DE10226009A1 - Gear for operating of gas exchange valve in internal combustion engine has rotational angle sensor connected to pivot anchor and which in at least one operating state records pivot anchor's rotational angle - Google Patents

Abstract

The gear for the operating of a gas exchange valve (2) in an internal combustion engine has a rotational angle sensor (60) connected to a pivot anchor (20) and which in at least one operating state records the rotational angle of the pivot anchor. The rotational angle sensor comprises a sensor element and a measuring element, whereby the measuring element is movably mounted in relation to the sensor element. The sensor element is rigidly connected to a housing (46) which at least partially encloses the pivot anchor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a device for actuating a Gas exchange valve according to the preamble of claim 1.

Eine Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine umfasst in der Regel zwei Schaltmagnete, einen Öffnungsmagneten und einen Schließmagneten, zwischen deren Polflächen beispielsweise ein Schwenkanker drehbar gelagert ist. Bei Aktuatoren nach dem Prinzip des Massenschwingers wirkt ein vorgespannter Federmechanismus auf den Schwenkanker. Als Federmechanismus dienen meist zwei vorgespannte Federn, von denen eine das Gaswechselventil in Öffnungsrichtung und die andere das Gaswechselventil in Schließrichtung belastet. Bei nicht erregten Magneten wird der Schwenkanker durch die Ventilfedern in einer Gleichgewichtslage zwischen den Magneten gehalten. A device for actuating a gas exchange valve of a Internal combustion engine usually comprises two solenoids, an opening magnet and a closing magnet, between whose pole faces, for example, a pivot armature rotatable is stored. For actuators according to the principle of the mass oscillator a preloaded spring mechanism acts on the swivel armature. The spring mechanism is usually two preloaded springs, one of which is the gas exchange valve in the opening direction and the other the gas exchange valve loaded in the closing direction. In non-energized magnet of the swivel armature by the Valve springs in an equilibrium position between the magnets held.

Um ein mit dem Schwenkanker verbundenes Gaswechselventil, beispielsweise ein Auslassventil einer Brennkraftmaschine, zu betätigen, müssen die Magnete in der Lage sein, hohe Kräfte aufzubringen, insbesondere beim Öffnen des Auslassventils. Die Federkraft in der Endlage überwiegt die Gaskräfte. Die Magnetkräfte kompensieren die Verluste, die beispielsweise beim Übergang von "geschlossen" in Richtung "geöffnet" auftreten. Dabei muss stets die jeweilige Endstellung des Ventils beim Öffnen und Schließen mit Sicherheit erreicht werden. Zur Überwachung des Ventils ist es von Vorteil, die jeweilige Stellung des Ventils genau zu kennen. Außerdem können von Beginn an nicht berücksichtigte, sich über der Zeit und/oder während des Betriebs verändernde Größen dazu führen, dass beispielsweise die durch die Ventilfedern bestimmte Gleichgewichtslage eines Ankers nicht mit einer energetischen Mittellage zwischen den Polflächen übereinstimmt und somit die Betätigung des Ventils beeinträchtigt wird. Solche verändernden Größen sind beispielsweise Fertigungstoleranzen einzelner Bauteile, Wärmeausdehnung unterschiedlicher Materialien, unterschiedliche Federsteifigkeiten der beiden Ventilfedern oder Alterung und Verschleiß einzelner Bauteile. To a gas exchange valve connected to the swivel armature, For example, an exhaust valve of an internal combustion engine, too Press, the magnets must be able to withstand high forces apply, especially when opening the exhaust valve. The Spring force in the end position outweighs the gas forces. The Magnetic forces compensate for the losses, for example in the Transition from "closed" to "open" occur. It always has the respective end position of the valve at Opening and closing can be achieved with certainty. to Monitoring the valve, it is beneficial to the respective position to know the valve exactly. Also, from the beginning did not take into account over time and / or during the Operating changing variables cause, for example the determined by the valve springs equilibrium position of a Ankers not with an energetic middle layer between the Pole surfaces matches and thus the operation of the valve is impaired. Such changing sizes are For example, manufacturing tolerances of individual components, Thermal expansion of different materials, different Spring stiffness of the two valve springs or aging and Wear of individual components.

