DE19809517C1 - Electromagnetic operating device for engine valve - Google Patents

Abstract

The electromagnetic operating device (1) uses an actuator (7) with an opening magnet (9) and a closing magnet (8), cooperating with an armature (12) for operation of the engine valve(2) against the force of an opening spring (21) and a closing spring (22), holding the armature in an intermediate position between the magnets. The spring force of at least one of the springs is adjustable via a setting device (29,30,24,27) for altering the counter-balance position of the armature.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Vorrich­ tung zur Betätigung eines Gaswechselventiles einer Brennkraft­ maschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an electromagnetic device device for actuating a gas exchange valve of an internal combustion engine machine according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 39 20 976 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventiles einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei das Gaswechselventil durch, einen elektromagneti­ schen Aktuator betätigt wird. Der Aktuator weist ein Federsy­ stem und zwei elektrisch arbeitende Schaltmagnete auf, durch die ein das Gaswechselventil betätigender Anker in zwei gegen­ überliegende Schaltpositionen bewegbar ist. Das Federsystem be­ steht aus zwei vorgespannten Druckfedern, und zwar aus einer oberen und einer unteren Ventilfeder. Die obere Ventilfeder be­ lastet das Gaswechselventil in Öffnungsrichtung und die untere Ventilfeder in Schließrichtung. Bei nicht bestromten Schaltma­ gneten wird der Anker durch das Federsystem in einer Gleichge­ wichtslage gehalten, die vorzugsweise mit der energetischen Mitte zwischen den Schaltmagneten übereinstimmt.DE 39 20 976 A1 describes a generic device for Actuation of a gas exchange valve of an internal combustion engine known, the gas exchange valve by, an electromagnetic Actuator is actuated. The actuator has a Federsy stem and two electrically operating switching magnets, through the one arm actuating the gas exchange valve in two against overlying switching positions is movable. The spring system be is made up of two prestressed compression springs, namely one upper and a lower valve spring. Be the upper valve spring the gas exchange valve loads in the opening direction and the lower one Valve spring in the closing direction. With switching current not energized The anchor is smoothed in an equilibrium by the spring system weight position, preferably with the energetic Middle between the switching magnets.

Von Beginn an nicht berücksichtigte oder sich über der Zeit verändernde Größen, wie beispielsweise Fertigungs- oder Einbau­ toleranzen einzelner Bauteile, unterschiedliche Federkennlini­ en, thermisch bedingte Ausdehnungen unterschiedlicher Materia­ lien oder Setzungserscheinungen infolge von Verschleiß, können dazu führen, daß die Gleichgewichtslage des Ankers nicht mit der energetischen Mittenlage zwischen den Schaltmagneten über­ einstimmt. Dies kann bewirken, daß der Anker nicht mehr voll­ ständig an den Auflage- bzw. Polflächen der Magnete zur Anlage kommt, daß Spiel zwischen dem Ankerschaft und dem Ventilschaft entsteht und/oder daß das Gaswechselventil nicht mehr vollstän­ dig schließt. Um diese sich verändernden Größen auszugleichen, weist die Vorrichtung ein Einstellmittel in Form einer Stell­ schraube auf, über die die Gleichgewichtslage des Ankers so eingestellt werden kann, daß der Anker im stromlosen Zustand in der Mitte zwischen den Schaltmagneten ruht.Not considered from the beginning or over time changing sizes, such as manufacturing or installation tolerances of individual components, different spring characteristics thermal expansion of different materials lines or signs of settlement due to wear and tear cause the anchor to be out of balance the energetic middle position between the switching magnets agrees. This can cause the anchor to no longer be full constantly on the support or pole faces of the magnets to the system  comes that game between the anchor stem and the valve stem arises and / or that the gas exchange valve is no longer complete dig closes. To compensate for these changing sizes, the device has an adjusting means in the form of an actuator screw on, about the equilibrium position of the anchor so can be set that the armature in the de-energized state the middle between the switching magnets rests.

