DE19714518A1 - Current control method for an electromagnetically operated lift valve of an internal combustion engine - Google Patents

Current control method for an electromagnetically operated lift valve of an internal combustion engine

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Stromsteuerverfahren für ein elektromagnetisch betätigtes Hubventil einer Brennkraftmaschine, welches durch eine zwischen alternierend mit Strom beaufschlagten Magnetspulen angeordnete Anker­ platte jeweils gegen die Kraft einer Rückstellfeder schwingend oszillierend bewegt wird, wobei ausgehend von der ersten Endlage des Ankers, in wel­ cher dieser an der ersten mit einem Haltestrom beaufschlagten Magnetspule anliegt, zunächst der betragsmäßig niedrige Haltestrom der ersten Magnet­ spule abgeschaltet wird, und wobei anschließend die zweite Magnetspule zunächst mit einem betragsmäßig hohen Fangstrom und danach mit dem Haltestrom beaufschlagt wird, um zunächst den Anker anzuziehen und da­ nach den an der Magnetspule anliegenden Anker zu halten.The invention relates to a current control method for an electromagnetic actuated lift valve of an internal combustion engine, which by a between Anchors arranged alternately with current applied to magnetic coils plate oscillating against the force of a return spring is moved, starting from the first end position of the armature, in wel cher this on the first magnet coil with a holding current is present, initially the low holding current of the first magnet coil is turned off, and then the second solenoid first with a high catch current and then with the Holding current is applied to first pull the anchor and there after holding the armature attached to the solenoid.

Zum technischen Umfeld wird beispielshalber auf die DE 38 26 978 A1 so­ wie die DE 195 30 394 verwiesen, wobei die erstgenannte Schrift einen möglichen Aufbau einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung für ein Brennkraftmaschinen-Hubventil zeigt, während die zweitgenannte Schrift Informationen über den sog. Fangstrom sowie den sog. Haltestrom enthält. For technical reasons, see DE 38 26 978 A1 for example referred to in DE 195 30 394, the first-mentioned document having a possible structure of an electromagnetic actuator for a Engine lift valve shows while the second script Contains information about the so-called catching current and the so-called holding current.  

Grundsätzlich sind elektromagnetische Betätigungsvorrichtungen für Brenn­ kraftmaschinen-Hubventile von immensem Vorteil, da hiermit die sogenann­ ten Ventilsteuerzeiten, d. h. die jeweiligen Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Hubventiles den jeweiligen Anforderungen entsprechend frei eingestellt werden können. Nachteilig ist bislang jedoch unter anderem das hohe Ge­ räuschniveau, das sich an einem elektromagnetisch betätigten Brennkraft­ maschinen-Hubventil einstellt. Eine wesentliche Geräuschquelle ist dabei unter anderem das Auftreffen des Ankers auf die jeweilige Magnetspule.Basically, electromagnetic actuators for burning Engine lift valves of immense advantage, since with this the so-called valve timing, d. H. the respective opening and closing times of the globe valve freely set according to the respective requirements can be. So far, however, the high Ge has been a disadvantage noise level, which is related to an electromagnetically actuated internal combustion engine machine lift valve. A major source of noise is there among other things the impact of the armature on the respective solenoid.

Eine Abhilfemaßnahme für diese Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.It is the task of the to show a remedial measure for this problem present invention.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Magnetspule bereits dann auf ein gegenüber dem Fangstrom-Niveau niedri­ geres Aufsetzstrom-Niveau übergegangen wird, wenn der Anker noch von dieser zweiten Magnetspule beabstandet ist. Bevorzugt wird hierzu der Ab­ stand des Ankers von der zweiten Magnetspule gemessen wird. Dann kann die Umschaltung vom Fangstrom-Niveau auf das Aufsetzstrom-Niveau in Abhängigkeit von der Größe dieses gemessenen Abstandes erfolgen. Ins­ besondere kann in der zweiten Magnetspule vom höheren Fangstrom-Niveau auf das niedrigere Aufsetzstrom-Niveau umgeschaltet werden, so­ lange der Anker noch mehr als 5% des Abstandes zwischen den beiden Ma­ gnetspulen von der zweiten Magnetspule entfernt ist.The solution to this problem is characterized in that in the second Solenoid coil then already at a low compared to the catch current level lower landing current level is passed when the armature is still from this second solenoid is spaced. Ab is preferred for this the armature is measured by the second solenoid. Then can the switchover from the catching current level to the boost current level in Depending on the size of this measured distance. Ins special can in the second solenoid from the higher capture current level can be switched to the lower boost current level, so long the anchor more than 5% of the distance between the two Ma gnetspulen is removed from the second solenoid.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der weiteren Unteransprüche.Advantageous further developments are the content of the further subclaims.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand der beigefügten Diagrammdarstel­ lung, in welcher über der Zeit t sowohl der Weg s des Ankers zwischen den beiden Magnetspulen, als auch der Strom I, mit dem die beiden Magnetspu­ len beaufschlagt werden, dargestellt ist. Dabei ist der Weg s strichliert und der der Strom I in dicken Linien dargestellt. The invention is explained in more detail with reference to the attached diagram in which over time t both the path s of the anchor between the two solenoids, as well as the current I with which the two solenoids len are applied, is shown. The path is dashed and s the current I is shown in thick lines.  