Aus der DE 197 35 375 C1 ist ein Magnetventil bekannt, bei dem die Stellung des Ankers aus Druckmessungen mit Hilfe von Piezomesselementen unter den Federfußpunkten ermittelt wird. From DE 197 35 375 C1, a solenoid valve is known in which the position of the armature from pressure measurements with the help of Piezomesselementen is determined under the spring bases.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung, zur Betätigung eines Gaswechselventils anzugeben, bei der die Stellung des Gaswechselventils während des Betriebs des Gaswechselventils möglichst genau und über einen großen Bereich erfasst werden kann. Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. The invention has for its object to provide a device for Activation of a gas exchange valve indicate, in which the Position of the gas exchange valve during operation of the Gas exchange valve as accurately as possible and over a large area can be detected. The object is according to the invention solved by the features of claim 1. Further Embodiments emerge from the subclaims.

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine mit einem um eine Drehachse drehbar gelagerten Schwenkanker. The invention relates to a device for actuation a gas exchange valve of an internal combustion engine with a order an axis of rotation rotatably mounted pivot armature.

Es wird vorgeschlagen, dass der Schwenkanker mit einem Drehwinkelsensor verbunden ist, der in zumindest einem Betriebszustand einen Drehwinkel des Schwenkankers erfasst. It is suggested that the swivel armature with a Rotation angle sensor is connected in at least one Operating state detected a rotation angle of the swivel armature.

Unter einem Drehwinkelsensor wird ein Sensor verstanden, der einen ebenen Winkel erfasst und in eine elektrische Signalgröße wandelt. Ein solcher Drehwinkelsensor ist beispielsweise ein Drehpotentiometer, ein auf dem Hall-Effekt basierender Winkelaufnehmer oder ein Winkelschrittgeber. Der Drehwinkelsensor oder zumindest ein Teil des Drehwinkelsensors ist mit dem Schwenkanker verbunden oder an ihm befestigt, sodass er den Drehwinkel des Schwenkankers als absolute Größe oder als eine Winkeländerung erfasst. Der Drehwinkelsensor kann hierbei unmittelbar am Schwenkanker befestigt bzw. mit ihm verbunden sein, oder er ist mittelbar über ein solches Element mit dem Schwenkanker verbunden, auf das die Drehbewegung des Schwenkankers vollständig übertragen wird. Ein solches Element kann eine mit dem Schwenkanker fest verbundene Schwenkachse sein, über die der Schwenkanker in einem oder mehreren Lagern drehbar gelagert ist. Under a rotation angle sensor is understood a sensor that captured a plane angle and into an electrical Signal size converts. Such a rotation angle sensor is for example a rotary potentiometer, based on the Hall effect Angle transducer or an angle encoder. Of the Rotation angle sensor or at least a part of the rotation angle sensor is with connected to the swivel anchor or attached to it, so he the angle of rotation of the swivel anchor as an absolute size or as detects an angle change. The rotation angle sensor can hereby attached directly to the swivel armature or connected to it be, or he is indirectly concerned with such an element Tilt arm connected to the rotational movement of the Swing armature is completely transferred. Such an element can be a pivot axis fixedly connected to the swivel arm, about the swivel anchor in one or more bearings is rotatably mounted.

Ein Schwenkanker zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine ist um eine Drehachse hin und her schwenkbar gelagert. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine schwenkt der Schwenkanker hin und her und wirkt auf einen Ventilschaft des Gaswechselventils. Der Ventilschaft ist in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine axial verschiebbar gelagert. Die axiale Auslenkung h des Gaswechselventils ist abhängig vom Drehwinkel α des Schwenkankers und dem Abstand 1 zwischen der Drehachse des Schwenkankers und der Achse des Gaswechselventils, mithin der Länge des Schwenkankers. Hierbei gilt die Beziehung:

h = l.tan α.
A pivot armature for actuating a gas exchange valve of an internal combustion engine is pivotally mounted about an axis of rotation back and forth. During operation of the internal combustion engine, the pivot armature pivots back and forth and acts on a valve stem of the gas exchange valve. The valve stem is axially displaceably mounted in a cylinder head of the internal combustion engine. The axial deflection h of the gas exchange valve is dependent on the angle of rotation α of the pivot armature and the distance 1 between the axis of rotation of the pivot armature and the axis of the gas exchange valve, thus the length of the pivot armature. The relationship applies here:

h = l.tan α.

