DE19723405A1

DE19723405A1 - EM gas exchange valve control method for IC engine

Info

Publication number: DE19723405A1
Application number: DE19723405A
Authority: DE
Inventors: Guenter Prof Dr Schmitz; Franz Prof Dr Pischinger
Original assignee: FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 1998-12-10

Abstract

The method involves maintaining specific distance between an armature (3) and a return spring (5). The armature is coupled with a gas exchange valve (6). The valve is moved by the magnetism of a pair of electromagnets (1,2). The armature is moved with predetermined velocity by the magnetism between the electromagnets.

Description

Zur Betätigung eines Gaswechselventils ist es gemäß DE-A-30 24 109 bekannt, dieses mit einem elektromagneti schen Aktuator zu versehen. Dieser Aktuator besteht im we sentlichen aus zwei mit Abstand zueinander angeordneten Elektromagneten, deren Polflächen gegeneinander gerichtet sind. Zwischen den beiden Polflächen ist ein mit dem zu betätigenden Gaswechselventil verbundener Anker angeord net, der entsprechend der abwechselnden Bestromung der Elektromagneten gegen die Kraft von Rückstellfedern hin und her bewegbar ist. In der jeweiligen Endstellung des zu betätigenden Gaswechselventils (Schließstellung oder Öff nungsstellung) kommt der Anker an der Polfläche des je weils haltenden Magneten zur Anlage und wird für die Dauer der Bestromung an der Polfläche anliegend gehalten. Im Ru hezustand befindet sich der Anker in einer durch die Gleichgewichtslage der beiden gegeneinander wirkenden Rückstellfedern in einer Mittellage zwischen den Polflä chen der beiden Elektromagneten.To operate a gas exchange valve, it is according to DE-A-30 24 109 known, this with an electromagnetic to provide actuator. This actuator consists of substantial of two spaced apart Electromagnets with their pole faces facing each other are. Between the two pole faces is one with the actuating gas exchange valve connected anchor arranged net, which corresponds to the alternating energization of the Electromagnets against the force of return springs and is movable here. In the respective end position of the actuating gas exchange valve (closed position or opening position) the anchor comes to the pole face of each because holding magnets to the system and will last for a long time the current is held against the pole face. In Ru The anchor is in a state through which Equilibrium position of the two counteracting Return springs in a middle position between the pole surfaces chen of the two electromagnets.

Soll der Anker im Betrieb aus einer Endstellung in die an dere bewegt werden, dann wird am haltenden Elektromagneten die Stromzufuhr abgeschaltet, so daß der Anker zusammen mit dem Gaswechselventil durch die Kraft der zugehörigen Rückstellfeder in Richtung auf die Mittellage bewegt wird. Wird dann am fangenden Elektromagneten die Stromzufuhr eingeschaltet, gelangt der Anker in den Einflußbereich des Magnetfeldes des fangenden Elektromagneten und wird dann durch die auf ihn wirkende Magnetkraft gegen die Kraft der anderen Rückstellfeder in die andere Endposition geführt. Beim Auftreffen des Ankers auf die Polfläche des fangenden Magneten entsteht ein entsprechendes Geräusch, das in sei ner Stärke abhängig ist von der Größe der Auftreffge schwindigkeit. Zugleich besteht die Gefahr des sogenannten Ankerprellens, was beispielsweise beim Schließen des Gas wechselventil dazu führen kann, daß das Gaswechselventil nach der Anlage am Ventilsitz noch einmal kurzzeitig öff net. Durch eine entsprechende Führung der Bestromung der jeweils fangenden Elektromagneten ist es möglich, die Auf treffgeschwindigkeit zu reduzieren, wobei jedoch die Auf treffgeschwindigkeit immer noch so hochbemessen sein muß, daß der Anker auch sicher gefangen, d. h. sicher an der Polfläche zur Anlage kommt.If the anchor is in operation from an end position to the which are moved, then the holding electromagnet the power is turned off so that the armature is together with the gas exchange valve by the force of the associated Return spring is moved towards the middle position. Then the power supply to the capturing electromagnet switched on, the anchor comes into the sphere of influence of the Magnetic field of the catching electromagnet and then by the magnetic force acting on it against the force of the other return spring in the other end position. When the anchor hits the pole face of the trap Magnets create a corresponding noise that is in The strength depends on the size of the target dizziness. At the same time, there is a risk of the so-called Anchor bouncing, for example when closing the gas change valve can cause the gas exchange valve after the system has been seated on the valve seat, open briefly again net. By appropriate management of the energization of the each catching electromagnet it is possible to open the to reduce the impact speed, however, the on hitting speed must still be so high, that the anchor is also caught safely, d. H. sure at the Pole face comes to rest.

Um die nicht zu vermeidenden Auftreffgeräusche zu minimie ren, wird für derartige elektromagnetische Ventiltriebe eine Auftreffgeschwindigkeit für den Anker in der Größen ordnung von weniger als 0,1 m/s gefordert. Derart kleine Auftreffgeschwindigkeiten sind auch unter realen Betriebs bedingungen mit allen damit verbundenen stochastischen Schwankungen sicher zu stellen, was jedoch einen hohen schaltungstechnischen Aufwand erfordert. Bei Fahrzeugmoto ren genügen allein schon über Fahrbahnunebenheiten oder andere Anregungen in der letzten Annäherungsphase ein plötzliches Abfallen des Ankers zu bewirken, falls die Ma gnetkraft genau an dem Kraftbedarf orientiert ist, der für diese minimale Auftreffgeschwindigkeit gefordert ist. Ein Restgeräusch läßt sich jedoch nicht vermeiden.To minimize the unavoidable impact noises ren, is for such electromagnetic valve trains an impact speed for the anchor in sizes order of less than 0.1 m / s is required. So small Impact speeds are also under real operating conditions conditions with all associated stochastic To ensure fluctuations, but what a high circuitry required. At vehicle moto are enough just about bumps in the road or other suggestions in the final approximation phase cause the anchor to drop suddenly if the ma gnetkraft is exactly oriented to the power requirement for this minimum impact speed is required. A However, residual noise cannot be avoided.