Wenn die durch die Ventilfedern bestimmte Gleichgewichtslage des Ankers nicht mit der energetischen Mittenlage des Ankers zwischen den Schaltmagneten übereinstimmt, verändert sich der Energiebedarf der Schaltmagneten. Die von dem Schließmagneten und dem Öffnungsmagneten benötigte Energie, auch Fangenergie genannt, um den Anker von einem bestimmten Abstand aus anzuzie­ hen, nimmt mit dem Abstand exponentiell zu. Dies führt dazu, daß bei einem Anker, der in Ruhelage beispielsweise in Richtung des Öffnungsmagneten verschoben ist, zwar der Energiebedarf des Öffnungsmagneten aufgrund des geringeren Abstandes kleiner wird, jedoch ner Energiebedarf des Schließmagneten aufgrund des exponentiellen Zusammenhangs mit dem Abstand wesentlich stärker zunimmt als sich der des Öffnungsmagneten verringert. Der Ge­ samtenergiebedarf steigt an. Die durch die Ventilfedern be­ stimmte, energetisch optimale Gleichgewichtslage des Ankers be­ findet sich daher in der Mittelposition zwischen den Polflä­ chen. Ferner werden durch den exponentiellen Zusammenhang schnell Abstände erreicht, bei denen der Energiebedarf unzuläs­ sig hoch ist, so daß der Öffnungsmagnet bzw.. der Schließmagnet den Anker nicht mehr anziehen kann. Der Aktuator verliert seine Funktionsfähigkeit.If the equilibrium position determined by the valve springs of the anchor not with the energetic central position of the anchor between the switching magnets, the changes Energy requirement of the switching magnets. The one from the closing magnet and energy required for the opening magnet, including catch energy called to pull the anchor from a certain distance hen, increases exponentially with the distance. This leads to, that with an anchor that is at rest, for example, in the direction of the opening magnet is shifted, namely the energy requirement of the Opening magnets smaller due to the smaller distance is, however ner energy requirement of the closing magnet due to exponential relationship with the distance much stronger increases as that of the opening magnet decreases. The Ge Velvet energy demand increases. The be by the valve springs determined, energetically optimal equilibrium position of the anchor is therefore in the middle position between the pole surfaces chen. Furthermore, due to the exponential relationship Distances are quickly reached at which the energy requirement is impermissible sig is high, so that the opening magnet or .. the closing magnet can no longer pull the anchor. The actuator loses its Functionality.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Betäti­ gung eines Gaswechselventiles zu schaffen, bei der bei gleich zeitiger Gewichtseinsparung der bewegten Teile die Gleichge­ wichtslage des Ankers auch während des Betriebs einfach einzu­ stellen ist.It is the object of the invention to provide a device for actuation to create a gas exchange valve with the same timely weight saving of the moving parts  weight of the anchor easy to insert even during operation pose is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the in the characteristic of Features given claim 1 solved.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt in der Einsparung von Einstellmitteln direkt am Aktuator und der, dadurch erreich­ ten großen Gewichtseinsparung der bewegten Teile der Vorrich­ tung. Die Einstellung der Gleichgewichtslage des Ankers erfolgt durch Änderung der Federeigenschaften, genauer gesagt durch Än­ derung der Federsteifigkeit c = F/s (F = Federkraft, s = Federweg) mindestens einer der Ventilfedern mittels Einsatz von Einstell­ mitteln, wobei die Federsteifigkeit auch von der Federgestalt abhängig ist. Die Einstellmittel sind außerhalb des Aktuators im Zylinderkopf angeordnet und erhöhen dadurch nicht das Ge­ wicht der bewegten Teile der Vorrichtung.A major advantage of the invention is the saving of adjustment means directly on the actuator and the, thereby achieved great weight saving of the moving parts of the device tung. The armature is set in the equilibrium position by changing the spring properties, more precisely by changing change in spring stiffness c = F / s (F = spring force, s = spring travel) at least one of the valve springs using adjustment average, whereby the spring stiffness also depends on the spring shape is dependent. The setting means are outside the actuator arranged in the cylinder head and therefore do not increase the Ge importance of the moving parts of the device.