Für kleine Winkel α, angegeben im Bogenmaß, gilt:

h = l.α.

For small angles α, expressed in radians, the following applies:

h = l.α.

Die Auslenkung des Gaswechselventils von beispielsweise seiner Ruheposition ist somit für kleine Winkel direkt proportional zum Schwenkwinkel des Schwenkankers aus seiner Ruheposition. Mit Kenntnis des Drehwinkels α des Schwenkankers ist somit in einfacher Weise die Position des Gaswechselventils ermittelbar. The deflection of the gas exchange valve of example his Rest position is thus directly proportional to small angles to the swivel angle of the swivel armature from its rest position. With knowledge of the angle of rotation α of the swivel armature is thus in easy way the position of the gas exchange valve determined.

Der Drehwinkel α kann auf sichere und einfache Art mit einem Drehwinkelsensor erfasst werden. Durch die Umwandlung des Drehwinkels des Schwenkankers in ein elektrisches Signal durch den Drehwinkelsensor kann somit auf einfache Weise die Position des Gaswechselventils während des Betriebs der Brennkraftmaschine ermittelt werden. Der Drehwinkelsensor selbst beeinflusst hierbei die Bewegung des Schwenkankers im wesentlichen nicht, da er sehr leicht ist und somit die Trägheit des Schwenkankers nur unwesentlich erhöht. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Drehwinkelsensor in der Nähe der Drehachse des Schwenkankers mit dem Schwenkanker verbunden bzw. an ihm befestigt ist. The rotation angle α can safely and easily with a Rotation angle sensor can be detected. By transforming the Angle of rotation of the swivel armature in an electrical signal the rotation angle sensor can thus easily Position of the gas exchange valve during operation of the Internal combustion engine can be determined. The rotation angle sensor itself In this case, the movement of the swivel armature essentially influences not, because it is very light and therefore the inertia of the Tilt anchor increased only insignificantly. This is especially true when the rotation angle sensor is near the axis of rotation of the Schwenkankers connected to the swivel armature or to him is attached.

Zweckmäßigerweise umfasst der Drehwinkelsensor ein Sensorelement und ein Maßelement, wobei das Maßelement gegenüber dem Sensorelement beweglich gelagert ist. Das Maßelement ist hierbei ein mit einem Maß versehenes Element, das vom Sensorelement während einer Messung abgetastet wird. Es ist beispielsweise eine mit Markierungen versehene Scheibe, die optisch oder mechanisch vom Sensorelement abgetastet wird, oder ein Teil des Schwenkankers selbst, der durch seine Drehung beispielsweise eine Induktionsänderung hervorruft, die vom Sensorelement erfasst wird. Im Betrieb der Brennkraftmaschine führt das Maßelement gegenüber dem Sensorelement eine Bewegung aus, die vom Sensorelement als eine Veränderung in beispiels-Weise Induktion, Muster oder elektrischem Widerstand erfasst und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Das elektrische Signal steht in direkter Beziehung zum Drehwinkel des Schwenkankers. Hierbei ist das Sensorelement der Drehbewegung des Schwenkankers nicht ausgesetzt. Das Sensorelement ist auf diese Weise leicht mit einer Auswerteeinheit und einer elektrischen Energieversorgung verbindbar und wird außerdem keinen Erschütterungen ausgesetzt, die durch das Hin- und Herklappen des Schwenkankers verursacht werden. Außerdem wird auf diese Weise erreicht, dass nur das sehr leichte Maßelement der Drehbewegung des Schwenkankers unterworfen ist, wodurch die träge Masse des Schwenkankers nur in unerheblichem Maße vergrößert wird. Conveniently, the rotation angle sensor comprises Sensor element and a dimensional element, wherein the dimensional element relative to the Sensor element is movably mounted. The dimensional element is in this case, a measure element provided by the Sensor element is scanned during a measurement. It is For example, a marked disc, the optical or is scanned mechanically by the sensor element, or a Part of the swivel arm itself, by its rotation For example, induces an induction change, the of Sensor element is detected. In operation of the internal combustion engine leads the measuring element relative to the sensor element movement from the sensor element as a change in For example, induction, pattern or electrical resistance is detected and converted into an electrical signal. The electrical signal is directly related to the angle of rotation of the Swivel anchor. Here, the sensor element of the rotational movement the swing armature is not exposed. The sensor element is on this way easily with an evaluation and a electrical power supply is connected and will also no Shocks exposed by the stroke of the place of birth of the swivel armature are caused. Also, on this Achieved that only the very light dimensional element of Rotational movement of the swivel armature is subjected, causing the sluggish Mass of the swivel armature increased only insignificantly becomes.