Grundsätzlich ist der Aufbau einer elektromagnetischen Betätigungsvorrich­ tung für ein Brennkraftmaschinen-Hubventil dem Fachmann bekannt, so daß hierauf an dieser Stelle nicht näher eingegangen wird. Stets wird dabei ent­ sprechend den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 ein Anker zwi­ schen zwei voneinander beabstandeten Magentspulen schwingend oszillie­ rend bewegt, wobei in jeder Bewegungsrichtung jeweils eine Rückstellfeder vorgesehen ist. Nun liege zunächst der Anker an der ersten Magnetspule an, wo er gegen die Kraft der dann wirkenden Rückstellfeder durch Magnet­ kraft gehalten wird. Hierzu fließt in dieser ersten Magnetspule ein sogenann­ ter Haltestrom.Basically, the structure of an electromagnetic actuating device device for an internal combustion engine lift valve known to the person skilled in the art, so that this will not be discussed in more detail here. It is always ent speaking the features in the preamble of claim 1 an anchor between two spaced apart magnetic coils oscillating oscillating rend moves, with a return spring in each direction of movement is provided. Now the anchor is first on the first solenoid where it counteracts the force of the return spring then acting by magnet force is held. For this purpose, a so-called flows in this first magnet coil ter holding current.

Wird anschließend dieser Haltestrom abgeschaltet, so setzt sich der geeig­ net geführte Anker (und selbstverständlich auch das mit diesem mechanisch verbundene Brennkraftmaschinen-Hubventil) unter Einfluß der Kraft der Rückstellfeder in Bewegung, und zwar zur zweiten Magnetspule hin. Nach einer gewissen Wegstrecke wird jedoch die Federkraft der zweiten Rück­ stellfeder wirksam, so daß durch die zweite Magnetspule zusätzliche Kräfte aufgebracht werden müssen, um den Anker anzuziehen. Hierzu wird die zweite Magnetspule erregt, und zwar mit einem betragsmäßig relativ hohen Strom, dem sogenannten Fangstrom.If this holding current is subsequently switched off, the device will sit down appropriately net guided anchors (and of course mechanically connected internal combustion engine lift valve) under the influence of the force of the Return spring in motion, towards the second solenoid. After a certain distance, however, the spring force of the second return Actuating spring effective, so that additional forces through the second solenoid must be applied to attract the anchor. For this, the second solenoid excited, with a relatively high amount Electricity, the so-called catch current.

Ist der Anker schließlich auf der Magnetspule aufgetroffen, so kann vom be­ tragsmäßig hohen Fangstrom-Niveau auf das bereits im Zusammenhang mit der ersten Magnetspule erläuterte niedrigere Haltestrom-Niveau umgeschal­ tet werden, da nunmehr der Anker lediglich an der Magnetspule gehalten, nicht jedoch gegen Federkraft zu ihr hin beschleunigt werden muß.When the armature has finally hit the solenoid, the be in terms of the daily high catch current level to that already in connection with of the first solenoid explained lower holding current level tet, since the armature is now held only on the solenoid, but does not have to be accelerated towards it against spring force.