Die Erfindung schlägt zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zur Betätigung eines Gaswechselventils an einer Hubkolben brennkraftmaschine vor, bei dem ein mit dem Gaswechselven til in Verbindung stehender Anker gegen die Kraft von Rückstellfedern von den Magnetfeldern zweier im Abstand zueinander angeordneten, in ihrer Bestromung steuerbaren und mit ihren Polflächen gegeneinandergerichteten Elektro magneten hin und her bewegt wird, bei dem ferner auf den Anker jeweils bei Erreichen des Nahbereichs der Polfläche des fangenden Elektromagneten eine Kraftwirkung auf ge bracht wird, die die Kraftwirkung der dem fangenden Elek tromagneten zugeordneten Rückstellfeder erhöht und die so bemessen ist, daß der Punkt des Kräftegleichgewichtes zwi schen der auf den Anker wirkenden anziehenden Magnetkraft des Elektromagneten einerseits und den auf den Anker wir kenden erhöhten Rückstellkräften andererseits für den An ker kurz vor seiner Anlage an der Polfläche liegt und da nach die Bestromung des fangenden Elektromagneten so ge steuert wird, daß der Anker mit einer vorgebbaren Ge schwindigkeit die Polfläche erreicht. Je nach Konzeption kann hierbei vorgesehen werden, daß der Anker mit einer ganz geringen Geschwindigkeit, sogar mit der Geschwindig keit nahe "Null" auf die Polfläche auftrifft und beim Auf treffen die Bestromung des fangenden Elektromagneten so erhöht wird, daß eine ausreichende Haltekraft gegeben ist. In einer anderen Konzeption kann vorgesehen werden, daß der Anker nicht auf die Polfläche des fangenden Elektroma gneten unmittelbar auftrifft, sondern von einem entspre chend ausgerichteten Magnetfeld aufgefangen wird, wobei dieses Magnetfeld so positioniert ist, daß zumindest das Gaswechselventil in seiner Schließstellung durch Magnet kräfte gehalten wird.The invention proposes a method for solving the problem for actuating a gas exchange valve on a reciprocating piston Internal combustion engine in front, in which one with the gas exchange ven til related anchor against the force of Return springs from the magnetic fields of two at a distance arranged to each other, controllable in their energization and with their pole faces facing each other electro magnet is moved back and forth, in addition to the Anchor each time the near area of the pole face is reached of the catching electromagnet a force effect on ge is brought, which the force effect of the catching Elek tromagnet assigned return spring increased and so is dimensioned that the point of the equilibrium of forces between the attractive magnetic force acting on the armature of the electromagnet on the one hand and the one on the anchor we on the other hand increased restoring forces for the employee ker lies just before it touches the pole face and there after energizing the capturing electromagnet so ge controls that the anchor with a predetermined Ge speed reaches the pole face. Depending on the concept can be provided here that the anchor with a very slow speed, even at high speed speed hits "0" on the pole face and during opening hit the energizing of the catching electromagnet so is increased that there is sufficient holding force. In another conception it can be provided that the anchor does not hit the pole face of the trapping electroma met immediately, but from an equivalent is aligned aligned magnetic field, wherein this magnetic field is positioned so that at least that Gas exchange valve in its closed position by magnet forces are maintained.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die die Kraftwirkung der Rückstellfeder erhöhende Kraftwirkung durch Federkraft aufgebracht wird. Diese Verfahrensweise stellt die einfachste Verwirklichung dar, da sie über mechanische Systeme bewerkstelligt werden kann, so beispielsweise durch eine Entkopplung der beiden Rückstellfedern zumindest in der Ventilschließstellung, durch einen in seiner Kennlinie zumindest im Endbereich progressiv ausgelegten Kraft-Weg-Verlauf der Rückstellfe dern oder auch durch das Aufbringen einer zusätzlichen Fe derkraft. Die zusätzliche Federkraft bietet hierbei den Vorteil, daß sich jeweils im Nahbereich der Polfläche auf den Anker eine definiert ansteigende Verstärkung der Rück stellkraft der Rückstellfeder bewerkstelligen läßt, so daß sich im Zusammenwirken mit den entgegengerichteten Magnet kräften durch rein mechanische Mittel der Gleichgewichts punkt praktisch auf die Öffnungsstellung, insbesondere aber auf die Schließstellung des Gaswechselventils abstel len läßt und somit nicht nur ein sanftes Auftreffen des Ventils auf seinem Ventilsitz gewährleistet ist, sondern auch noch ein sicheres Halten gegen ein Abfallen gewähr leistet ist.In an advantageous embodiment of the invention provided that the force of the return spring increasing force is applied by spring force. This procedure represents the simplest implementation because they are accomplished through mechanical systems can, for example, by decoupling the two Return springs at least in the valve closing position, by one in its characteristic curve at least in the end area progressively designed force-displacement curve of the return spring or by applying an additional Fe the power. The additional spring force offers the Advantage that is located in the vicinity of the pole face the anchor a defined increasing reinforcement of the back can adjust the force of the return spring, so that interacting with the opposite magnet forces through purely mechanical means of equilibrium point practically on the open position, in particular but adjust to the closed position of the gas exchange valve len and thus not only a gentle impact of the Valve is guaranteed on its valve seat, but also ensure a safe hold against falling off is accomplished.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die die Kraftwirkung der Rückstellfe der erhöhende Kraftwirkung durch auf den Anker wirkende Magnetkräfte aufgebracht wird. Durch die Beeinflussung der Magnetkräfte im Nahbereich der Polfläche ist es in Abstim mung mit dem Weg-Kraft-Verlauf der Federkennlinie (zumindest im Endbereich, linear progressiv oder sprung haft) möglich, die Lage des Gleichgewichtspunktes sehr ge nau anzusteuern.In a further embodiment of the method according to the invention it is provided that the force of the Rückstellfe the increasing force by acting on the anchor Magnetic forces are applied. By influencing the Magnetic forces in the vicinity of the pole face are in coordination with the displacement-force curve of the spring characteristic (at least in the end area, linearly progressive or jump liable) possible, the location of the equilibrium point very ge to control exactly.

In einer Ausgestaltung dieser Verfahrensweise wird vorge schlagen, die die Kraftwirkung der Rückstellfeder erhöhen de Kraftwirkung über eine Formung des Kraft-Weg-Verlaufs der auf den Anker wirkenden Magnetkräfte durch den fangen den Magneten aufzubringen. Durch diese Maßnahme kann der Anker "sanft" an der Polfläche des jeweils fangenden Elek tromagneten zur Anlage gebracht und dort gehalten werden. Dies kann durch eine entsprechende Steuerung der Bestrom ung des betreffenden Elektromagneten und/oder durch eine entsprechende Auslegung des Elektromagneten erfolgen.In one embodiment of this procedure is pre beat, which increase the force of the return spring de The effect of the force by shaping the force-path curve the magnetic forces acting on the armature through the catch to apply the magnet. Through this measure, the Anchor "soft" on the pole face of the catching elec tromagnets brought to the system and held there. This can be done by controlling the current supply accordingly of the electromagnet in question and / or by a appropriate design of the electromagnet.