Die möglichst genaue Erfassung der Winkelstellung des Schwenkankers beim Schließpunkt und beim Öffnungspunkt, also an der Stellung, an der das Gaswechselventil geschlossen bzw. voll geöffnet ist, ist besonders vorteilhaft. Dieser Vorteil wird erreicht, indem das Maß des Maßelements um den Schließpunkt und den Öffnungspunkt des Gaswechselventils herum jeweils eine genauere Winkelerfassung ermöglicht, als in einem zwischen dem Schließpunkt und dem Öffnungspunkt liegenden mittleren Bereich. Dies geschieht beispielsweise dadurch, dass das Maßelement im Bereich jeweils um den Schließpunkt und den Öffnungspunkt herum eine genauere Maßeinteilung aufweist als im mittleren Bereich. The most accurate detection of the angular position of Tilt anchor at the closing point and the opening point, ie at the Position at which the gas exchange valve is closed or full is open, is particularly advantageous. This advantage will achieved by the dimension of the dimensional element around the closing point and the opening point of the gas exchange valve around each one more accurate angle detection allows, as in one between the Closing point and the opening point lying middle Area. This happens, for example, in that the Dimension element in the area around the closing point and the Opening point around a more accurate graduation than in the middle range.

Eine besonders einfache Befestigung des Drehwinkelsensors an der Vorrichtung zur Betätigung des Gaswechselventils wird erreicht, indem das Sensorelement an einem Gehäuse befestigt ist, das den Schwenkanker zumindest teilweise umgibt. Ein solches Gehäuse ist beispielsweise die Abschirmung der Blechpakete der Schaltmagnete oder ein die gesamte Vorrichtung oder auch nur den Schwenkanker ganz oder teilweise umgebendes Gehäuse. Zusätzlich kann ein am Gehäuse befestigtes Sensorelement leicht mit einer Energieversorgung oder einer Auswerteeinheit verbunden werden. A particularly simple attachment of the angle of rotation sensor the device for actuating the gas exchange valve is achieved by the sensor element attached to a housing is that at least partially surrounds the pivot armature. On Such housing is, for example, the shield of the Laminated cores of the solenoids or the entire device or even the swing anchor completely or partially surrounding Casing. In addition, a housing attached to the Sensor element easily with a power supply or a Evaluation unit to be connected.

Vorzugsweise ist der Drehwinkelsensor als ein Winkelschrittgeber ausgestaltet. Ein Winkelschrittgeber gibt bei Erreichen eines vorgegebenen Winkels ein Signal oder einen Schaltimpuls ab. Der vorgegebene Winkel wird durch das Maßelement eingestellt. Das Maßelement kann eine Drehblende sein, deren Stellung vom Sensorelement abgetastet wird. Das Abtasten kann mechanisch, optisch oder elektrisch erfolgen. Mit einem solchen Drehwinkelsensor lässt sich der Drehwinkel des Schwenkankers besonders genau ermitteln. Vorteilhafterweise kann in jeder Endlage des Ankers eine Kalibrierung des Winkelschrittgebers vorgenommen werden. Preferably, the rotation angle sensor is as a Angular incremental encoder designed. An angle encoder gives when reaching a predetermined angle, a signal or a switching pulse from. The predetermined angle is determined by the dimensional element set. The measuring element may be a rotary shutter whose Position is sensed by the sensor element. The scanning can done mechanically, optically or electrically. With such a Rotation angle sensor can be the angle of rotation of the swivel armature determine very precisely. Advantageously, in each End position of the armature a calibration of the angle incremental encoder be made.