Die gezielte Änderung der Federsteifigkeit c und die dadurch bewirkte Änderung der Federvorspannungskraft F wird durch eine Erwärmung der jeweiligen Ventilfeder bewirkt. Die Erwärmung der Feder führt zu einem kontrolliert irreversiblen Abbau der Fe­ dervorspannung und gibt dadurch die Möglichkeit die Gleichge­ wichtslage des Ankers genau einzustellen. Die thermisch erzeug­ te Änderung der Federvorspannung gewährleistet, daß das Gas­ wechselventil stets spielfrei schließt und mögliche Veränderun­ gen infolge Verschleiß oder Setzerscheinungen ausgeglichen wer­ den. Selbst der Einsatz von toleranzbehafteten Federn ist da­ durch möglich, da zum Toleranzausgleich die Vorspannungskraft der Federn bereits vorab gezielt eingestellt werden kann.The targeted change in the spring stiffness c and the result caused change in the spring biasing force F by a Heating of the respective valve spring causes. The warming of the Spring leads to a controlled irreversible breakdown of the Fe preload and thereby gives the possibility of equalization adjust the exact weight of the anchor. The thermally generated te change in spring preload ensures that the gas change valve always closes without play and possible changes against wear and tear or signs of settlement the. Even the use of tolerant springs is there through possible, since the prestressing force is used to compensate for tolerances the springs can be specifically set in advance.

Vorteilhafterweise umfaßt jedes Einstellmittel eine Stromver­ sorgung mit Regeleinheit, welche direkt oder indirekt an die jeweilige Ventilfeder angeschlossen ist. Die Erwärmung der Nen­ tilfeder erfolgt durch Beaufschlagen der Feder mit Strom. Die schraubenförmige Ventilfeder wird durch den durch sie hindurch­ fließenden Strom direkt beheizt. Durch diese Direktheizung kann eine aufwendige Heizeinrichtung, die von außen auf die Ventil­ feder einwirkt, entfallen. Die interne Direktbeheizung ermög­ licht eine gleichmäßige Erwärmung des Federdrahtes und damit auch eine gleichmäßige Änderung der Federvorspannung.Advantageously, each setting means comprises a current ver supply with control unit, which is directly or indirectly connected to the respective valve spring is connected. The warming of the Nen Tilfeder is made by applying current to the spring. The helical valve spring is through the through it flowing electricity heated directly. This direct heating can  an elaborate heating device that acts on the valve from the outside acts spring, omitted. The internal direct heating enables light and even heating of the spring wire also an even change in the spring preload.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Windungen der schraubenförmigen Ventilfedern gegeneinander elektrisch iso­ liert, wodurch ungewollte Berührungen der Windungen untereinan­ der ohne Einfluß auf die gleichmäßige Erwärmung des Federdrah­ tes bleiben.In one embodiment of the invention, the turns are helical valve springs against each other electrically iso liert, whereby unwanted touching of the turns with each other which has no influence on the uniform heating of the spring wire stay there.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Windun­ gen der Schraubenfeder einzeln elektrisch ansteuerbar, wodurch ein schrittweises (Windung für Windung) oder auch nur teilwei­ ses Erhitzen der Feder ermöglicht ist. Die Änderung der Vor­ spannung kann dadurch ganz gezielt und in kleinsten Schritten (Stufen) über die Anzahl der wirksamen Windungen erfolgen.In a further embodiment of the invention, the windun against the coil spring individually electrically controllable, whereby a step by step (turn by turn) or only partially ses heating of the spring is made possible. The change of the before This enables tension to be targeted and in the smallest steps (Stages) take place over the number of effective turns.

Die vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, bei der die Ven­ tilfeder zwischen einem Federteller und zwei aneinanderliegen­ den Unterlegscheiben angeordnet ist, bietet sowohl eine weitere Gewichtsersparnis als auch eine von der Bauform der Ventilfeder unabhängige Strombeaufschlagung. Der ohnehin benötigte Feder­ teller bildet den notwendigen Masseanschluß, wodurch ein zu­ sätzliches Bauteil entfallen kann. Die Ventilfeder benötigt keine direkte Anschlußmöglichkeit an die Stromversorgung, da sie indirekt über die an ihr anliegende Unterlegscheibe mit Strom beaufschlagbar ist, wobei die zweite Unterlegscheibe die Isolierung zum Aktuator bildet.The advantageous development of the invention in which the Ven the valve spring lies between a spring plate and two the washers is arranged, offers both another Weight saving as well as one of the design of the valve spring independent current application. The feather you need anyway plate forms the necessary ground connection, thereby creating a additional component can be omitted. The valve spring is required no direct connection to the power supply because indirectly with the washer Current can be applied, the second washer Isolation to the actuator forms.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung hervor.Further configurations and advantages of the invention go out the description.

