WO2007134574A1 - Elektromotorische einrichtung zur betätigung von gaswechselventilen - Google Patents

Elektromotorische einrichtung zur betätigung von gaswechselventilen Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to an electromotive device for actuating gas exchange valves on internal combustion engines.
  • DE 101 42670 C1 recommends an electromechanical actuator for a valve drive, the design of which is intended to solve the "soft landing problem" by, among other things, increasing the distance between the armature and the pole face of the electromagnets In addition, current-free holding in the end positions is not possible, which leads to an increase in the power loss.
  • DE 101 25767 C1 also contains a solution with which the reliability of a gas exchange valve drive is to be increased.
  • the proposed construction of an arrangement with annular magnets on the one hand little space-saving and on the other hand consuming in the production.
  • US Pat. Nos. 5,331,931 and 5,873,335 show electromotive valve controls of an internal combustion engine in which the rotational movement of an engine drives a valve cam or a cam cylinder for moving the valve stem.
  • the proposed solutions include, i.a. the disadvantage of also in the end points of the valve stem movement necessary and electrically applied holding forces for open or closed holding the valve.
  • an energy-saving operation of the valve control is not possible.
  • at least the solution with the cam cylinder is exposed to a particularly high wear.
  • EP 1 144813 B1 proposes a valve movement generated electrically by a segment motor. Again, it is a complex and expansive construction. An additional disadvantage is that a stable stop is provided for stably holding the valve in the end position. In this way a valve clearance compensation with implicit means of valve control is prevented - additional modules for compensation are necessary.
  • the essence of the invention also in the embodiment of the actuator by means of reluctance motor with a particularly low ratio of power loss to possible acceleration of the valve stems to be controlled.
  • the reluctance motor as a motor with a rotor of particularly small diameter not only a small space requirement is achieved, but also a very low moment of inertia, whereby the already mentioned high acceleration results. Even for the lowest possible energy consumption is the low-mass design of the reluctance motor as the core of the electromotive device according to the invention for the actuation of gas exchange valves.
  • the above-mentioned embodiment of the reluctance motor also allows the arrangement of the device according to the invention transversely to the motor longitudinal axis, whereby the possibility is opened to arrange several devices for actuating a plurality of gas exchange valves next to one another, without coming to a lack of space.
  • the claimed electromotive device for actuating gas exchange valves for holding the end positions no additional holding devices needed, but by the reluctance motor and associated spring elements a low-energy persistence in the end positions is achieved. This also allows a significant energy savings in the operation of the electromotive device for actuating gas exchange valves.
  • An important component of the essence of the invention is also the ability to compensate for the selected arrangement, a temperature and wear-related valve clearance by influencing the control current of the reluctance motor.
  • the electromotive device for actuating gas exchange valves allows in the same way the largely free adjustment of Ventilhubkurven and the realization of partial strokes. This is particularly beneficial for the soft-
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a reluctance motor as a rotary actuator of the electromotive device according to the invention for the actuation of
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the electromotive device according to the invention for actuating gas exchange valves on a cylinder of an internal combustion engine, including a plan view and a sectional view, and FIG
  • Hg.3 a schematic diagram of the electromotive device according to the invention for actuating gas exchange valves on two adjacent cylinders of an internal combustion engine - a plan view and a sectional view including.
  • a reluctance motor 1 used according to the invention has an iron rotor, which consists of a rotor shaft 2 and alternatingly magnetized permanent magnets 3.
  • a composed of magnetic plates stator 4 of the reluctance motor 1 has poles 5, between which windings 6 are located.
  • Stator bores 7 serve for fastening the reluctance motor 1.
  • a lever 8 is arranged on the rotor shaft 2 of the reluctance motor 1 which serves as a rotary actuator, the lever having its off-axis end pressing against the valve stem end 9 of a gas exchange valve 12 belonging to the cylinder 11 of an internal combustion engine.
  • a predetermined actuation of the gas exchange valve 12 takes place in the sense of a controlled opening or equally controlled closing by release of the valve stem end 9.
  • the necessary closing force is applied by a spring 13 acting on the valve stem end 9.