Anschließend erfolgt der Vorgang in der umgekehrten Richtung, d. h. die in der bisherigen Schilderung zweite Magnetspule wird dann die erste Magnet­ spule, während die eingangs genannte erste Magnetspule die Funktion der zweiten Magnetspule übernimmt. Then the process takes place in the reverse direction, i. H. in the The previous description of the second magnet coil then becomes the first magnet coil, while the first magnetic coil mentioned the function of second solenoid takes over.  

Im beigefügten Diagramm ist das Haltestrom-Niveau mit IH bezeichnet und das Fangstrom-Niveau mit IF. Zum Zeitpunkt t0 fließt, wie ersichtlich, in der ersten Magnetspule der Haltestrom IH, der zum Zeitpunkt t1 abgeschaltet wird. Hierdurch setzt sich, wie beschrieben, der Anker in Bewegung und legt über der Zeit t den Weg s zurück.In the attached diagram, the holding current level is labeled I H and the catching current level is labeled I F. At time t 0 , as can be seen, the holding current I H flows in the first magnet coil and is switched off at time t 1 . As described, this causes the armature to move and cover the distance s over time t.

Zum Zeitpunkt t2 befindet sich der Anker in etwa in der Mitte zwischen den beiden Magnetspulen, d. h er hat die halbe Wegstrecke sh zurückgelegt.At time t 2 , the armature is approximately in the middle between the two solenoids, i. h He has covered half the distance s h .

Nun wird die zweite Magnetspule zunächst mit dem Fangstrom-Niveau IF beaufschlagt, welches aufgrund der magnetischen Verhältnisse erst verzö­ gert erreicht wird.Now the second solenoid coil is initially charged with the capture current level I F , which is reached delayed due to the magnetic conditions.

Nachdem der Anker die volle Wegstrecke sv zurückgelegt hat und somit an der zweiten Magnetspule anliegt, kann in dieser zweiten Magnetspule vom Fangstrom-Niveau IF auf das Haltestrom-Niveau IH übergegangen werden, was hier zum Zeitpunkt t6 erfolgt. Aufgrund der magnetischen Verhältnisse in der Magnetspule wird der Wert IH des Haltestromes jedoch erst verzögert erreicht. Der Zeitpunkt t6 liegt dabei später als der Zeitpunkt t5, zu welchem der Anker erstmalig auf die Magnetspule auftrifft. Hierdurch ist sichergestellt, daß der Anker sicher an der Magnetspule gehalten wird, auch wenn er nach dem erstmaligen Auftreffen kurz abprallt bzw. sich um eine minimale Weg­ strecke wieder zurück bewegt.After the armature has covered the full distance s v and is therefore in contact with the second magnet coil, it is possible to transition from the catch current level I F to the holding current level I H in this second magnet coil, which takes place here at time t 6 . Due to the magnetic conditions in the magnetic coil, the value I H of the holding current is reached only after a delay. The time t 6 is later than the time t 5 at which the armature hits the solenoid for the first time. This ensures that the armature is held securely on the magnetic coil, even if it bounces off briefly after the first impact or moves back a minimal distance.

Um nun ein möglichst sanftes Auftreffen des Ankers auf der zweiten Ma­ gnetspule zu erzielen, wird in dieser zweiten Magnetspule bereits dann, - nämlich zum Zeitpunkt t3, - auf ein gegenüber dem Fangstrom-Niveau IF niedrigeres Aufsetzstrom-Niveau IA übergegangen, wenn der Anker noch von dieser zweiten Magnetspule beabstandet ist. Aufgrund der magneti­ schen Verhältnisse in der Magnetspule wird der tatsächliche Stromwert IA jedoch erst zum Zeitpunkt t4 erreicht, der aber noch deutlich vor dem Auf­ treffzeitpunkt t5 des Ankers auf der Magnetspule liegt.In order to achieve the smoothest possible impact of the armature on the second magnetic coil, this second magnetic coil already - at time t 3 - changes to a lower landing current level I A compared to the catching current level I F if the armature is still spaced from this second solenoid. Due to the magnetic conditions in the magnet coil, the actual current value I A is only reached at time t 4 , however, which is still well before the point of impact t 5 of the armature on the magnet coil.