In bevorzugter Ausführung der Erfindung ist der Schwenkanker zumindest teilweise von einem Abschirmelement umgeben, wobei der Schwenkanker ein zumindest teilweise aus dem Abschirmelement heraus geführtes Übertragungselement umfasst und zumindest eine Element des Drehwinkelsensors am Übertragungselement befestigt ist. Ein solches Abschirmelement ist beispielsweise eine Lagerschale der Schwenkachse des Schwenkankers oder ein Gehäuse, das den Schwenkanker und gegebenenfalls auch die Blechpakete der Schaltmagnete zumindest teilweise umgibt. Das Übertragungselement ist hierbei derart am Schwenkanker befestigt, dass die Drehbewegung des Schwenkankers vollständig auf das Übertragungselement übertragen wird. Diese Ausgestaltung der Erfindung hat den Vorteil, dass die Drehbewegung des Schwenkankers nicht unmittelbar am Schwenkanker abgegriffen werden muss sondern durch das Übertragungselement an eine geeignete Stelle übertragen wird, an der sie besonders leicht oder besonders genau vom Drehwinkelsensor erfasst werden kann. In a preferred embodiment of the invention, the swivel armature at least partially surrounded by a shielding element, wherein the pivot anchor at least partially from the Shielding element out guided transmission element comprises and at least one element of the rotation angle sensor on the transmission element is attached. Such a shielding element is for example a bearing shell of the pivot axis of the pivot armature or a Housing, the pivot armature and possibly also the Sheet metal packages of the solenoids at least partially surrounds. The Transmission element is in this case on the pivot armature attached, that the rotational movement of the swivel arm fully on the transmission element is transmitted. This embodiment the invention has the advantage that the rotational movement of Swing anchor not directly tapped on the swivel armature must be but by the transmission element to a is transferred to a suitable position where they are particularly light or particularly accurately detected by the rotation angle sensor.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen Kombinationen zusammenfassen. Further advantages result from the following Drawing description. In the drawing, an embodiment of the Invention shown. The description and the claims contain numerous features in combination. The specialist will expediently consider the features individually and to summarize meaningful combinations.

Es zeigt: It shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils und Fig. 1 shows a longitudinal section through a schematically illustrated apparatus of the invention for actuating a gas exchange valve and

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1. Fig. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils 2 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine. Die Vorrichtung weist eine elektromagnetische Einheit mit zwei Elektromagneten 4, 6 auf, wobei der Elektromagnet 4 ein Schließmagnet und der Elektromagnet 6 ein Öffnungsmagnet ist. Jeder der Elektromagnete 4, 6 umfasst eine auf einem nicht näher dargestellten Spulenträger aufgewickelte Magnetspule 8, 10 und einen Spulenkern 12, 14 mit drei Jochschenkeln, die mit ihren Stirnseiten Polflächen 16, 18 bilden. Zwischen den Polflächen 16, 18 ist ein Schwenkanker 20 um eine Drehachse 54 hin und her schwenkbar gelagert. Der Schwenkanker 20 wirkt über ein Spielausgleichselement 22 und über einen Ventilschaft 24 auf das Gaswechselventil 2. Der Ventilschaft 24 ist über eine Schaftführung 26 in einem Zylinderkopf 28 der Brennkraftmaschine axial verschiebbar gelagert. Fig. 1 shows a device for actuating a gas exchange valve 2 of an internal combustion engine, not shown. The device comprises an electromagnetic unit with two electromagnets 4 , 6 , wherein the electromagnet 4 is a closing magnet and the electromagnet 6 is an opening magnet. Each of the electromagnets 4 , 6 comprises a wound on a coil carrier not shown coil 8 , 10 and a coil core 12 , 14 with three yoke legs, which form with their end faces pole faces 16 , 18 . Between the pole faces 16 , 18 a pivot armature 20 is pivotally mounted about a rotation axis 54 back and forth. The pivot armature 20 acts via a clearance compensation element 22 and via a valve stem 24 to the gas exchange valve. 2 The valve stem 24 is mounted axially displaceably via a shaft guide 26 in a cylinder head 28 of the internal combustion engine.