  • the electromotive device according to the invention for the actuation of gas exchange valves can be energetically optimized by the arrangement of another spring, since the overall system then represents a spring-mass oscillator.
  • the reluctance motor 1 arranged transversely to the longitudinal axis of the engine in a slender design occupies only a small space as a rotary actuator for actuating the gas exchange valve 12 - in accordance with its mode of action following the reluctance principle, an energy-saving valve actuation is added as a further advantage.
  • Particularly advantageous electromotive device acts for the actuation of gas exchange valves, if in accordance with another embodiment.
  • 3 is designed to actuate adjacent valves of two cylinders of an internal combustion engine.
  • Gem.3 is in turn a reluctance motor 1 for actuating two gas exchange valves 12 and 18 are present, which are located in two cylinders 10 and 16 with pistons 11 and 17.
  • a double lever 14th attached, the ends of each of which the valve stem ends 9 and 15 of the two gas exchange valves 12 and 18 can act on actuation forces.
  • the springs 9 and 19 provide the closing forces for the gas exchange valves 12 and 18th
  • the reluctance motors 1 of the electromotive device according to the invention for actuating gas exchange valves are actuated in a single phase.
  • the single-phase control allows the execution of a valve lift without reversal of the current, during the flight phase, a lowering of the current through the reluctance motors 1 is advantageous. This also contributes to a low-loss valve drive by the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen an Verbrennungsmotoren, die einen rotatorischen Aktuator aufweist, der über eine Hebelanordnung Kräfte auf ein oder mehrere Ventilschaftenden von einem oder mehreren Gaswechselventilen ausübt. Der rotatorische Aktuator ist dabei als Reluktanzmotor ausgeführt, der einen zylindrischen eisernen Rotor besitzt, auf dessen Umfang alternierend magnetisierte Permanentmagnetsegmente angeordnet sind. Vorzugsweise ist der mittlere Winkelabstand der Pole des Stators des Reluktanzmotors etwa gleich dem mittleren Winkelabstand der Permanentmagnetsegmente des Rotors. Die von der Hebelanordnung betätigten Ventilschaftenden sind vorzugsweise zu Gaswechselventilen eines Zylinders eines Verbrennungsmotors zugeordnet, deren Öffnungszeiten sich nicht überschneiden, oder gehören zu GaswechselventiIen unterschiedlicher Zylinder. Der Reluktanzmotor ist vorteilhaft einphasig ausgeführt. Die Einrichtung ermöglicht einen Ventilspielausgleich der Gaswechselventile durch Steuerung des Aktuatorstromes sowie die Ausführung von Teilhüben. Die elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen ist raumsparend, energie- und verschleißarm sowie in bestimmtem Arbeitspositionen selbsthaltend.

Description

Elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen
Die Erfindung betrifft eine elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen an Verbrennungsmotoren.
Zur Ansteuerung benannter Ventile existiert eine Vielzahl technischer Lösungen, deren Gemeinsamkeiten im Vorhandensein von Anordnungen bestehen, deren beweglicher Teil die Ventilschäfte der Gaswechselventile in die gewünschten Positionen beim Gaseinlass- oder -ausstoß befördert. Hierbei werden an diese Anordnungen eine Reihe von Anforderungen gestellt, die die Exaktheit der Bewegungsabläufe, deren möglichst sanfte Beendigung in den Endpunkten (Soft-Landing-Problem) sowie eine möglichst hohe Stellgeschwindigkeit betreffen. Daneben sollen die Anordnungen zur Ventilbetätigung möglichst geringen Bauraum in Anspruch nehmen, energiearmen Betrieb ermöglichen, hohe Zuverlässigkeit garantieren und im Aufbau unkompliziert sein. Die bekannten Anordnungen entsprechen diesen Forderungen in unterschiedlicher Weise jeweils in Teilbereichen.