In der einzigen Figur ist im folgenden ein Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Sie zeigt eine ins­ gesamt mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur Betätigung eines Gas­ wechselventiles 2 einer nicht näher gezeigten Hubkolbenbrenn­ kraftmaschine. Das Gaswechselventil 2 steuert einen Gaswech­ selkanal 3 in einem Zylinderkopf 4 der Brennkraftmaschine, wo­ bei der Gaswechselkanal 3 brennraumseitig einen Ventilsitzring 5 aufweist, an welchem das Gaswechselventil 2 in geschlossenem Zustand mit seinem Ventilteller 6 anliegt. Die Vorrichtung 1 dient zur Betätigung des Gaswechselventils 2, wobei das Gas­ wechselventil 2 zwischen einer in der Figur dargestellten Schließstellung und einer Offenstellung hin- und herbewegbar ist.In the single figure, an exemplary embodiment is explained in more detail below with further details. It shows an overall designated 1 device for actuating a gas exchange valve 2 of a reciprocating internal combustion engine, not shown. The gas exchange valve 2 controls a gas exchange selkanal 3 in a cylinder head 4 of the internal combustion engine, where in the gas exchange channel 3 has a valve seat ring 5 on the combustion chamber side, to which the gas exchange valve 2 bears in the closed state with its valve disk 6 . The device 1 serves to actuate the gas exchange valve 2, wherein the gas exchange valve 2 back and forth between a closed position in the figure and illustrated an open position and is movable.

Die Vorrichtung 1 weist einen das Gaswechselventil 2 betätigen­ den elektromagnetischen Aktuator 7 auf, der im Zylinderkopf 4 der Brennkraftmaschine gelagert und von einer Haube 4a abge­ deckt ist. Der Aktuator 7 besitzt oben einen Schließmagneten 8 und unten einen Öffnungsmagneten 9, zwischen deren Polflä­ chen 10, 11 ein Anker 12 in Richtung einer Längsachse 13 des Gaswechselventils 2 verschiebbar angeordnet ist, wobei der An­ ker 12 über einen Ankerstößel 14 auf einen Ventilschaft 15 des Gaswechselventils 2 wirkt. Im Betrieb der Brennkraftmaschine legt sich der Anker 12 wechselweise mit seinen Anlaufflächen 16, 17 an die Polflächen 10, 11 der Schaltmagnete 8, 9 und wird von den Magneten 8, 9 in zwei getrennten Schaltpositionen ge­ halten.The device 1 has a gas exchange valve 2 actuating the electromagnetic actuator 7 , which is mounted in the cylinder head 4 of the internal combustion engine and is covered by a hood 4 a. The actuator 7 has a closing magnet 8 at the top and an opening magnet 9 at the bottom, between whose pole surfaces 10 , 11 an armature 12 is arranged displaceably in the direction of a longitudinal axis 13 of the gas exchange valve 2 , the armature 12 via an armature plunger 14 on a valve stem 15 of the Gas exchange valve 2 acts. In the operation of the internal combustion engine 17, the armature 11 of the switching magnets 8, 9, 12 alternately sets, with its contact surfaces 16 on the pole faces 10, and by the magnets 8, ge in two separate switch positions hold. 9