Außerdem umfasst die Vorrichtung zur Betätigung des Gaswechselventils 2 einen Federmechanismus mit zwei vorgespannten Ventilfedern 30, 32, und zwar mit einer als Drehstabfeder ausgebildeten, in Öffnungsrichtung 34 wirkenden Ventilfeder 30 (siehe Fig. 2) und mit einer als Schraubendruckfeder ausgebildeten, in Schließrichtung 36 wirkenden Ventilfeder 32. Der Schwenkanker 20 ist fest mit einer hohlen Schwenkachse 38 verschweißt. In addition, the device for actuating the gas exchange valve 2 comprises a spring mechanism with two prestressed valve springs 30 , 32 , with a torsion spring designed as acting in the opening direction 34 valve spring 30 (see Fig. 2) and with a helical compression spring acting in the closing direction 36 Valve spring 32 . The pivot armature 20 is fixedly welded to a hollow pivot axis 38 .

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Schwenkachse 38 in einer ersten Lagerstelle 40 über ein erstes Gleitlager 42 auf einem Lagerbolzen 44 im Gehäuse 46 der Vorrichtung zur Betätigung des Gaswechselventils 2 gelagert. Der Schwenkanker 20 ist außerdem in einer zweiten Lagerstelle 48 über ein zweites Gleitlager 50 auf der als Drehspannfeder ausgebildeten Ventilfeder 30 im Gehäuse 46 gelagert. As shown in Fig. 2, the pivot axis 38 is mounted in a first bearing 40 via a first slide bearing 42 on a bearing pin 44 in the housing 46 of the device for actuating the gas exchange valve 2 . The pivot armature 20 is also mounted in a second bearing 48 via a second slide bearing 50 on the formed as a rotary tension spring valve spring 30 in the housing 46 .

Die Drehstabfeder ist mit ihrem der Lagerstelle 48 zugewandten Ende mit dem Gehäuse 46 drehfest verbunden und ist an ihrem anderen Ende ebenfalls drehfest mit einer Trennwand 52 verbunden, die ihrerseits an der Schwenkachse 38 des Schwenkankers 20 befestigt ist. Bei nicht erregten Elektromagneten 4, 6 wird der Schwenkanker 20 durch die Ventilfedern 30, 32 in einer Gleichgewichtslage zwischen den Polflächen 16, 18 der Elektromagneten 4, 6 gehalten. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine bewegt sich der Schwenkanker 20 - jeweils angezogen durch einen der Elektromagnete 4, 6 - zwischen den Polflächen 16, 18 hin und her und bewirkt somit über den Ventilschaft 24 ein Öffnen und Schließen des Gaswechselventils 2. Die als Schraubendruckfeder ausgebildete Ventilfeder 32 wirkt hierbei in Schließrichtung 36 und die als Drehstabfeder ausgebildete Ventilfeder 30 wirkt in Öffnungsrichtung 34 des Gaswechselventils 2. The torsion bar spring with its bearing 48 facing the end with the housing 46 rotatably connected and is also rotatably connected at its other end with a partition wall 52 , which in turn is attached to the pivot axis 38 of the pivot armature 20 . In non-energized electromagnets 4 , 6 , the pivot armature 20 is held by the valve springs 30 , 32 in an equilibrium position between the pole faces 16 , 18 of the electromagnets 4 , 6 . During operation of the internal combustion engine, the swivel armature 20 - in each case attracted by one of the electromagnets 4 , 6 - reciprocates between the pole faces 16 , 18 and thus causes opening and closing of the gas exchange valve 2 via the valve stem 24 . The valve spring 32 embodied as a helical compression spring acts in the closing direction 36 and the valve spring 30 designed as a torsion bar acts in the opening direction 34 of the gas exchange valve 2 .

Beim Hin- und Herschwenken dreht sich der Schwenkanker 20 um seine Drehachse 54. Der Hub h, den dabei seine Betätigungsnase 56 vollführt, ergibt sich in einfacher Näherung aus

h = l.α,

wobei l der Abstand zwischen der Drehachse 54 und der Betätigungsnase 56 des Schwenkankers 20 ist und α der im Bogenmaß angegebene Drehwinkel, um den sich der Schwenkanker 20 um seine Drehachse 54 dreht. Diese Beziehung ist eine Näherung und gilt für kleine Winkel α. When swinging back and forth the pivot armature 20 rotates about its axis of rotation 54th The stroke h, while doing its actuating lug 56 , results in a simple approximation

h = l.α,

where l is the distance between the axis of rotation 54 and the operating lug 56 of the pivot armature 20 and α is the radian indicated angle of rotation, about which the pivot armature 20 rotates about its axis of rotation 54 . This relationship is an approximation and applies to small angles α.