In der DE 19735375 C1 und DE 19744714 C1 werden elektromagnetische Aktua- toren zum betätigen eines Gaswechselventils vorgeschlagen, deren Läufer (Anker), welche Kraft auf das Gaswechselventil ausüben, durch Elektromagneten in den Endlagen des Hubes gehalten werden und durch Federn von einer Endlage zur anderen bewegt werden. Nachteilig an diesen Anordnungen ist, dass die läuferposi- tionsabhängigen Kraftkurven eines Elektromagneten starke Nichtlinearitäten aufweisen, was insbesondere beim „Soft-Landing" durch starken Kraftanstieg Probleme verursacht. Weiterhin sind die vorgeschlagenen Anordnungen nicht oder nur bedingt in der Lage, Teilhübe auszuführen als auch das während des Betriebes sich ändernde Ventilspiel auszugleichen.
Die DE 101 42670 C1 empfiehlt einen elektromechanischen Aktuator für einen Ventil-trieb, dessen Konstruktion das „Soft-Landing-Problem" u.a. durch einen vergrößerten Abstand zwischen Anker und Polfläche der Elektromagnete lösen soll. Unabhängig von der tatsächlichen Tauglichkeit der Lösung besitzt diese durch ihren rotationssymmetrischen Aufbau eine ungünstige Ausnutzung des vorhandenen Bauraumes. Weiterhin ist ein stromloses Halten in den Endlagen nicht möglich, was zu einer Erhöhung der Verlustleistung führt.
Eine weitere Lösung wird in der DE 101 26211 A1 vorgeschlagen. Diese Lösung soll zwar eine Verbesserung der Zuverlässigkeit durch konstruktiv bedingte Minderung von Reibung und Verschleiß bewirken, der rotationssymmetrische Aufbau bewirkt aber wiederum eine ungünstige Ausnutzung des vorhandenen Bauraumes, der durch die Vielzahl übereinander angeordneter Magnete noch verschlechtert wird.
Auch die DE 101 25767 C1 beinhaltet eine Lösung, mit der die Zuverlässigkeit eines Gaswechselventilantriebes gesteigert werden soll. Der dazu vorgeschlagene Aufbau einer Anordnung mit ringförmigen Magneten ist einerseits wenig raumsparend und andererseits aufwendig in der Fertigung.
Neben den auf linearer Bewegung basierenden elektrischen Ventilsteuerungen existieren Lösungen, bei denen elektrisch generierte rotatorische Bewegungen zur Ventilbewegung genutzt werden.
So werden beispielsweise in den US-Patentschriften US 5331 931 C und US 5873335 C elektromotorisch wirkende Ventilsteuerungen eines Verbrennungsmotors gezeigt, bei denen die Drehbewegung eines Motors einen Ventilnocken bzw. einen Kurvenzylinder zur Bewegung des Ventilschaftes antreiben. In den vorgeschlagenen Lösungen verbirgt sich jedoch u.a. der Nachteil der auch in den Endpunkten der Ventilschaftbewegung notwendigen und elektrisch aufzubringenden Haltekräfte zum Offen- bzw. Geschlossenhalten des Ventils. Damit ist ein energiesparender Betrieb der Ventilsteuerung nicht möglich. Überdies ist mindestens die Lösung mit dem Kurvenzylinder einem besonders hohen Verschleiß ausgesetzt.
Auch in der EP 1 144813 B1 wird eine elektrisch durch einen Segmentmotor erzeugte Ventilbewegung vorgeschlagen. Auch hier handelt es sich um eine aufwendige und raumgreifende Konstruktion. Ein zusätzlicher Nachteil besteht darin, dass zum stabilen Halten des Ventils in Endlage ein fester Anschlag vorhanden ist. Auf diese Weise wird ein Ventilspielausgleich mit impliziten Mitteln der Ventilsteuerung verhindert - zusätzliche Baugruppen zum Ausgleich sind notwendig.
Aus den Nachteilen der bekannten Lösungen ergibt sich daher die Aufgabe, eine elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen zu entwickeln, die eine einfache, verschleißarme und wenig Raum beanspruchende Konstruktion aufweist und in ihrer Funktion eine möglichst exakte Vorherbestim- mung oder Steuerung des Betätigungsweges ermöglicht. Außerdem sollte die zu entwickelnde elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechsel ventilen einen energiesparenden Betrieb ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch die Gestaltung der elektromotorischen Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen gemäß den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. In den zugehörigen Unteransprüchen werden besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung beansprucht.
