Ag | Verfahren zum Steuern eines elektromechanischen Stellgeräts |
| DE19908899B4 (de) * | 1998-12-03 | 2007-09-13 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Elektromagnetventil |
| DE19920181A1 (de) * | 1999-05-03 | 2000-11-09 | Fev Motorentech Gmbh | Verfahren zur Regelung der Ankerauftreffgeschwindigkeit an einem elektromagnetischen Aktuator durch eine kennfeldgestützte Regelung der Bestromung |
| DE50014482D1 (de) * | 1999-06-18 | 2007-08-23 | Siemens Ag | Verfahren zum steuern eines elektromechanischen stellantriebs |
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| USD620554S1 (en) | 2004-02-20 | 2010-07-27 | Sloan Valve Company | Enclosure for automatic bathroom flusher |
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| US9695579B2 (en) | 2011-03-15 | 2017-07-04 | Sloan Valve Company | Automatic faucets |
| MX346610B (es) | 2011-03-15 | 2017-03-27 | Sloan Valve Co | Grifos automáticos. |
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1996
- 1996-10-02 DE DE19640659A patent/DE19640659B4/de not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-09-30 US US08/941,648 patent/US5905625A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-10-01 JP JP9268709A patent/JPH10144522A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19640659A1 (de) | 1998-04-09 |
| DE19640659B4 (de) | 2005-02-24 |
| US5905625A (en) | 1999-05-18 |
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