Im Umschaltzeitpunkt t3 hat der Anker den Weg sa zurückgelegt. Auf seiner letzten Wegstrecke, die durch den Abstand zwischen sa und sv definiert ist, wird der Anker somit durch die zweite Magnetspule nunmehr deutlich verrin­ gert beschleunigt so daß er dementsprechend sanfter auf die zweite Ma­ gnetspule auftrifft.At the changeover time t 3 , the armature covered the path s a . On its last path, which is defined by the distance between s a and s v , the armature is now accelerated significantly reduced by the second solenoid so that it accordingly hits the second solenoid more gently.

Um feststellen zu können, wann der jeweils günstigste Zeitpunkt t3 für die Umschaltung vom Fangstrom-Niveau IF auf das Aufsetzstrom-Niveau IA ist, kann über der Zeit t der jeweilige Abstand des Ankers von der zweiten Ma­ gnetspule gemessen werden. Bevorzugt erfolgt die Umschaltung vom Fang­ strom Niveau IF auf das Aufsetzstrom-Niveau IA in Abhängigkeit von der Größe dieses Abstandes, und zwar insbesondere dann, wenn der Anker noch mehr als 5% des gesamten Abstandes sv zwischen den beiden Ma­ gnetspulen von der Magnetspule entfernt ist. Die Differenz (sv-sa) beträgt somit mehr als 5% der gesamten Strecke sv.In order to be able to determine when the most favorable time t 3 for switching from the catching current level I F to the landing current level I A is, the respective distance of the armature from the second magnetic coil can be measured over time t. Preferably, the changeover from the catch current level I F to the landing current level I A takes place as a function of the size of this distance, in particular when the armature is still more than 5% of the total distance s v between the two magnetic coils of the Solenoid is removed. The difference (s v -s a ) is therefore more than 5% of the total distance s v .

Das Aufsetzstrom-Niveau IA kann irgendwo im Bereich zwischen dem Fang­ strom-Niveau IF und dem Haltestrom-Niveau IH liegen, sollte jedoch zur Er­ zielung des gewünschten Effektes, nämlich im Hinblick auf ein weiches Auf­ treffen bzw. Aufsetzen des Ankers auf der zweiten Magnetspule signifikant unterhalb dem Fangstrom-Niveau IF liegen. Bevorzugt liegt das Aufsetz­ strom-Niveau IA in der Größenordnung des einfachen bis doppelten Hal­ testrom-Niveaus IH.The touch-up current level I A can be anywhere in the range between the capture current level I F and the holding current level I H , but should achieve the desired effect, namely with regard to a soft on or touching down the armature the second solenoid are significantly below the capture current level I F. The Aufsetz current level I A is in the order of magnitude of single to double Hal testrom level I H.

Als weiterhin äußerst vorteilhaft im Hinblick auf die Erzielung eines sanften Auftreffens des Ankers auf der zweiten Magnetspule hat sich erweisen, wenn diese zweite Magnetspule bereits relativ frühzeitig mit dem Fangstrom IF beaufschlagt wird. Unter energetischen Gesichtspunkten wäre es unter Beachtung der magnetischen Effekte günstig, die zweite Magnetspule so spät als möglich mit dem Fangstrom-Niveau IF zu beaufschlagen, jedoch re­ sultiert dies wiederum in einem harten Auftreffen des Ankers auf dieser Ma­ gnetspule. Daher wird vorgeschlagen, die zweite Magnetspule bereits dann, nämlich zum Zeitpunkt t2, mit dem Fangstrom IF zu beaufschlagen, wenn der Anker noch um mehr als 40% des Abstandes sv zwischen den beiden Ma­ gnetspulen von der zweiten Magnetspule entfernt ist. Bei der Diagrammdar­ stellung, die selbstverständlich nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellt, liegt dieser Zeitpunkt t2 bei der Wegstrecke sh, d. h. wenn der An­ ker in etwa um die Hälfte, genauer um 60% des Abstandes der beiden Ma­ gnetspulen von der zweiten Magnetspule entfernt ist. Jedoch kann dies, so­ wie eine Vielzahl weiterer Details durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.As a further extremely advantageous with respect to achieving a gentle impingement of the armature on the second magnetic coil has prove if this second magnet coil is already relatively early stage supplied with the attraction current I F. From an energetic point of view, it would be favorable, considering the magnetic effects, to apply the trapping current level I F to the second solenoid as late as possible, but this in turn results in the armature hitting the solenoid hard. It is therefore proposed to apply the catch current I F to the second solenoid coil, namely at time t 2 , when the armature is still more than 40% of the distance s v between the two magnetic coils away from the second solenoid coil. In the diagram representation, which is of course only a preferred exemplary embodiment, this point in time t 2 lies in the distance s h , ie when the anchor is approximately half, more precisely 60% of the distance between the two magnetic coils from the second magnetic coil is. However, like a large number of further details, this can be designed quite differently from the exemplary embodiment shown, without leaving the content of the patent claims.