Dabei besteht das Wesen der Erfindung auch in der Ausgestaltung der Betätigungseinrichtung mittels Reluktanzmotor mit besonders geringem Verhältnis von Verlustleistung zu möglicher Beschleunigung der zu steuernden Ventilschäfte. Durch eine Gestaltung des Reluktanzmotors als Motor mit einem Läufer besonders geringen Durchmessers wird nicht nur ein kleiner Raumbedarf erreicht, sondern auch ein sehr geringes Trägheitsmoment, wodurch die bereits erwähnte hohe Beschleunigung resultiert. Auch für einen möglichst geringen Energiebedarf ist die massearme Gestaltung des Reluktanzmotors als Kernstück der erfindungsgemäßen elektromotorischen Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen.
Weiterhin ist es erfindungswesentlich, dass die bereits erwähnte Ausgestaltung des Reluktanzmotors die ebenfalls erfindungsgemäße Anordnung der Einrichtung quer zu Motorlängsachse ermöglicht, wodurch die Möglichkeit eröffnet wird, mehrere Einrichtungen zur Betätigung mehrerer Gaswechselventile nebeneinander anzuord- nen, ohne in Raumnot zu kommen. Ebenso ist es erfindungsgemäß möglich, mit einer einzelnen elektromotorischen Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen jeweils mehrere Gaswechselventile entweder des gleichen oder eines benachbarten Zylinders zu betätigen, wodurch der Hardwareaufwand zur Steuerung der Gaswechselventile eines Verbrennungsmotors erheblich verringert, ggf. nahezu halbiert wird.
Ebenfalls von besonderer Bedeutung für die Erfindung ist es, dass die beanspruchte elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen zum Halten der Endlagen keine zusätzlichen Haltevorrichtungen benötigt, sondern durch den Reluktanzmotor und beigeordnete Federelemente ein energiearmes Verharren in den Endlagen erreicht wird. Auch hierdurch wird eine bedeutende Energieersparnis beim Betrieb der elektromotorischen Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen ermöglicht.
Für den Fall der Betätigung nur jeweils eines Gaswechselventils ist eine desmodro- mische Ventilsteuerung möglich. Die klassische Ventilüberschneidung bleibt durch das Wirken der Erfindung unberührt.
Wichtiger Bestandteil des Wesens der Erfindung ist auch die Möglichkeit, durch die gewählte Anordnung ein temperatur- und verschleißbedingtes Ventilspiel durch die Beeinflussung des Steuerstroms des Reluktanzmotors auszugleichen.
Die elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen erlaubt auf die gleiche Weise die weitestgehend freie Einstellung von Ventilhubkurven und die Realisierung von Teilhüben. Dies ist insbesondere von Vorteil für das Soft-
Landing und die Gemischaufbereitung, indem z.B. bei geringer Ventilöffnung durch die dann auftretende besonders hohe Einströmgeschwindigkeit eine sehr gute Durchmischung von Kraftstoff und Verbrennungsluft eintritt. Die Möglichkeit der Teilhübe reduziert die Gaswechselarbeit, was deutlich zur Effizienzerhöhung des Verbrennungsmotors beiträgt.
Schließlich lässt sich durch die schlanke Auslegung des rotationssymmetrischen Teils der elektromotorischen Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen eine sehr geringe Bauhöhe gegenüber bekannten Ventiltriebskomponenten erreichen.
Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen die zugehörigen Zeichnungen in
Fig. 1 : eine Prinzipskizze eines Reluktanzmotors als rotatorischer Aktuator der erfindungsgemäßen elektromotorischen Einrichtung zur Betätigung von
Gaswechselventilen ,
Rg. 2: eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen elektromotorischen Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen an einem Zylinder eines Verbren- nungsmotors - eine Draufsicht und eine Schnittdarstellung beinhaltend - und
Hg.3 eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen elektromotorischen Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen an zwei benachbarten Zylindern eines Verbrennungsmotors - eine Draufsicht und eine Schnittdarstellung beinhaltend. Gemäß Fig. 1 weist ein erfinduπgsgemäß verwendeter Reluktaπzmotor 1 einen eisernen Rotor auf, der aus einer Rotorwelle 2 und alternierend magnetisierten Permanentmagneten 3 besteht. Ein aus Magnetblechen zusammengesetzter Stator 4 des Reluktanzmotors 1 weist Pole 5 auf, zwischen denen sich Wicklungen 6 befin- den. Statorbohrungen 7 dienen zur Befestigung des Reluktanzmotors 1.