Zwischen dem Öffnungsmagnet 9 und dem Gaswechselventil 2 bildet der Aktuator 7 einen Federraum 18 aus, in dem ein Federsystem, das aus einer oberen, in Öffnungsrichtung 19 wirkenden Ventil­ feder 21 und einer unteren, in Schließrichtung 20 wirkenden Ventilfeder 22 besteht, untergebracht ist. Sowohl die Öffnungs­ feder 21 als auch die Schließfeder 22 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als zylindrische Schraubendruckfedern aus­ gebildet. Die obere Ventilfeder 21 stützt sich in Richtung Gas­ wechselventil 2 an einem auf dem Ankerstößel 14 befestigten Fe­ derteller 23 und in die vom Gaswechselventil 2 abgewandte Rich­ tung am Öffnungsmagneten 9 ab, wobei zwischen Ventilfeder 21 und Öffnungsmagneten 9 zwei Unterlegscheiben 24, 25 angeordnet sind. Die untere Ventilfeder 22 stützt sich in Richtung Gas­ wechselventil 2 an dem den Federraum 18 bildenden Aktuator 7 und in die vom Gaswechselventil 2 abgewandte Richtung an einem auf dem Ventilschaft 15 befestigten Federteller 26 ab, wobei zwischen Ventilfeder 22 und Aktuator 7 ebenfalls zwei Unterleg­ scheiben 27, 28 angeordnet sind. Die Ventilfedern sind so vor­ gespannt, daß bei unbestromten Schaltmagneten 8, 9 der Anker 12 in einer Gleichgewichtslage gehalten wird, die vorzugsweise mit der energetischen und der geometrischen Mitte zwischen den Schaltmagneten 8, 9 übereinstimmt.Between the opening magnet 9 and the gas exchange valve 2 , the actuator 7 forms a spring chamber 18 in which a spring system consisting of an upper valve spring 21 acting in the opening direction 19 and a lower valve spring 22 acting in the closing direction 20 is accommodated. Both the opening spring 21 and the closing spring 22 are formed as cylindrical helical compression springs in the illustrated embodiment. The upper valve spring 21 is supported in the direction of the gas exchange valve 2 at a fixed on the armature plunger 14 Fe-made ller 23 and processing in the direction away from the gas exchange valve 2 Rich on opening magnet 9 from, wherein between the valve spring 21 and opening magnet 9, two washers 24, are arranged 25th The lower valve spring 22 is supported in the direction of the gas exchange valve 2 on the actuator 7 forming the spring chamber 18 and in the direction facing away from the gas exchange valve 2 on a spring plate 26 fastened on the valve stem 15 , two washers 27 also being provided between the valve spring 22 and the actuator 7 , 28 are arranged. The valve springs are tensioned so that the armature 12 is held in an equilibrium position when the solenoids 8 , 9 are de-energized, which preferably corresponds to the energetic and geometric center between the solenoids 8 , 9 .

Beim Start des Aktuators 7 wird entweder einer der beiden Ma­ gneten 8, 9 kurzzeitig übererregt, um den Anker 12 aus der Gleichgewichtslage anzuziehen, oder der Anker 12 wird durch eine An­ schwingungsroutine in seiner Resonanzfrequenz ins Schwingen versetzt, um ihn zu einer der Polflächen 10, 11 der Schaltma­ gnete 8, 9 zu bewegen und dort zu halten. In geschlossener Stellung des Gaswechselventils 2, wie in der Figur dargestellt, liegt der Anker 12 mit seiner ersten Anlauffläche 16 an der Polfläche 10 des bestromten Schließmagneten 8 an und wird von diesem gehalten. Der Schließmagnet 8 spannt die in Öffnungs­ richtung 19 wirkende obere Ventilfeder 21 vor. Um das Gaswech­ selventil 2 zu öffnen, wird der Schließmagnet 8 ausgeschaltet. Die in Öffnungsrichtung 19 wirkende Ventilfeder 21 beschleunigt den Anker 12 über die Gleichgewichtslage hinaus in Richtung Of­ fenstellung des Gaswechselventils 2. Vor Erreichen der Offen­ stellung wird nun der Öffnungsmagnet 9 eingeschaltet, so daß der Anker 12 sich mit seiner zweiten Anlauffläche 17 an die Polfläche 11 des Öffnungsmagneten 9 anlegt und von diesem fest­ gehalten wird. Um das Gaswechselventil 2 wieder zu schließen, wobei sein Ventilteller 6 am Ventilsitzring 5 anliegt und den Gaswechselkanal 3 verschließt wird der Öffnungsmagnet 9 ausge­ schaltet. Die in Schließrichtung 20 wirkende Ventilfeder 22 be­ schleunigt den Anker 12 über die Gleichgewichtslage hinaus zum Schließmagneten 8. Der Anker 12 wird vom mittlerweile einge­ schalteten Schließmagneten 8 angezogen legt sich mit seiner, Anlauffläche 16 an die. Polfläche 10 des Schließmagneten 8 an - und wird von diesem festgehalten. At the start of the actuator 7 , either one of the two magnets 8 , 9 is briefly overexcited to attract the armature 12 from the equilibrium position, or the armature 12 is set in motion by an oscillation routine at its resonance frequency in order to move it to one of the pole faces 10 , 11 of the Schaltma gnete 8 , 9 to move and hold there. In the closed position of the gas exchange valve 2 , as shown in the figure, the armature 12 lies with its first contact surface 16 against the pole surface 10 of the energized closing magnet 8 and is held by it. The closing magnet 8 biases the upper valve spring 21 acting in the opening direction 19 . In order to open the gas exchange valve 2 , the closing magnet 8 is switched off. The valve spring 21 acting in the opening direction 19 accelerates the armature 12 beyond the equilibrium position in the direction of the open position of the gas exchange valve 2 . Before reaching the open position, the opening magnet 9 is now switched on, so that the armature 12 rests with its second contact surface 17 on the pole face 11 of the opening magnet 9 and is held firmly by the latter. To the gas exchange valve 2 to close again with its valve disc 6 rests on the seat ring 5 and the opening solenoid is closing the gas exchange channel 3 9 turned off. The valve spring 22 acting in the closing direction 20 accelerates the armature 12 beyond the equilibrium position to the closing magnet 8 . The armature 12 is attracted by the closing magnet 8 , which is now switched on, lies with its contact surface 16 on the. Pole surface 10 of the closing magnet 8 - and is held by it.