An der Schwenkachse 38 des Schwenkankers 20 ist ein Übertragungselement 58 eines Drehwinkelsensors 60 befestigt. An dem der Schwenkachse 38 abgewandten Ende des Übertragungselements 58 ist ein Maßelement 62 des Drehwinkelsensors 60 am Übertragungselement 58 befestigt. Dicht gegenüber dem Maßelement 62 weist der Drehwinkelsensor 60 ein Sensorelement 64 auf. Das Sensorelement 64 wird von einem Sensorgehäuse 66 getragen, das weitere Bauteile des Drehwinkelsensors 60 umfasst und am Gehäuse 46 der Vorrichtung zur Betätigung des Gaswechselventils 2 befestigt ist. Das Sensorelement 64 ist somit mit dem Gehäuse 46 starr verbunden. Das Maßelement 62 ist gegenüber dem Sensorelement 64 beweglich gelagert. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine wird die Drehbewegung der Schwenkachse 38 um die Drehachse 54 des Schwenkankers 20 von dem Übertragungselement 58 vollständig mit vollführt. Auf diese Weise wird das mit dem Übertragungselement 58 verbundene Maßelement 62 mit der Drehbewegung der Schwenkachse 38 auf einem Teilstück eines Kreisbogens um die Drehachse 54 geführt. On the pivot axis 38 of the pivot armature 20 , a transmission element 58 of a rotation angle sensor 60 is fixed. At the end of the transmission element 58 facing away from the pivot axis 38 , a measuring element 62 of the rotation angle sensor 60 is fastened to the transmission element 58 . The rotational angle sensor 60 has a sensor element 64 close to the measuring element 62 . The sensor element 64 is supported by a sensor housing 66 which comprises further components of the rotation angle sensor 60 and is fastened to the housing 46 of the device for actuating the gas exchange valve 2 . The sensor element 64 is thus rigidly connected to the housing 46 . The measuring element 62 is mounted movably relative to the sensor element 64 . During operation of the internal combustion engine, the rotational movement of the pivot axis 38 about the axis of rotation 54 of the pivot armature 20 of the transmission element 58 is completely carried out. In this way, the measuring element 62 connected to the transmission element 58 is guided with the rotational movement of the pivot axis 38 on a section of a circular arc about the axis of rotation 54 .

Das Übertragungselement 58 ist durch ein Langloch 70 durch das Gehäuse 46 der Vorrichtung zur Betätigung des Gaswechselventils 2 geführt. Das Gehäuse 46 dient als Abschirmelement, das das Maßelement 62 und das Sensorelement 64 in vorteilhafter Weise gegen äußere Einflüsse, beispielsweise Verschmutzungen, schützt. Durch die Abschirmung der sensiblen Teile des Drehwinkelsensors 60 durch das Abschirmelement wird eine besonders zuverlässige Messung des Drehwinkels des Schwenkankers 20 erreicht. The transmission element 58 is guided through a slot 70 through the housing 46 of the device for actuating the gas exchange valve 2 . The housing 46 serves as a shielding element which advantageously protects the dimensional element 62 and the sensor element 64 against external influences, for example soiling. By shielding the sensitive parts of the rotation angle sensor 60 by the shielding a particularly reliable measurement of the rotation angle of the pivot armature 20 is achieved.