In Fig. 2 wird die erfindungsgemäße elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen an einem Zylinder 10 eines Verbrennungsmotors gezeigt. Dabei ist an der Rotorwelle 2 des als rotatorischen Aktuator dienenden Reluktanz- motors 1 ein Hebel 8 angeordnet, dessen achsfernes Ende auf das Ventilschaftende 9 eines zum Zylinder 11 eines Verbrennungsmotors gehörenden Gaswechselventi- les 12 drückt.
Entsprechend der dem Reluktanzmotor 1 zugeführten Stromverläufe erfolgt also eine vorbestimmte Betätigung des Gaswechselventiles 12 im Sinne einer gesteuerten Öffnung bzw. eines ebenso gesteuerten Schließens durch Freigabe des Ventilschaftendes 9. Dabei wird durch eine auf das Ventilschaftende 9 wirkende Feder 13 die notwendige Schließkraft aufgebracht.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann die erfindungsgemäße elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen durch die Anordnung einer weiteren Feder energetisch optimiert werden, da sich das Gesamtsystem dann als Feder-Masse-Schwinger darstellt.
Der quer zur Motorlängsachse in schlanker Ausführung angeordnete Reluktanzmotor 1 nimmt als rotatorischer Aktuator zur Betätigung des Gaswechselventils 12 nur geringen Raum ein - entsprechend seiner dem Reluktanzprinzip folgenden Wirkungsweise kommt als weiterer Vorteil eine energiesparende Ventilbetätigung hinzu.
Besonders vorteilhaft wirkt die erfindungsgemäße elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen, wenn sie in einem weiteren Ausführungsbeispiel gem. Fig.3 zur Betätigung von benachbarten Ventilen zweier Zylinder eines Verbrennungsmotors ausgeführt ist.
Gem. Fig.3 ist wiederum ein Reluktanzmotor 1 zur Betätigung zweier Gaswechselventile 12 und 18 vorhanden, die sich in zwei Zylindern 10 und 16 mit Kolben 11 und 17 befinden. An der Rotorwelle 2 des Reluktanzmotors 1 ist ein Doppelhebel 14 angebracht, dessen Enden jeweils die Ventilschaftenden 9 und 15 der zwei Gaswechselventile 12 und 18 mit Betätigungskräften beaufschlagen können. Die Federn 9 und 19 liefern die Schließkräfte für die Gaswechselventile 12 und 18.
Der besondere Vorteil der Anordnung des zweiten Ausführungsbeispiels ist die durch nur einen rotatorischen Aktuator mögliche Betätigung von zwei Gaswechsel¬ ventilen. Hierdurch tritt neben die reine Bauraumerspamis auch eine erhebliche Einsparung an Material-, Fertigungs- und Montageaufwand.
Die Reluktanzmotoren 1 der erfindungsgemäßen elektromotorischen Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen werden einphasig angesteuert. Das bietet den Vorteil, dass eine sehr einfache Ansteuerung möglich wird: Die einphasige Ansteuerung ermöglicht die Ausführung eines Ventilhubes ohne Umkehrung des Stromes, wobei während der Flugphase eine Absenkung des Stromes durch der Reluktanz- motoren 1 vorteilhaft ist. Auch dies trägt zu einem verlustarmen Ventilantrieb durch die Erfindung bei.