Gemäß einer weiteren erfinderischen Verfahrensweise zur Betätigung eines Gaswechselventils, das für ein sanftes Auftreffen des Gaswechselventils auf seinen Ventilsitz konzipiert ist, wird vorgeschlagen, daß zumindest das Ma gnetfeld des der Schließstellung des Gaswechselventils zu geordneten fangenden Elektromagneten so ausgerichtet und seine Bestromung jeweils so gesteuert wird, daß in der Endstellung für zumindest die Schließstellung des Gaswech selventils, der Anker ohne Berührung mit einer Polfläche des fangenden Elektromagneten gegen die Kraft der zugehö rigen Rückstellfeder gehalten wird. Bei diesem Verfahren trifft der Anker nicht auf eine Polfläche auf, sondern wird "weich" von dem entsprechend ausgerichteten Magnetfeld aufgefangen, wobei durch eine entsprechende Führung der Be stromung der Elektromagneten es möglich ist, beim Errei chen der Endposition eine Geschwindigkeit nahe "Null" zu erzielen. Gelingt dies nicht, kann sich der Anker jedoch darüber hinaus bewegen ohne anzuschlagen, da die haltende Kraft und die Positionierung des Ankers ausschließlich über das Magnetfeld und die Gegenkraft der Rückstellfeder er folgt. Durch eine entsprechende Führung der Bestromung läßt es sich auch erreichen, daß im Magnetkraftverlauf ein Kraftüberschuß vorhanden ist, durch den ein unbeabsichtig tes "Abfallen" des Ankers aufgrund von äußeren Anregungen vermieden wird. So kann es auch bei einem "Anschleichen" des Ankers an die Endposition selbst beim Vorliegen von äußeren Stoßanregungen nicht zum Ankerabfall führen.According to a further inventive procedure for Actuation of a gas exchange valve, which is for a gentle Impact of the gas exchange valve on its valve seat is designed, it is proposed that at least the Ma gnetfeld of the closed position of the gas exchange valve orderly catching electromagnet so aligned and his current supply is controlled so that in the End position for at least the closed position of the gas exchange selventils, the anchor without touching a pole face of the catching electromagnet against the force of the associated restoring spring is held. With this procedure the anchor does not hit a pole face, but becomes "soft" from the appropriately aligned magnetic field caught, with a corresponding guidance of the loading flow of electromagnets it is possible when errei Chen the end position a speed close to "zero" achieve. If this is not successful, the anchor can move beyond without striking because the holding Force and the positioning of the anchor only over the magnetic field and the counterforce of the return spring follows. By appropriate guidance of the current supply it can also be achieved that in the course of the magnetic force Excess force is present through which an unintentional tes "fall" of the anchor due to external stimuli is avoided. So it can also with a "sneak" of the anchor to the end position even when external shock excitation does not lead to anchor drop.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese hen, daß das für ein berührungsloses Halten vorgesehene Ma gnetfeld in bezug auf die Endstellung des Ankers im we sentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ankers aus gerichtet wird. Dies kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, daß der betreffende Elektromagnet jeweils zwei ein ander gegenüberliegende Polflächen aufweisen, die im we sentlichen gegeneinander gerichtet sind. Beim Lösen vom haltenden Elektromagneten erhält der Anker soviel Bewe gungsenergie, daß er sich über die von den beiden Rück stellfedern bestimmte Gleichgewichtslage hindurchbewegt und sich soweit dem fangenden Elektromagneten nähert, daß er in den Kraftbereich seines Magnetfeldes gelangt und in der Bewegungsrichtung weiter gegen die Kraft der wirksamen Rückstellfeder bewegt wird. Sobald sich der Anker zwi schen den beiden Polflächen befindet, wird auf ihn die größte Magnetkraft ausgeübt, so daß der Anker in der von den beiden gegeneinander gerichteten Polflächen definier ten Endposition gehalten wird. Die Kraft des Magnetfeldes muß so ausgelegt werden, daß sie der Kraft der zusammenge drückten Rückstellfeder entspricht.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided hen that the Ma intended for a non-contact holding gnetfeld in relation to the end position of the armature in the we substantial perpendicular to the direction of movement of the armature is judged. This can be done, for example be that the electromagnet in question is two each have other opposite pole faces, which in the we are directed towards each other. When loosening the holding electromagnet the anchor receives so much movement energy that he is concerned about that of the two back certain springs moved through equilibrium and approaches the catching electromagnet so far that he gets into the force range of his magnetic field and in the direction of movement continues against the force of the effective Return spring is moved. As soon as the anchor between between the two pole faces, the greatest magnetic force exerted, so that the armature in the of define the two opposing pole faces ten end position is held. The force of the magnetic field must be interpreted in such a way that the force of the pressed return spring corresponds.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß jeweils bei der Bestromung des berührungs los haltenden Elektromagneten der Strom vor Erreichen der Endstellung des Ankers abgesenkt wird. Hierdurch besteht die Möglichkeit, die Annäherungsgeschwindigkeit des Ankers zu reduzieren, um so ein "Durchschwingen" zu vermeiden. Die Bestromung kann hierbei so geführt werden, daß beim Erreichen der Endposition der Strom wieder soweit erhöht wird, daß die notwendige Haltekraft auf den Anker sicher ausgeübt wird und eine durch äußere Stoßanregungen ausge löste ungewollte Ankerbewegung vermieden wird.In an advantageous embodiment of the invention is also provided that in each case when energizing the touch holding the electromagnet off the current before reaching the End position of the armature is lowered. As a result the possibility of the approach speed of the anchor to reduce in order to avoid "swinging through". The current supply can be performed so that the Reaching the end position the current increases again so far will ensure that the necessary holding force on the anchor is secure is exercised and one by external shock excitation triggered unwanted anchor movement is avoided.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung ist vorgesehen, daß in seiner Endstellung am berüh rungslos haltenden Elektromagneten auf den Anker zusätz lich das Feld wenigstens eines Permanentmagneten einwirkt, das zum Elektromagnetfeld gleichgerichtet ist und in sei ner Stärke so bemessen ist, daß seine auf den Anker ein wirkende Kraft kleiner ist als die Kraft der zugehörigen Rückstellfeder. Durch die Anordnung eines derartigen Perma nentmagnetfeldes kann der Strombedarf für das Halten des Ankers vorzugsweise in der Öffnungsstellung reduziert wer den, da ein Teil dieser Magnetkraft über das Permanentma gnetfeld aufgebracht wird. Zum Lösen des Ankers reicht je doch der Kraftüberschuß der Rückstellfeder aus, um nach Abschalten der Stromzufuhr zum Elektromagneten die Kraft des Permanentmagnetfeldes zu überwinden.In a further advantageous embodiment of the Erfin manure is provided that in its end position on the touch additional electromagnets on the armature Lich the field of at least one permanent magnet acts, which is rectified to the electromagnetic field and in ner strength is such that its on the anchor acting force is smaller than the force of the associated one Return spring. By arranging such a perma Magnetic field can be the current requirement for holding the Anchor preferably reduced in the open position because part of this magnetic force is via the permanentma gnetfeld is applied. It is enough to release the anchor but the excess force of the return spring from to Switching off the power supply to the electromagnet the force to overcome the permanent magnetic field.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated by schematic drawings explained. Show it:

Fig. 1 eine Ausführungsform für einen elektro magnetischen Aktuator zur Durchführung des Verfahrens, Fig. 1 shows an embodiment of an electro-magnetic actuator for carrying out the method,

Fig. 2 den Verlauf der Magnetkräfte und der Fe derkräfte in Abhängigkeit vom Hub, für die Ausführungsform gem. Fig. 1, Fig. 2 shows the course of the magnetic forces and Fe forces depending on the stroke, according to the embodiment. Fig. 1

Fig. 3 den Verlauf der Magnetkräfte und der Federkräfte in Abhängigkeit vom Hub bei einer Beeinflussung der Magnetkräfte, Fig. 3 shows the profile of the magnetic forces and the spring forces depending on the stroke on an influence of the magnetic forces,

Fig. 4 den Verlauf der Magnetkräfte und der Federkräfte bei unterschiedlichen Strom höhen bei einer Anordnung mit Zusatzfeder, Fig. 4 shows the profile of the magnetic forces and the spring forces at different current levels in an arrangement with additional spring,

Fig. 5 eine Ausführungsform für einen elektromagne tischen Aktuator mit berührungslos zu fan gendem Anker, Fig. 5 shows an embodiment for an electromagnetic actuator with a contactless tables gendem to fan anchor,

Fig. 6 den Verlauf der Magnetkräfte und der Feder kräfte in Abhängigkeit vom Hub für die Aktuatorausführungsform gem. Fig. 5, Fig. 6 shows the course of the magnetic forces and the spring forces as a function of the stroke for the actuator embodiment. Fig. 5,

Fig. 7 ein Blockschaltbild zur Durchführung des Verfahrens, Fig. 7 is a block diagram for carrying out the method,

Fig. 8 verschiedene Magnetbauformen. Fig. 8 different magnetic designs.