Claims (5)

1. Stromsteuerverfahren für ein elektromagnetisch betätigtes Hubventil einer Brennkraftmaschine, welches durch eine zwischen alternierend mit Strom beaufschlagten Magnetspulen angeordnete Ankerplatte je­ weils gegen die Kraft einer Rückstellfeder schwingend oszilierend bewegt wird,
wobei ausgehend von der ersten Endlage des Ankers, in welcher die­ ser an der ersten mit einem Haltestrom (IH) beaufschlagten Magnet­ spule anliegt, zunächst der betragsmäßig niedrige Haltestrom (IH) der ersten Magnetspule abgeschaltet wird,
und wobei anschließend die zweite Magnetspule zunächst mit einem betragsmäßig hohen Fangstrom (IF) und danach mit dem Haltestrom (IH) beaufschlagt wird,
um zunächst den Anker anzuziehen und danach den an der Magnet­ spule anliegenden Anker zu halten,
dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Magnetspule bereits dann auf ein gegenüber dem Fangstromniveau (IF) niedrigeres Auf­ setz-Stromniveau (IA) übergegangen wird, wenn der Anker noch von dieser zweiten Magnetspule beabstandet ist. 1. Current control method for an electromagnetically actuated lift valve of an internal combustion engine, which is oscillatingly oscillating against the force of a return spring by an armature plate arranged between alternating current solenoids,
starting from the first end position of the armature, in which the water is applied to the first magnet coil with a holding current (I H ), the low holding current (I H ) of the first magnet coil is first switched off,
and then the second magnetic coil is first subjected to a high capture current (I F ) and then the holding current (I H ),
to first pull the armature and then hold the armature against the solenoid,
characterized in that in the second solenoid is already a lower than the capture current level (I F ) lower to set current level (I A ) when the armature is still spaced from this second solenoid. 2. Stromsteuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (sv-sa)des Ankers von der zweiten Magnetspule gemessen wird und die Umschaltung vom Fangstrom-Niveau (IF) auf das Aufsetzstrom-Niveau (IA) in Abhängig­ keit von der Größe dieses gemessenen Abstandes (sv-sa)erfolgt.2. Current control method according to claim 1, characterized in that the distance (s v -s a ) of the armature from the second solenoid is measured and the changeover from the catching current level (I F ) to the landing current level (I A ) in dependence speed of the size of this measured distance (s v -s a ). 3. Stromsteuerverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung vom höheren Fang­ strom-Niveau (IF) auf das niedrigere Aufsetz-Strom-Niveau (IA) in der zweiten Magnetspule erfolgt, solange der Anker noch mehr als 5% des Abstandes (sv) zwischen den beiden Magnetspulen von der zweiten Magnetspule entfernt ist.3. Current control method according to claim 1 or 2, characterized in that the switchover from the higher capture current level (I F ) to the lower landing current level (I A ) takes place in the second magnet coil as long as the armature is still more than 5 % of the distance (s v ) between the two solenoids is away from the second solenoid. 4. Stromsteuerverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufsatz-Stromniveau (IA) in der Größenordnung des einfachen bis doppelten Haltestrom-Niveaus (IH) liegt.4. Current control method according to one of the preceding claims, characterized in that the top-up current level (I A ) is in the order of magnitude of the single to double holding current level (I H ). 5. Stromsteuerverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Magnetspule bereits dann mit dem Fangstrom (IF) beaufschlagt wird, wenn der Anker noch um mehr als 40% des Abstandes (sv) zwischen den beiden Magnetspulen von der zweiten Magnetspule entfernt ist.5. Current control method according to one of the preceding claims, characterized in that the second solenoid is already acted upon by the catch current (I F ) when the armature is still more than 40% of the distance (s v ) between the two solenoids from the second Solenoid is removed.
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