Liste der Bezugs- und Formelzeichen
1 Reluktanzmotor
2 Rotorwelle
3 Permanentmagnet
4 Stator
5 Pol
6 Wicklung
7 Statorbohrung
8 Hebel
9 Ventilschaftende
10 Zylinder
11 Kolben
12 Gaswechselventil
13 Feder
14 Doppelhebel
15 Ventilschaftende
16 Zylinder
17 Kolben
18 Gaswechselventil
19 Feder

Claims

Patentansprüche
1. Elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen an Verbrennungsmotoren , 1.1. einen rotatorischen Aktuator aufweisend ,
1.2. der über eine Hebelanordnung (8; 14)
1.3. Kräfte auf ein oder mehrere Ventilschaftende/n (9; 15) von einem oder mehreren Gaswechselventil/en (12; 18) ausübt,
1.4. wobei der rotatorische Aktuator als Reluktanzmotor (1 ) ausgeführt ist, 1.5. der einen zylindrischen eisernen Rotor (2) aufweist,
1.6. auf dessen Umfang alternierend magnetisierte Permanentmagnetsegmente (3) angeordnet sind.
2. Elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen nach Anspruch 1 ,
2.1. bei der der mittlere Winkelabstand der Pole (5) des Stators (4) des Reluktanz¬ motors (1 ) etwa dem mittleren Winkelabstand der Permanentmagnetsegmente (3) des Rotors (2) des Reluktanzmotors (1 ) entspricht.
3. Elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen nach
Anspruch 1 ,
3.1 bei der die von der Hebelanordnung (8; 14) betätigten Ventilschaftenden (9; 15) zu Gaswechselventilen (12; 18) eines Zylinders (10; 16) eines Verbrennungsmotors zugeordnet sind, 3.2. deren Öffnungszeiten sich nicht überschneiden.
4. Elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen nach Anspruch 1 ,
4.1. bei der die von der Hebelanordnung (8; 14) betätigten Ventilschaftenden (9; 15) zu Gaswechselventilen (12; 18) unterschiedlicher Zylinder (10; 16) eines Verbrennungsmotors zugeordnet sind.
5. Elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen nach Anspruch 1 , 5.1 . bei der die Hebelanordnung (8; 14) zusätzliche Verbindungselemente aufweist, die die Betätigung mehrerer Ventilschaftenden (9; 15) gestattet.
6. Elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen nach
Anspruch 1 , 6.1. bei der der Reluktanzmotor (1 ) einphasig ausgeführt ist.
7. Elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen nach
Anspruch 1 ,
7.1. bei der ein Ventilspielausgleich der Gaswechselventile (12; 18) durch Steue¬ rung des Statorstromes des Reluktanzmotors (1 ) erfolgt.
8. Elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen nach
Anspruch 1 , 8.1 . bei der die zu betätigenden Gaswechselventile (12; 18) Teilhübe ausführen.
9. Elektromotorische Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen nach Anspruch 1 ,
9.1. bei der der rotatorische Aktuator quer zur Längsachse des Verbrennungsmotors, dessen Gaswechselventile (12; 18) betätigt werden, angeordnet ist.
10. Verwendung mehrerer elektromotorischer Einrichtungen nach Anspruch 1 , 10.1. bei der die Hebelanordnung (8; 14) zusätzliche Verbindungselemente aufweist, die die Betätigung mehrerer Ventilschaftenden (9; 15) gestattet und
10.2. bei der der rotatorische Aktuator quer zur Längsachse des Verbrennungsmotors, dessen Gaswechselventile (12; 18) betätigt werden, angeordnet ist,
10.3. zur raumsparenden Betätigung der Gaswechselventile mehrzylindriger Verbrennungsmotoren.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009009568A1 (de) 2008-10-20 2010-04-29 Carl Zeiss Smt Ag Optische Baugruppe zur Führung eines EUV-Strahlungsbündels
DE102009034502A1 (de) 2009-07-24 2011-01-27 Carl Zeiss Smt Ag Optische Baugruppe zur Führung eines EUV-Strahlungsbündels
DE102011006100A1 (de) 2011-03-25 2012-09-27 Carl Zeiss Smt Gmbh Spiegel-Array
DE102013201506A1 (de) 2012-02-17 2013-08-22 Carl Zeiss Smt Gmbh Optisches Bauelement