Der in Fig. 1 in einer Prinzipzeichnung dargestellte elek tromagnetische Aktuator besteht im wesentlichen aus zwei mit Abstand zueinander angeordneten Elektromagneten 1 und 2, wobei der Elektromagnet 1 als Schließmagnet und der Elektromagnet 2 als Öffnermagnet wirkt. Zwischen den bei den Elektromagneten 1 und 2 ist ein Anker 3 angeordnet, der mit einer Führungsstange 4 verbunden ist, die sowohl im Bereich des Elektromagneten 1 als auch des Elektroma gneten 2 geführt ist.The shown in Fig. 1 in a schematic drawing elec tromagnetic actuator consists essentially of two spaced electromagnets 1 and 2 , the electromagnet 1 acts as a closing magnet and the electromagnet 2 as an opening magnet. Between the electromagnets 1 and 2 , an armature 3 is arranged, which is connected to a guide rod 4, which is guided both in the area of the electromagnet 1 and the electroma 2 .

Ein zu betätigendes Gaswechselventil 6 wird über eine Schließfeder 7 in Schließstellung gehalten. Auf das freie Ende des Ventilschafts 8 stützt sich das untere Ende der mit dem Anker 3 verbundenen Führungsstange 4 ab. Das obere Ende der Führungsstange 4 stützt sich auf einer Öffnungs feder 5 ab. Die Öffnungsfeder 5 und die Schließfeder 7 wir ken hierbei auf den Anker 3 über die Führungsstange 4 als Rückstellfedern und sind in ihrer Kraftwirkung gegeneinan der gerichtet. Bei stromlos gesetzten Elektromagneten wird der Anker 3 von den beiden Rückstellfedern 5 und 7 in ei ner Gleichgewichtslage zwischen den beiden Elektromagneten gehalten. Durch Einstellung der Vorspannung der Öffnungs feder 5 über hier nicht näher dargestellte Stellmittel läßt sich der Abstand der Gleichgewichtslage zu den beiden Elektromagneten 1 und 2 noch einstellen.A gas exchange valve 6 to be actuated is held in the closed position by a closing spring 7 . The lower end of the guide rod 4 connected to the armature 3 is supported on the free end of the valve stem 8 . The upper end of the guide rod 4 is supported on an opening spring 5 . The opening spring 5 and the closing spring 7 we ken here on the armature 3 via the guide rod 4 as return springs and are directed against each other in their force. When the electromagnet is de-energized, the armature 3 is held by the two return springs 5 and 7 in an equilibrium position between the two electromagnets. By adjusting the bias of the opening spring 5 via adjusting means, not shown here, the distance of the equilibrium position to the two electromagnets 1 and 2 can still be adjusted.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der als Öff nermagnet wirkende Elektromagnet 2 bestromt, so daß das Gaswechselventil 6 gegen die Kraft der Schließfeder 7 vom Magnetfeld des Elektromagneten 2 in Öffnungsstellung an der Polfläche P2 gehalten wird.In the illustrated embodiment, the electromagnet 2 acting as an open magnet is energized, so that the gas exchange valve 6 is held against the force of the closing spring 7 by the magnetic field of the electromagnet 2 in the open position on the pole face P2.

Wird nun der als Öffnermagnet wirkende Elektromagnet 2 stromlos gesetzt und gleichzeitig oder entsprechend verzö gert der als Schließmagnet wirkende Elektromagnet 1 be stromt, dann löst sich der Anker 3 von der Polfläche P2 des Elektromagneten 2 und bewegt sich zunächst unter der Kraftwirkung der Schließfeder 7 bis in die Mittellage und dann unter der Wirkung der Beschleunigungskräfte und der Magnetkräfte des Elektromagneten 1 in Richtung auf die Polfläche P1 des Elektromagneten 1.If the electromagnet 2 acting as the opening magnet is now de-energized and, at the same time or accordingly, the electromagnet 1 acting as the closing magnet is de-energized, the armature 3 is released from the pole face P2 of the electromagnet 2 and initially moves under the force of the closing spring 7 to in the central position and then under the action of the acceleration forces and the magnetic forces of the electromagnet 1 in the direction of the pole face P1 of the electromagnet 1 .

Sobald nun das Gaswechselventil 6 seine Schließstellung eingenommen hat und der Ventilteller auf dem Ventilsitz 6.1 auftritt, verliert die Rückstellfeder 7 ihre Kraftwir kung auf den Anker 3, so daß dieser nur noch aufgrund sei ner Bewegungsenergie und unter der Wirkung des Magnetfel des gegen die Kraft der Rückstellfeder 5 um ein geringes Maß entsprechend dem axialen Spiel zwischen der Führungs stange 4 und dem Ventilschaft 8 bis zu seiner endgültigen Anlage an der Polfläche bewegt. Der Verlauf der Kräfte ist in Fig. 2 dargestellt und zwar zum einen die Magnetkraft M1 des Elektromagneten 1 und der Magnetkraft M2 des Elek tromagneten 2, die Federkraft F5 der Öffnerfeder 5 und die Federkraft F7 der Schließfeder 7. Die Federkennlinie F5 und F7 zeigt die Resultierende der beiden Rückstellfedern 5 und 7 Der Abschnitt 13 zeigt den "Kraftsprung" beim Schließen des Gaswechselventils.As soon as the gas exchange valve 6 has reached its closed position and the valve plate appears on the valve seat 6.1 , the return spring 7 loses its force effect on the armature 3 , so that this is only due to its kinetic energy and under the action of the magnetic field against the force of the Return spring 5 moved by a small amount according to the axial play between the guide rod 4 and the valve stem 8 until its final contact with the pole face. The course of the forces is shown in Fig. 2, namely the magnetic force M1 of the electromagnet 1 and the magnetic force M2 of the electromagnet 2 , the spring force F5 of the opening spring 5 and the spring force F7 of the closing spring 7th The spring characteristic F5 and F7 shows the resultant of the two return springs 5 and 7. Section 13 shows the "force jump" when the gas exchange valve is closed.

Wird, wie vorstehend anhand von Fig. 1 beschrieben, der Magnet 2 stromlos gesetzt, dann wirkt auf den Anker 3 zu nächst praktisch nur die Rückstellkraft F7 der Schließfe der 7. Durchläuft der Anker den Punkt 11, in dem zwischen der Kraft F7 der Schließfeder und der Kraft F5 der Öffner feder Gleichgewicht herrscht, dann treibt die noch inne wohnende kinetische Energie den Anker über diesen Gleich gewichtspunkt hinaus. Da zwischenzeitlich der fangende Elektromagnet bestromt ist, gelangt der Anker in der Be reich des sich aufbauenden Magnetfeldes und wird von der Magnetkraft M1 in Richtung auf die Polfläche dieses Elek tromagneten gegen die Rückstellkraft F5 der Rückstellfeder 5 weiterbewegt und hierbei infolge der exponentiell an steigenden Magnetkraft M1 beschleunigt, bis der Punkt 12, namlich das Auftreffen auf der Polfläche P1 erfolgt. If, as described above with reference to FIG. 1, the magnet 2 is de-energized, then only the restoring force F7 of the closing spring of FIG. 7 acts practically on the armature 3 . If the armature passes through point 11 , in which there is equilibrium between the force F7 of the closing spring and the force F5 of the opener spring, then the kinetic energy which is still inherent drives the armature beyond this point of equilibrium. Since in the meantime the catching electromagnet is energized, the armature reaches the loading area of the magnetic field that is being built up and is moved by the magnetic force M1 in the direction of the pole face of this electromagnet against the restoring force F5 of the restoring spring 5 and thereby due to the exponentially increasing magnetic force M1 accelerates until point 12 , namely the impact on the pole face P1.