Um nun die energetische Mittenlage des Ankers 12 vor oder im Betrieb der Brennkraftmaschine einzustellen, wird erfindungsge­ mäß die Federsteifigkeit c = F/s (F = Federkraft bzw. Federvorspan­ nung, s = Federweg) und dadurch die Federvorspannung F mindestens einer der beiden Ventilfedern 21, 22 mittels Einsatz von Ein­ stellmitteln so verändert, daß sich der Anker 12 wieder in sei­ ner Gleichgewichtslage befindet. Bevorzugt ist eine gezielte, thermisch erzeugte Änderung der Federvorspannung durch Erwärmen der jeweiligen Ventilfeder 21 oder 22 vorgesehen. Die Vorspan­ nung der Ventilfedern 21, 22 wird so hoch gewählt, daß über die gesamte Laufzeit des Ventiltriebs ein Nachstellen bzw. eine ge­ zielte Verringerung der Federvorspannung möglich ist, wobei der Vorspannungsverlust der Federn in Abhängigkeit der Temperatur und der Einwirkungsdauer der Temperatur anfangs einen linearen und später einen logharithmischen Verlauf nimmt.In order to adjust the energetic central position of the armature 12 before or during operation of the internal combustion engine, the spring stiffness according to the invention is c = F / s (F = spring force or spring preload, s = spring travel) and thereby the spring preload F of at least one of the two valve springs 21 , 22 changed by means of an adjusting means so that the armature 12 is again in its equilibrium position. A targeted, thermally generated change in the spring preload is preferably provided by heating the respective valve spring 21 or 22 . The bias voltage of the valve springs 21 , 22 is chosen so high that readjustment or a targeted reduction of the spring preload is possible over the entire life of the valve train, the bias loss of the springs depending on the temperature and the duration of the temperature initially a linear and later takes a logarithmic course.

Wie bereits oben erwähnt, stehen die Ventilfedern 21, 22 unter einer Vorspannung, die zur Einstellung der Mittenlage bzw. Gleichgewichtslage des Ankers 12 nun kontrolliert irreversibel abgebaut werden kann, indem die jeweilige Feder 21 oder 22 er­ wärmt wird und dadurch über eine Gefügeänderung des Federwerk­ stoffs eine Änderung der Federeigenschaften erreicht wird. Die Federn bestehen vorzugsweise aus einem warmgewalzten Stahl (z. B. einer SiCr-Legierung), der sich für vergütbare Federn eignet. Der Federstahl besteht vor der Erwärmung aus einer fer­ ritischen Matrix mit feinsten, in der Matrix eingebetteten Car­ biden (feinkörniges Gefüge), welche bei entsprechenden steigen­ den Temperaturen wachsen und zu einem grobkörnigen Gefüge füh­ ren. Dadurch werden die Versetzungsbewegungen innerhalb des Ge­ füges behindert und die Elastitzität bzw. die Vorspannungskraft des Federstahls herabgesetzt. Die Feder verliert über die Zeit gezielt ihre Vorspannungskraft F und zieht sich dadurch in Richtung der Längsachse 13 zusammen.As already mentioned above, the valve springs 21 , 22 are under a pretension, which can now be irreversibly reduced in a controlled manner in order to adjust the center position or equilibrium position of the armature 12 , by heating the respective spring 21 or 22 and thereby changing the structure of the spring mechanism a change in the spring properties is achieved. The springs are preferably made of hot-rolled steel (e.g. an SiCr alloy), which is suitable for temperable springs. Before heating, the spring steel consists of a ferritic matrix with the finest carbids (fine-grained structure) embedded in the matrix, which grow as the temperature rises and lead to a coarse-grained structure. As a result, the dislocation movements within the structure are hindered and the elasticity or the prestressing force of the spring steel is reduced. The spring deliberately loses its pretensioning force F over time and thus contracts in the direction of the longitudinal axis 13 .