WO2013120926A1 (en) 2012-02-17 2013-08-22 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical component
DE102013206529A1 (de) 2013-04-12 2014-04-24 Carl Zeiss Smt Gmbh Mikroaktuator
DE102013206531A1 (de) 2013-04-12 2014-05-08 Carl Zeiss Smt Gmbh Vorrichtung zur Verlagerung eines Spiegelelements
WO2014140015A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical device
US9116440B2 (en) 2008-10-20 2015-08-25 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical module for guiding a radiation beam
DE102014203189A1 (de) 2014-02-21 2015-08-27 Carl Zeiss Smt Gmbh Spiegel-Array
DE102014203188A1 (de) 2014-02-21 2015-08-27 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur Beleuchtung eines Objektfeldes einer Projektionsbelichtungsanlage

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2180151B1 (de) * 2008-10-24 2013-02-27 Delphi Technologies, Inc. Ventilgetriebeanordnung für einen Verbrennungsmotor
DE102009033585A1 (de) * 2009-07-16 2011-01-20 Festo Ag & Co. Kg Ventil
WO2019130364A1 (en) 2017-12-29 2019-07-04 Carlo Giacone Control, driving and checking system for machine valves

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5968509A (ja) * 1982-10-12 1984-04-18 Mitsubishi Electric Corp エンジンの吸排気弁制御装置
US5331931A (en) * 1986-09-02 1994-07-26 Blish Nelson A Variable intake valve
JPH08177536A (ja) * 1994-12-22 1996-07-09 Tokyo Gas Co Ltd バルブタイミング制御方法及び制御装置
WO2000009865A1 (en) * 1998-08-13 2000-02-24 Ab Dafab A valve device for an internal combustion engine
DE19860451A1 (de) * 1998-12-28 2000-06-29 Heinz Leiber Antrieb für ein Ventil eines Verbrennungsmotors
EP1283581A2 (de) * 2001-08-10 2003-02-12 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Läufer für einen Permanentmagnetmotor
DE10251043A1 (de) * 2002-11-02 2004-05-19 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung zum Betätigen eines Gaswechselventils
WO2004044391A2 (de) * 2002-11-14 2004-05-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Drehaktor-vorrichtung zur hubsteuerung von gaswechselventilen im zylinderkopf einer brennkraftmaschine
EP1426568A1 (de) * 2002-12-05 2004-06-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Elektrisches Ventilbetätigungssystem und -Vorrichtung einer Brennkraftmaschine
GB2401649A (en) * 2003-04-26 2004-11-17 Camcon Ltd Electromagnetic actuator, eg for poppet valves
JP2005069046A (ja) * 2003-08-21 2005-03-17 Mazda Motor Corp エンジンの動弁装置
WO2005057060A2 (en) * 2003-12-12 2005-06-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Valve gear
WO2005071817A1 (de) * 2004-01-23 2005-08-04 Heinz Leiber Segmentmotor
WO2005119019A1 (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 多気筒内燃機関用の動弁装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04314965A (ja) * 1991-02-20 1992-11-06 Nippondenso Co Ltd 点火時期制御装置
US5873335A (en) * 1998-01-09 1999-02-23 Siemens Automotive Corporation Engine valve actuation control system
DE10140461A1 (de) * 2001-08-17 2003-02-27 Bayerische Motoren Werke Ag Drehaktor-Vorrichtung zur Hubsteuerung eines Gaswechselventils im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine
US6755166B2 (en) * 2001-09-17 2004-06-29 Massachusetts Institute Of Technology Electromechanical valve drive incorporating a nonlinear mechanical transformer
DE10221711A1 (de) * 2002-05-16 2003-11-27 Pierburg Gmbh Ventilsystem
JP4158507B2 (ja) * 2002-12-05 2008-10-01 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の弁駆動システム
DE10321966A1 (de) * 2003-05-15 2004-12-16 Minebea Co., Ltd. Elektromotor mit Linearantrieb
DE102004004617A1 (de) * 2004-01-29 2005-09-08 Magnet-Motor Gesellschaft Für Magnetmotorische Technik Mbh Elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5968509A (ja) * 1982-10-12 1984-04-18 Mitsubishi Electric Corp エンジンの吸排気弁制御装置