Aus dem Verlauf der auf den Anker einwirkenden Kräfte, wie in Fig. 2 dargestellt, ist nun ersichtlich, daß kurz vor der Anlage des Ankers auf der Polfläche P1 im Punkt 13 ei ne Gleichgewichtslage zwischen der Magnetkraft M1 und der Federkraft F5 der nunmehr nur noch wirksamen Rückstellfe der 5 erreicht wird.From the course of the forces acting on the armature, as shown in Fig. 2, it can now be seen that shortly before the armature on the pole face P1 in point 13 egg ne equilibrium position between the magnetic force M1 and the spring force F5 of the now only effective Rückstellfe the 5 is reached.

Wie aus Fig. 3 für die Bewegung in die Schließstellung dargestellt ist, kann nun sowohl über steuerungstechnische Maßnahmen wie auch über konstruktive Maßnahmen jeweils am fangenden Elektromagneten 1 und/oder 2 sowie auch in der Gestaltung des Ankers 3 Einfluß auf den Magnetkraftverlauf im Annäherungsbereich an die Polfläche, hier P1, genommen werden. Die punktierte Fortsetzung der Kurve M1 zeigt hierbei den Magnetkraftverlauf ohne Sättigung. Der demge genüber stark ausgezogene Verlauf der Kurve M1 im Bereich der Schließstellung zeigt den Magnetkraftverlauf mit star ker Sättigung. Der strichpunktierte ausgezogene Verlauf der Kurve M1 zeigt den Magnetkraftverlauf bei einer Absen kung des Stromes im Bereich der Gleichgewichtslage. Dies läßt erkennen, daß auch bei "konventionellen" elektroma gnetischen Aktuatoren für Gaswechselventile durch eine ge zielte Stromsteuerung ein sanftes Auftreffen erzielt wer den kann.As shown in Fig. 3 for the movement into the closed position, both control engineering measures and constructive measures on the capturing electromagnet 1 and / or 2 and also in the design of the armature 3 can influence the magnetic force curve in the approximate range Pole face, here P1. The dotted continuation of curve M1 shows the magnetic force curve without saturation. The, in contrast, strongly drawn curve M1 in the area of the closed position shows the magnetic force curve with strong ker saturation. The dash-dotted solid curve of curve M1 shows the magnetic force curve with a decrease in the current in the region of the equilibrium position. This shows that even with "conventional" electromagnetic actuators for gas exchange valves by a targeted current control a gentle impact can be achieved.

Um nun zu erreichen, daß bei diesem Bewegungsvorgang das Gaswechselventil 6 sanft auf seinen Ventilsitz 6.1 auf setzt, ist im Lösungsvorschlag gem. Fig. 1 eine vorge spannte Zusatzfeder 9 vorgesehen, die sich über einen Fe derteller 9.1 auf einer Stützfläche 10 am hier nicht näher dargestellten Gehäuse abstützt. Die Anordnung ist nun so getroffen, daß bei der Schließbewegung des Gaswechselven tils 6 der Federteller 7.1 der Schließfeder 7 auf den Fe derteller 9.1 der Zusatzfeder 3 auftrifft, kurz bevor das Gaswechselventil 6 auf dem Ventilsitz 6.1 auftrifft. In order to ensure that the gas exchange valve 6 is gently seated on its valve seat 6.1 during this movement process, the proposed solution is gem. Fig. 1 a pre-tensioned additional spring 9 is provided, which is supported via a Fe derteller 9.1 on a support surface 10 on the housing, not shown here. The arrangement is now such that during the closing movement of the Gaswechselven valve 6 the spring plate 7.1 of the closing spring 7 on the Fe derteller 9.1 of the additional spring 3 strikes just before the gas exchange valve 6 strikes the valve seat 6.1 .

Da bei der Bewegung des Ankers 3 über die Gleichgewichts lage hinaus die Öffnerfeder 5 mit ihrer Rückstellkraft ge gen die Magnetkraft des Elektromagneten 1 mit einer Feder kraft entsprechend ihrer Federkennlinie wirksam wird, wirkt auf den Anker 3 zusätzlich zu dieser Rückstellkraft der Rückstellfeder 5 die Kraftwirkung der Zusatzfeder 9, so daß gegen die mit zunehmender Annäherung progressiv an steigende Magnetkraft eine definierte zusätzliche Kraft wirkung vorhanden ist.Since the movement of the armature 3 over the equilibrium was also the opening spring 5 with its restoring force ge gene the magnetic force of the electromagnet 1 with a spring force according to its spring characteristic is effective, acts on the armature 3 in addition to this restoring force of the return spring 5, the force of the Additional spring 9 , so that a defined additional force effect is present against the progressively increasing magnetic force with increasing approach.

Wie in Fig. 4 dargestellt, tritt kurz vor Erreichen des Punktes 12 jedoch das Gaswechselventil mit der Zusatzfeder 9 in Wirkverbindung, so daß zusätzlich zu der Rückstell kraft F5 auf den Anker 3 der definierte Kraftanteil der Zusatzfeder 9 in Gegenrichtung wirksam wird und somit kurz vor dem Auftreffen des Ventils 6 auf dem Ventilsitz 6.1, d. h. kurz vor Erreichen des Punktes 12 der Anker einen Punkt 13 durchläuft, an dem wiederum eine Kräftegleichge wicht zwischen der Magnetkraft M1 einerseits und der aus den Federkräften F5 und F9 resultierenden Federkraft F5 + 9 herrscht. Durch die definierte Kraftwirkung wird der Anker 3 in seiner Bewegung abgebremst.As shown in Fig. 4, shortly before reaching point 12, however, the gas exchange valve with the additional spring 9 in operative connection, so that in addition to the restoring force F5 on the armature 3, the defined force component of the additional spring 9 is effective in the opposite direction and thus shortly before the impact of the valve 6 on the valve seat 6.1, ie shortly before reaching the point 12, the armature passes through a point 13 , at which a force equilibrium prevails between the magnetic force M1 on the one hand and the spring force F5 + 9 resulting from the spring forces F5 and F9. The armature 3 is braked in its movement by the defined force effect.

Aus dem Gleichgewichtspunkt 13 heraus bis in die endgülti ge Schließposition muß nun der Anker 3 über eine gezielte Steuerung der Bestromung des fangenden Elektromagneten 1 geführt werden, wie dies vorstehend ausführlich allgemein beschrieben wurde.From the equilibrium point 13 out in the final closed position ge the armature 3 must now be guided via a targeted control of the energization of the catching electromagnet 1 , as has been described in general in detail above.

Wird nun der fangende Magnet 1 mit einem größeren Strom beaufschlagt, dann ergibt sich ein Magnetkraftverlauf ent sprechend der Kurve M1.1. Hierbei ist die Strombeaufschla gung so geführt, daß der Punkt des Kräftegleichgewichts identisch ist mit dem Punkt der Schließstellung des Ven tils. If a larger current is now applied to the capturing magnet 1 , then a magnetic force curve results corresponding to curve M1.1. Here, the current supply is performed so that the point of the equilibrium of forces is identical to the point of the closed position of the valve.