Die Erwärmung der Feder 21 oder 22 und die daraus resultierende Änderung der Federvorspannung läßt sich vorteilhafterweise durch Joule'sche Erwärmung bewirken, indem durch die Schrauben­ feder 21, 22 mittels Einstellmittel ein elektrischer Strom ge­ leitet wird, wobei auch andere Erwärmungsmöglichkeiten der Fe­ dern in Frage kommen können. Die Ventilfeder 21, 22 dient als elektrischer Leiter, der von einem durch ihn hindurchfließenden Strom aufgrund des in dem elektrischen Leiter wirkenden elek­ trischen Widerstandes intern beheizt wird.The heating of the spring 21 or 22 and the resulting change in the spring preload can advantageously be caused by Joule heating by the coil spring 21 , 22 by means of adjusting means an electric current is conducted, other heating options of the springs also being considered can come. The valve spring 21 , 22 serves as an electrical conductor which is internally heated by a current flowing through it due to the electrical resistance acting in the electrical conductor.

Die erste, direkt an der jeweiligen Ventilfeder 21, 22 anlie­ gende Unterlegscheibe 24, 27 weist einen Anschluß 29, 30 auf, der nach außen geführt ist. An diesen Anschluß 29, 30 ist das hier nicht dargestellte Einstellmittel, eine Stromversorgung mit Regeleinheit, angeschlossen. Über diese Unterlegscheibe 24, 27 wird an ein Ende 31, 32 der Feder 21, 22 der elektrische Strom angelegt, wobei auch eine direkte Beaufschlagung der Ven­ tilfeder 21, 22 mit Strom denkbar ist. Die zweite, zwischen er­ ster Unterlegscheibe 24, 27 und Aktuator 7 angeordnete Unter­ legscheibe 25, 28 dient zur Isolierung der Feder 21, 22 gegen­ über dem Schaltmagneten 8, 9 und dem Zylinderkopf 4. Der Feder­ teller 23, 26, an dem das andere Federende 33, 34 anliegt, dient hierbei als Masseanschluß. Die Windungen der Schraubenfeder 21, 22 sind unmittelbar elektrisch gegeneinander isoliert, entweder durch Ummantelung des Federstahls oder durch Abstandhalter zwi­ schen den einzelnen Windungen. Ferner kann die Isolierung auch mittelbar erfolgen, indem die Strombeaufschlagung der Feder bzw der einzelnen Windungen nur dann erfolgt, wenn die Windun­ gen sich nicht gegenseitig berühren.The first washer 24 , 27 lying directly on the respective valve spring 21 , 22 has a connection 29 , 30 which is guided to the outside. The setting means, not shown here, a power supply with control unit, is connected to this connection 29 , 30 . About this washer 24 , 27 , the electrical current is applied to one end 31 , 32 of the spring 21 , 22 , wherein a direct application of the Ven tilfeder 21 , 22 is also conceivable with current. The second, between it washer 24 , 27 and actuator 7 arranged washer 25 , 28 serves to isolate the spring 21 , 22 against the switching magnet 8 , 9 and the cylinder head 4th The spring plate 23 , 26 , on which the other spring end 33 , 34 abuts, serves as a ground connection. The turns of the coil spring 21 , 22 are directly electrically isolated from one another, either by sheathing the spring steel or by spacers between the individual turns. Furthermore, the insulation can also be carried out indirectly by the current being applied to the spring or the individual turns only when the turns do not touch one another.

Ferner ist auch ein schrittweises bzw. teilweises Erhitzender Federn möglich, indem ausgewählte Windungen der Schraubenfedern gezielt mit Strom beaufschlagt werden.There is also a gradual or partial heating Springs possible by selected turns of the coil springs be targeted with electricity.