Das Maßelement 62 ist mit einer Maßskala versehen. Diese Maßskala wird vom Sensorelement 64 abgetastet. Das Abtasten erfolgt auf optischem Wege, kann jedoch ebenso gut mechanisch oder auch auf elektromagnetischem Wege erfolgen, wenn zu große Gefahr besteht, dass die Maßskala des Maßelements 62 einer die Messung signifikant beeinflussenden Verschmutzung unterliegt. Der Drehwinkelsensor 60 ist als Winkelschrittgeber ausgestaltet, der beim Abtasten eines Skalenelements der Maßskala des Maßelements 62 ein Signal über eine Signalleitung 68 an eine in den Figuren nicht näher gezeigte Auswerteeinheit gibt. Die Maßskala des Maßelements 62 ist in sehr feine Messabschnitte aufgeteilt, sodass der Drehwinkelsensor 60 während einer Bewegung des Schwenkankers, beispielsweise bei einem Schließvorgang des Gaswechselventils 2, eine Anzahl von Signalen über die Signalleitung 68 an die Auswerteeinheit gibt. Mit Hilfe einer besonderen Ausgestaltung der Maßskala des Maßelements 62, beispielsweise durch unregelmäßige Messabschnitte, ist mit Hilfe des Drehwinkelsensors 60 sowohl die momentane Position des Schwenkankers 20 als auch seine Flugrichtung mit ausreichender Genauigkeit bestimmbar. Der Drehwinkel bzw. die Position des Schwenkankers 20 wird zur Steuerung der Vorrichtung zur Betätigung des Gaswechselventils 2 verwendet. The measuring element 62 is provided with a scale. This scale is scanned by the sensor element 64 . The scanning takes place optically, but can also be done mechanically or by electromagnetic means as well, if there is a high risk that the scale of the measurement element 62 is subject to a contamination that significantly influences the measurement. The rotational angle sensor 60 is designed as an angle incremental encoder, which gives a signal via a signal line 68 to an evaluation unit not shown in detail in the figures when scanning a scale element of the scale of the Maßelements 62 . The scale of the Maßelements 62 is divided into very fine measuring sections, so that the rotation angle sensor 60 during a movement of the pivot armature, for example, in a closing operation of the gas exchange valve 2 , a number of signals via the signal line 68 to the evaluation unit. With the help of a special embodiment of the scale of the Maßelements 62 , for example, by irregular measuring sections, both the instantaneous position of the pivot armature 20 and its flight direction can be determined with sufficient accuracy by means of the rotation angle sensor 60 . The angle of rotation or the position of the pivot armature 20 is used to control the device for actuating the gas exchange valve 2 .

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine mit einem um eine Drehachse drehbar gelagerten Schwenkanker, gekennzeichnet durch einen mit dem Schwenkanker (20) verbundenen Drehwinkelsensor (60), der in zumindest einem Betriebszustand einen Drehwinkel des Schwenkankers (20) erfasst. 1. A device for actuating a gas exchange valve of an internal combustion engine having a pivot axis rotatably mounted about a pivot armature, characterized by a with the pivot armature ( 20 ) connected to the rotation angle sensor ( 60 ) which detects a rotation angle of the pivot armature ( 20 ) in at least one operating state. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor (60) ein Sensorelement (64) und ein Maßelement (62) umfasst, wobei das Maßelement (62) gegenüber dem Sensorelement (64) beweglich gelagert ist. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the rotation angle sensor ( 60 ) comprises a sensor element ( 64 ) and a measuring element ( 62 ), wherein the measuring element ( 62 ) relative to the sensor element ( 64 ) is movably mounted. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein den Schwenkanker (20) zumindest teilweise umgebendes Gehäuse (46), wobei das Sensorelement (64) mit dem Gehäuse (46) starr verbunden ist. 3. Apparatus according to claim 2, characterized by the pivot armature ( 20 ) at least partially surrounding housing ( 46 ), wherein the sensor element ( 64 ) with the housing ( 46 ) is rigidly connected. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor (60) als ein Winkelschrittgeber ausgestaltet ist. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the rotation angle sensor ( 60 ) is designed as an angular incremental encoder. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein den Schwenkanker (20) zumindest teilweise umgebendes Abschirmelement, wobei der Schwenkanker (20) ein zumindest teilweise aus dem Abschirmelement herausgeführtes Übertragungselement (58) umfasst und zumindest ein Element des Drehwinkelsensors (60) am Übertragungselement (58) befestigt ist. 5. Device according to one of the preceding claims, characterized by a pivot armature ( 20 ) at least partially surrounding shielding, wherein the pivot armature ( 20 ) at least partially led out of the shielding transmission element ( 58 ) and at least one element of the rotation angle sensor ( 60 ) on Transmission element ( 58 ) is attached.