Wird jedoch der Elektromagnet 1 mit einem kleineren Strom beaufschlagt, wie dies durch die Kurve M1.2 gezeigt ist, dann ergeben sich zwei stabile Gleichgewichtslagen, näm lich im Punkt 13.1 und im Punkt 13.2. Aus dem Federkraft verlauf und dem Verlauf der Magnetkräfte im Bereich zwi schen dem Punkt 15 und dem Punkt 12, insbesondere zwischen dem Punkt 13 und dem Punkt 12 ist ersichtlich, daß über die Steuerung der Bestromung des Elektromagneten 1 eine gezielte Führung der Ankerbewegung möglich ist.However, if a smaller current is applied to the electromagnet 1 , as shown by curve M1.2, then two stable equilibrium positions result, namely in points 13.1 and 13.2 . From the spring force and the course of the magnetic forces in the area between the point 15 and the point 12 , in particular between the point 13 and the point 12 , it can be seen that targeted control of the armature movement is possible via the control of the energization of the electromagnet 1 .

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist grundsätzlich für die Ventilbewegung in die Schließpositi on eine Zusatzfeder 9 vorgesehen, so daß, wie aus Fig. 2 ersichtlich, bei der Bewegung in die Öffnungsposition die bisher üblichen Auftreffbedingungen gegeben sind, d. h. bei der Annäherung des Ankers 3 an den Öffnermagneten 2 trifft dieser wegen des hohen Überschusses der Magnetkraft M2 gegenüber der Kraft F7 der Rückstellfeder 7 beim Errei chen der Position "Ventil offen" hart auf die Polfläche P2 auf. Will man dies verhindern, muß bei der Ausführungsform gem. Fig. 1 in entsprechender Weise auch der Öffnungsfeder 5 eine Zusatzfeder 9.2 zugeordnet werden, die in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet ist. Da bei der Öffnungsbewe gung nur der Anker auf die Polfläche P2 aufschlägt, kann die Zusatzfeder 9.2 anders ausgelegt werden als die Zu satzfeder 9.In the embodiment shown in FIG. 1, an additional spring 9 is basically provided for the valve movement in the closing position, so that, as can be seen from FIG. 2, the previously encountered conditions are present when moving into the open position, ie when the Armature 3 on the opening magnet 2 this hits hard on the pole face P2 because of the large excess of the magnetic force M2 compared to the force F7 of the return spring 7 when the position "valve open" is reached. If you want to prevent this, according to the embodiment. Are assigned to Fig. 1 in a corresponding manner, the opening spring 5 an additional spring 9.2, which is indicated in phantom in Fig. 1. Since only the armature strikes the pole face P2 during the opening movement, the additional spring 9.2 can be designed differently than the set spring 9 .

Während anhand von Fig. 1 das Aufbringen einer zusätzli chen Kraftwirkung zur Rückstellkraft der Rückstellfeder 5 durch mechanische Mittel, nämlich die Anordnung einer Zu satzfeder beschrieben ist, wird anhand von Fig. 5 eine An ordnung beschrieben, bei der die zusätzliche Kraftwirkung über magnetische Mittel erfolgt. Der Grundaufbau des elek tromagnetischen Aktuators der anhand von Fig. 5 beschrie benen Ausführungsform entspricht im wesentlichen dem Aufbau des Aktuators gem. Fig. 1, so daß identische Bauteile mit identischen Bezugszeichen versehen sind.While the application of an additional force effect to the restoring force of the return spring 5 by mechanical means, namely the arrangement of a set spring is described with reference to FIG. 1, an arrangement is described with reference to FIG. 5, in which the additional force effect takes place via magnetic means . The basic structure of the elec tromagnetic actuator of the embodiment described with reference to FIG. 5 corresponds essentially to the structure of the actuator according to FIG. Fig. 1, so that identical components are provided with identical reference numerals.

Die beiden Elektromagneten 1 und 2 dieser Bauform sind so ausgebildet, daß sie mit zwei seitlichen Polschuhen 16 und 17 versehen sind, deren Polflächen P gegen die Längsachse der Führungsstange 4 gerichtet sind, so daß das bei einer Bestromung erzeugte Magnetfeld im wesentlichen senkrecht zu der durch die Achse der Führungsstange 4 definierten Bewegungsrichtung ausgerichtet ist. Die Rückstellkraft der Öffnungsfeder 5 einerseits und die Stärke des Magnetfeldes andererseits sind so bemessen, daß in der dargestellten Schließstellung der Anker 3 die in der Zeichnung darge stellte etwas abgesenkte Position gegenüber den beiden Polflächen P einnimmt. Wie die angedeuteten Feldlinien er kennen lassen, verbleibt in der dargestellten Positionie rung eine in Schließrichtung wirkende magnetische Rest kraft, wobei das Kraftgleichgewicht jedoch so gewählt ist, daß das untere Ende 4.1 der Führungsstange 4 nicht vom freien Ende des Ventilschaftes abhebt.The two electromagnets 1 and 2 of this design are designed so that they are provided with two lateral pole pieces 16 and 17 , the pole faces P of which are directed against the longitudinal axis of the guide rod 4 , so that the magnetic field generated when energized is substantially perpendicular to the through the axis of the guide rod 4 is aligned with the defined direction of movement. The restoring force of the opening spring 5, on the one hand, and the strength of the magnetic field, on the other hand, are dimensioned such that in the illustrated closed position of the armature 3, the position shown in the drawing shows a somewhat lowered position relative to the two pole faces P. As the indicated field lines he know, remains in the position shown tion acting in the closing direction residual magnetic force, the balance of forces, however, is chosen so that the lower end 4.1 of the guide rod 4 does not lift from the free end of the valve stem.

Wird die Stromzufuhr zur Spule 1.1 des Elektromagneten 1 abgeschaltet, bewegt sich der Anker 3 unter dem Einfluß der Kraft der zusammengedrückten Öffnungsfeder 5 in Richtung auf den Elektromagneten 2 zu. Wird die Spule 2.1 des Elek tromagneten 2, beispielsweise zum Zeitpunkt des Durchgan ges des Ankers 3 durch die Mittelposition bestromt, ge langt der Anker 3 in das Magnetfeld des Elektromagneten 2 und wird dann in die Öffnungsposition zwischen den beiden Polflächen P am Elektromagneten 2 gezogen und in dieser Position gegen die Kraftwirkung der Schließfeder 7 gehal ten, so daß das Gaswechselventil 6 in Öffnungsstellung ge halten ist.If the power supply to the coil 1.1 of the electromagnet 1 is switched off, the armature 3 moves under the influence of the force of the compressed opening spring 5 in the direction of the electromagnet 2 . If the coil 2.1 of the electromagnet 2 , for example at the time of passage of the armature 3 is energized by the middle position, the armature 3 reaches into the magnetic field of the electromagnet 2 and is then pulled into the opening position between the two pole faces P on the electromagnet 2 and in this position against the force of the closing spring 7 are held so that the gas exchange valve 6 is held in the open position.

Zur Unterstützung der Haltekraft können an den beiden Pol schuhen 16, 17 der beiden Elektromagneten 1, 2 jeweils im Bereich der freien Enden wenigstens ein Permanentmagnet 18 an geordnet sein, dessen Feld im Magnetfeld des bestromten Elektromagneten 1, 2 gleichgerichtet ist. Durch die magne tische Kraft des Permanentmagneten 18 wird dann in der je weiligen Halteposition das magnetische Feld des Elektroma gneten unterstützt, so daß zum Halten des Ankers 3 ein ge ringerer Strom erforderlich ist.To support the holding force can be arranged on the two pole shoes 16 , 17 of the two electromagnets 1 , 2 in the region of the free ends at least one permanent magnet 18 , the field of which is rectified in the magnetic field of the energized electromagnet 1 , 2 . By the magnetic force of the permanent magnet 18 then the magnetic field of the electroma is supported in the respective holding position, so that a lower current is required to hold the armature 3 .