US5331931A (en) * 1986-09-02 1994-07-26 Blish Nelson A Variable intake valve
JPH08177536A (ja) * 1994-12-22 1996-07-09 Tokyo Gas Co Ltd バルブタイミング制御方法及び制御装置
WO2000009865A1 (en) * 1998-08-13 2000-02-24 Ab Dafab A valve device for an internal combustion engine
DE19860451A1 (de) * 1998-12-28 2000-06-29 Heinz Leiber Antrieb für ein Ventil eines Verbrennungsmotors
EP1283581A2 (de) * 2001-08-10 2003-02-12 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Läufer für einen Permanentmagnetmotor
DE10251043A1 (de) * 2002-11-02 2004-05-19 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung zum Betätigen eines Gaswechselventils
WO2004044391A2 (de) * 2002-11-14 2004-05-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Drehaktor-vorrichtung zur hubsteuerung von gaswechselventilen im zylinderkopf einer brennkraftmaschine
EP1426568A1 (de) * 2002-12-05 2004-06-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Elektrisches Ventilbetätigungssystem und -Vorrichtung einer Brennkraftmaschine
GB2401649A (en) * 2003-04-26 2004-11-17 Camcon Ltd Electromagnetic actuator, eg for poppet valves
JP2005069046A (ja) * 2003-08-21 2005-03-17 Mazda Motor Corp エンジンの動弁装置
WO2005057060A2 (en) * 2003-12-12 2005-06-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Valve gear
WO2005071817A1 (de) * 2004-01-23 2005-08-04 Heinz Leiber Segmentmotor
WO2005119019A1 (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 多気筒内燃機関用の動弁装置
EP1760277A1 (de) * 2004-06-03 2007-03-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Ventiltrieb für mehrzylinder-verbrennungsmotor

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9116440B2 (en) 2008-10-20 2015-08-25 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical module for guiding a radiation beam
DE102009009568A1 (de) 2008-10-20 2010-04-29 Carl Zeiss Smt Ag Optische Baugruppe zur Führung eines EUV-Strahlungsbündels
DE102009034502A1 (de) 2009-07-24 2011-01-27 Carl Zeiss Smt Ag Optische Baugruppe zur Führung eines EUV-Strahlungsbündels
US9791691B2 (en) 2011-03-25 2017-10-17 Carl Zeiss Smt Gmbh Mirror array
DE102011006100A1 (de) 2011-03-25 2012-09-27 Carl Zeiss Smt Gmbh Spiegel-Array
WO2012130768A2 (en) 2011-03-25 2012-10-04 Carl Zeiss Smt Gmbh Mirror array
WO2013120926A1 (en) 2012-02-17 2013-08-22 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical component
DE102013201509A1 (de) 2012-02-17 2013-08-22 Carl Zeiss Smt Gmbh Optisches Bauelement
WO2013120927A2 (en) 2012-02-17 2013-08-22 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical component
US10078271B2 (en) 2012-02-17 2018-09-18 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical component
DE102013201506A1 (de) 2012-02-17 2013-08-22 Carl Zeiss Smt Gmbh Optisches Bauelement
US9804501B2 (en) 2012-02-17 2017-10-31 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical component
WO2014140015A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical device
DE102013206529A1 (de) 2013-04-12 2014-04-24 Carl Zeiss Smt Gmbh Mikroaktuator
DE102013206531A1 (de) 2013-04-12 2014-05-08 Carl Zeiss Smt Gmbh Vorrichtung zur Verlagerung eines Spiegelelements
DE102014203188A1 (de) 2014-02-21 2015-08-27 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur Beleuchtung eines Objektfeldes einer Projektionsbelichtungsanlage
DE102014203189A1 (de) 2014-02-21 2015-08-27 Carl Zeiss Smt Gmbh Spiegel-Array
US9874819B2 (en) 2014-02-21 2018-01-23 Carl Zeiss Smt Gmbh Mirror array
US10409167B2 (en) 2014-02-21 2019-09-10 Carl Zeiss Smt Gmbh Method for illuminating an object field of a projection exposure system

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