Claims (6)

1. Elektromagnetische Vorrichtung (1) zur Betätigung eines Gas­ wechselventiles (2) einer Brennkraftmaschine mit einem Aktuator (7), der einen Öffnungsmagneten (9) und einen Schließmagneten (8) aufweist, zwischen denen ein Anker (12) zur Betätigung des Gaswechselventiles (2) entgegen dem Druck einer Öffnungsfeder (21) und einer Schließfeder (22) in eine Öffnungsstellung oder eine Schließstellung angeordnet ist, wobei der Anker (12) durch die vorgespannte Öffnungsfeder (21) sowie die vorgespannte Schließfeder (22) bei stromlosem Zustand der Magnete (8, 9) in einer Gleichgewichtslage zwischen den Magneten (8, 9) gehalten wird und wobei die Gleichgewichtslage des Ankers (12) über Ein­ stellmittel (29, 30, 24, 27) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Gleichgewichtslage des Ankers (12) durch Änderung der Federsteifigkeit (c) mindestens einer der Ventilfedern (21, 22) erfolgt.1. Electromagnetic device ( 1 ) for actuating a gas exchange valve ( 2 ) of an internal combustion engine with an actuator ( 7 ) which has an opening magnet ( 9 ) and a closing magnet ( 8 ), between which an armature ( 12 ) for actuating the gas exchange valve ( 2 ) is arranged against the pressure of an opening spring ( 21 ) and a closing spring ( 22 ) in an open position or a closed position, the armature ( 12 ) through the pre-tensioned opening spring ( 21 ) and the pre-tensioned closing spring ( 22 ) when the magnets are de-energized ( 8 , 9 ) is held in an equilibrium position between the magnets ( 8 , 9 ) and the equilibrium position of the armature ( 12 ) is adjustable by means of an adjusting means ( 29 , 30 , 24 , 27 ), characterized in that the setting of the equilibrium position of the armature ( 12 ) by changing the spring stiffness (c) of at least one of the valve springs ( 21 , 22 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmittel (29, 30, 24, 27) eine Erwärmung der Ventilfeder (21, 22) bewirken.2. Device according to claim 1, characterized in that the adjusting means ( 29 , 30 , 24 , 27 ) cause heating of the valve spring ( 21 , 22 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der Ventilfeder (21, 22) durch Anlegen eines elektrischen Stromes (29, 30, 24, 27) an die Ventilfeder (21, 22) erfolgt, wobei die Ventilfeder (21, 22) eine Schrau­ benfeder mit Windungen ist, die von dem Strom durchflossen wird. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the heating of the valve spring ( 21 , 22 ) by applying an electrical current ( 29 , 30 , 24 , 27 ) to the valve spring ( 21 , 22 ) takes place, the valve spring ( 21 , 22 ) is a helical spring with coils through which the current flows. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der schraubenförmigen Ventilfeder (21, 22) gegeneinander elektrisch isoliert sind, wobei als Isolie­ rung Abstandhalter zwischen den Windungen oder eine Ummantelung der Windungen vorgesehen ist.4. The device according to claim 3, characterized in that the windings of the helical valve spring ( 21 , 22 ) are electrically insulated from one another, spacer between the windings or a jacket of the windings being provided as insulation. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der Schraubenfeder (21, 22) einzeln elek­ trisch ansteuerbar sind.5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the turns of the coil spring ( 21 , 22 ) can be individually controlled electrically. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilfeder (21, 22) zwischen einem Federteller (23, 26) und zwei aneinanderliegenden Unterlegscheiben (24, 25, 27, 28) angeordnet ist, wobei der Federteller (23, 26) den Mas­ seanschluß, die unmittelbar an der Feder (21, 22) anliegende erste Unterlegscheibe (24, 27) den Stromanschluß der Ventilfe­ der (21, 22) und die zweite Unterlegscheibe (25, 28) eine Iso­ lierung bildet.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the valve spring ( 21 , 22 ) between a spring plate ( 23 , 26 ) and two adjoining washers ( 24 , 25 , 27 , 28 ) is arranged, the spring plate ( 23 , 26 ) the Mas seanschluß, which is located directly on the spring ( 21 , 22 ) first washer ( 24 , 27 ) the power connection of Ventilfe the ( 21 , 22 ) and the second washer ( 25 , 28 ) forms an insulation.