Wie aus der Anordnung ersichtlich, kann der Anker 3 sich noch über die jeweilige Endposition hinaus bewegen, ohne anzuschlagen, wenn es nicht gelingt, die Endposition mit der Geschwindigkeit "Null" zu erreichen. Der durch die Ausrichtung des Magnetfeldes bewirkte flache Kraftverlauf in der Nähe der gewünschten Endposition, ermöglicht ein sanftes, über eine Regelung der Bestromung regelbares An nähern.As can be seen from the arrangement, the armature 3 can still move beyond the respective end position without striking if it is not possible to reach the end position at the speed "zero". The flat force curve caused by the alignment of the magnetic field in the vicinity of the desired end position enables a gentle approach that can be regulated by regulating the current supply.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Anker 3 als Rundanker und die zugehörigen Polflächen entsprechend als Zylinderflächen ausgebildet. Der Luftspalt zwischen dem Außenumfang des Ankers 3 und den Polflächen P hat eine Größe von bis zu 0,1 mm. Dieser Luftspalt stellt sicher, daß der erforderliche Haltestrom in vertretbarer Größe ge halten werden kann. Durch die Ausbildung des Ankers 3 als Rundanker wird sichergestellt, daß die durch die Rück stellfedern 5 und 7 bewirkten Torsionsbewegungen keinerlei Einfluß auf die Funktionsfähigkeit und freie Beweglichkeit des Ankers haben. Durch die Anordnung einer Stufe 19 auf den Polflächen P kann ein Teil des Magnetfeldes in Rich tung auf die Mittellage ausgerichtet werden, so daß die "fangende" Magnetkraft früher auf den ankommenden Anker 3 einwirkt.In the illustrated embodiment, the armature 3 is designed as a round armature and the associated pole faces correspondingly as cylindrical surfaces. The air gap between the outer circumference of the armature 3 and the pole faces P has a size of up to 0.1 mm. This air gap ensures that the required holding current can be kept in a reasonable size. The design of the anchor 3 as a round anchor ensures that the torsion movements caused by the return springs 5 and 7 have no influence on the functionality and free mobility of the anchor. By arranging a step 19 on the pole faces P, part of the magnetic field can be aligned in the direction of the center position, so that the "catching" magnetic force acts on the arriving armature 3 earlier.

Der anhand von Fig. 5 dargestellte Aktuator kann nun in der Weise abgewandelt werden, daß der den Anker 3 in Schließstellung haltende Elektromagnet in konventioneller Weise ausgebildet ist, d. h. seine Polfläche gegen die Fläche 20 des Ankers gerichtet ist, so daß - wie bisher - der Anker an der Polfläche des Elektromagneten gehalten wird. Hierdurch wird zwar die Geräuschentwicklung beim Auftreffen des Ankers in Kauf genommen, jedoch kann der erforderliche Haltestrom entsprechend reduziert werden. . The reference to FIG actuator illustrated 5 may now be modified in such a way that formed the anchor 3 in the closed position retaining electromagnet in a conventional manner, ie its pole face against the surface 20 of the armature is directed so that - as before - the Anchor is held on the pole face of the electromagnet. As a result, the noise development when the armature strikes is accepted, but the required holding current can be reduced accordingly.

In Fig. 6 ist für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 der Verlauf der auf den Anker 3 wirkenden Kräfte über den Hub dargestellt. Die von den beiden Elektromagneten 1 und 2 ausgehenden Kräfte sind jeweils von der Wirkungsebene I am Elektromagneten 1 und der Wirkungsebene II am Elektroma gneten 2 aus zurechnen. Damit ergibt sich der in Fig. 6 dargestellte Verlauf für die Magnetkraft M₁ in Richtung auf den Anker 3. Entsprechend ergibt sich für den Elektro magneten 2 ein Verlauf der Magnetkraft M₂ in der entgegen gesetzten Richtung. Ausgehend von der durch die Gleichge wichtslage der beiden gegeneinander gerichteten Kräfte der Rückstellfedern 5 und 7 ergibt sich nach beiden Seiten hin eine praktisch lineare Federkennlinie K_5,7, die je nach der Stellung des Ankers 3 gegenüber der die Gleichgewichtslage bildenden Mittellage 0 auf diesen einwirkt. FIG. 6 shows the course of the forces acting on the armature 3 over the stroke for the exemplary embodiment according to FIG. 5. The forces emanating from the two electromagnets 1 and 2 are to be counted from the action level I on the electromagnet 1 and the action level II on the electroma 2 . This results in the curve shown in FIG. 6 for the magnetic force M ₁ in the direction of the armature 3 . Correspondingly, there is a profile of the magnetic force M ₂ in the opposite direction for the electric magnet 2 . Starting from the equilibrium position of the two opposing forces of the return springs 5 and 7 , there is a practically linear spring characteristic K _5,7 on both sides, which, depending on the position of the armature 3 , acts on the central position 0 forming the equilibrium position .

Auf der Seite des Öffnermagneten 1 ergibt sich für die Fe derkennlinie in der Schließstellung des Magneten ein Kraftsprung, der dadurch bewirkt wird, daß auf den Anker 3 nach Anlage des Ventils 6 nur noch die Öffnerfeder 5 auf den Anker 3 einwirken kann, während die Schließfeder 7 das Ventil auf seinem Sitz festhält.On the side of the opening magnet 1, is obtained for the Fe derkennlinie in the closed position of the magnet, a force jump which is effected in that only the opening spring 5 can act on the armature 3 to the anchor 3 by abutment of the valve 6 during the closing spring 7 holds the valve in its seat.

Aus dem Verlauf der Magnetkräfte einerseits und der Feder kräfte andererseits ergibt sich, daß jeweils eine Gleich gewichtslage für die Schließstellung im Scheitelpunkt der Kurve M₁ und im Schnittpunkt A zwischen der Federkennlinie K und der Magnetkraftlinie M₂ gegeben ist. Der Abstand wischen diesen beiden Gleichgewichts lagen ergibt den Ven tilhub. Der Abstand zwischen der in Fig. 5 dargestellten Ankermittelebene III und der der Polflächenmittelebene I gibt die Position des Ankers in der Gleichgewichtslage der Schließstellung an. Entsprechend ergibt sich für die Öff nungsstellung der Abstand der Ankermittelebene III zur Polflächenmittelebene II.From the course of the magnetic forces on the one hand and the spring forces on the other hand, it follows that there is an equilibrium position for the closed position at the apex of the curve M ₁ and at the intersection A between the spring characteristic K and the magnetic force line M ₂ . The distance between these two equilibrium positions gives the valve lift. The distance between the armature center plane III shown in FIG. 5 and that of the pole face center plane I indicates the position of the armature in the equilibrium position of the closed position. Correspondingly, the distance between the armature center plane III and the pole face center plane II results for the opening position.

Aus Fig. 6 ist zu erkennen, daß jeweils im Bereich des Punktes Z und des Punktes A ein "Kraftüberschuß" der Ma gnetkraft gegenüber der Federkraft vorhanden ist, so daß ein Abwerfen des Ankers in der Schließstellung aber auch in der Öffnungsstellung und damit ein ungewolltes Schlie ßen bzw. Öffnen des Gaswechselventils durch den Einfluß äußerer Stoßkräfte praktisch nicht möglich ist.From Fig. 6 it can be seen that in the area of point Z and point A a "force" of the Ma gnetkraft is available compared to the spring force, so that a dropping of the armature in the closed position but also in the open position and thus an unwanted It is practically impossible to close or open the gas exchange valve due to the influence of external impact forces.

Durch eine entsprechende Steuerung der Bestromung der Elektromagneten läßt sich zudem der Verlauf der Kurven M₁ und M₂ noch beeinflussen.The course of the curves M ₁ and M _{2 can} also be influenced by correspondingly controlling the energization of the electromagnets.

In Fig. 7 ist in einem Blockschaltbild die Ansteuerung von elektromagnetischen Aktuatoren an einem Hubkolbenmotor dargestellt. Die Schaltung ist der Einfachheit halber je doch nur für die Ansteuerung eines von mehreren Aktuatoren dargestellt. Der Hubkolbenmotor wird in üblicher Weise über ein Gaspedal 21 angesteuert, dessen Stellsignal auf eine elektronische Motorsteuerung aufgegeben wird, über die in üblicher Weise in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsdaten, wie beispielsweise Motordrehzahl, Kühlwas sertemperatur etc. die einzelnen Funktionen des Motors an gesteuert werden, so auch die Gaswechselventile. Hierzu werden entsprechende Steuersignale 23 auf eine Einrichtung zur Stromregelung 24 aufgegeben, über die entsprechend die Elektromagnete 1 und 2 des elektromagnetischen Aktuators zur Betätigung des Gaswechselventils 6 angesteuert werden. FIG. 7 shows the control of electromagnetic actuators on a reciprocating piston engine in a block diagram. For the sake of simplicity, the circuit is only shown for the control of one of several actuators. The reciprocating piston engine is controlled in the usual way via an accelerator pedal 21 , the control signal of which is applied to an electronic engine control system, via which the individual functions of the engine are controlled in a conventional manner depending on the respective operating data, such as engine speed, cooling water temperature, etc. so do the gas exchange valves. For this purpose, corresponding control signals 23 are applied to a device for current regulation 24 , via which the electromagnets 1 and 2 of the electromagnetic actuator for actuating the gas exchange valve 6 are activated accordingly.

Bei dem hier beschriebenen Beispiel ist zumindest dem als Schließmagneten arbeitenden Elektromagneten 1 ein Wegsen sor 25 zugeordnet, der die Annäherung des Ankers 3 an die Polfläche P1 detektiert, so daß über ein entsprechendes Signal 26 die vorstehend beschriebene Stromregelung vorge nommen werden kann, um den Anker 3 vom Punkt des Kräf tegleichgewichts zwischen den Rückstellkräften und der Ma gnetkraft sanft an der Polfläche P1 zur Anlage zu bringen.In the example described here, at least the electromagnet 1 working as a closing magnet is assigned a Wegsen sensor 25 which detects the approach of the armature 3 to the pole face P1, so that the current control described above can be carried out via a corresponding signal 26 to the armature 3 from the point of the equilibrium of forces between the restoring forces and the magnetic force gently against the pole face P1.

In Fig. 8.1 und Fig. 8.2 sind schematisch im Querschnitt Formen von Magneten dargestellt, durch die eine Vorgabe der Lage des Kräftegleichgewichtes für den Anker beein flußt werden kann. Während bei der Ausführungsform gem. Fig. 5 der Anker an der jeweiligen Polfläche nicht zur An lage kommt, sind diese Bauformen so konzipiert, daß die Magnetkräfte in der letzten Phase der Annäherung an die Polfläche den Einfluß der Kraftwirkung anwachsen lassen, so daß dann über eine gezielte Führung der Bestromung die sanfte, aber sichere Anlage des Ankers an der Polfläche erzielt wird.In Fig. 8.1 and Fig. 8.2 are shown schematically in cross-section shapes of magnets through which a specification of the position of the balance of forces for the armature can be influenced. While according to the embodiment. Fig. 5 the anchor on the respective pole face does not come to this design, these designs are designed so that the magnetic forces in the last phase of the approach to the pole face, the influence of the force can grow, so that then through a targeted management of the current supply gentle but secure contact of the armature on the pole face is achieved.

Fig. 8.3 und Fig. 8.4 zeigen Magnetbauformen, bei denen ein Kraftverlauf erreicht wird, der bei großer Annäherung an die Polflächen eine Abschwächung aufweist, so daß hier mit eine stabile Gleichgewichtsposition auch ohne Zusatz federn in der Nähe der Polflächen erzielt werden kann. Bei dem in Fig. 8 dargestellten Magnetbauformen läßt sich die gewünschte Wirkung jeweils durch die Gestaltung der die Polfläche überragenden "Hörner" 2.1 erzielen. Fig. 8.3 and Fig. 8.4 show magnetic designs in which a force curve is achieved, which has a weakening when approaching the pole faces so that springs can be achieved with a stable equilibrium position without additional springs near the pole faces. In the illustrated in Fig. 8 magnet designs, the desired effect of the pole face superior "horns" 2.1 can be respectively achieved by design.

Claims

1. Method for actuating a gas exchange valve on egg ner reciprocating internal combustion engine, in which one with the gas shuttle valve related armature against the Force of return springs from the magnetic fields of two im Distance from each other and in their energization controllable and with their pole faces against each other moved electromagnets back and forth, in which further on the anchor each time the Nahbe is reached range of the pole face of the capturing electromagnet Force effect is applied, which is the force effect of return spring associated with the catching electromagnet increased and dimensioned so that the point of the force equilibrium between those acting on the anchor pulling magnetic force of the electromagnets on the one hand and the increased restoring forces acting on the anchor on the other hand for the anchor shortly before it moored at the Pole face lies and that after that the energization of the catch the electromagnet is controlled so that the armature with the pole face reaches a predetermined speed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the force increasing the force effect of the return spring effect is applied by spring force.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized net that increases the force of the return spring Force effect through a in its characteristic at least in End area progressively aligned force-displacement course of the Return spring is applied.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized net that increases the force of the return spring Force applied by an additional spring force becomes.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized ge indicates that the force of the return spring increasing force effect due to Ma acting on the anchor gnet forces is applied.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized ge indicates that the force of the return spring increasing force through a shaping of the force-path curve of the magnetic forces acting on the armature the capturing electromagnet is applied.

Method for actuating a gas exchange valve on an egg ner reciprocating internal combustion engine, in which one with the gas shuttle valve related armature against the Force of return springs from the magnetic fields of two im Spaced from each other, steer in their energization erbaren electromagnet between one of the closed position and one of the open position of the gas exchange valve ordered end position is moved back and forth, in particular according to claims 1 to 6, characterized in that at least the magnetic field of the closed position of the gas catcher associated electromagnets so aligned and controlled its current supply in each case will that in the end position, at least for the closing position of the gas exchange valve, the armature without contact with a pole face of the catching electromagnet against the force of the associated return spring is maintained.

8. The method according to claim 7, characterized in that in each case the dimension intended for contactless holding gnetfeld in relation to the end position of the armature in the we substantial perpendicular to the direction of movement of the armature is directed.

9. The method according to claim 7 or 8, characterized net that in the energization of the non-contact Electromagnets the current shortly before reaching the final position tion of the anchor is increased.

10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized characterized in that in its end position on non-contact holding electromagnets on the armature additionally that Field acts at least one permanent magnet, which for Electromagnetic field is rectified and in its Strength is such that it acts on the anchor de Force is less than the force of the associated back spring.