DE19818587C1

DE19818587C1 - Arrangement for operating a gas changeover valve with an electromagnetic actuator

Info

Publication number: DE19818587C1
Application number: DE19818587A
Authority: DE
Inventors: Hagen Mueller; Wolfgang Dipl Ing Renz; Thomas Dipl Ing Stolk; Alexander Von Dipl In Gaisberg
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 1998-04-25
Filing date: 1998-04-25
Publication date: 1999-08-12
Anticipated expiration: 2018-04-26

Abstract

The arrangement has an electromagnetic actuator (2) mounted to float in a cylinder head and supported on the cylinder head by a play compensation element (6). An armature between the pole faces of opening and closing magnets moves coaxially wrt. the valve and acts on the valve shaft. There are opening and closing springs (16,17). The valve spring acting in the closing direction has its free end directly or indirectly in contact with the actuator. The play compensation element is a controllable positioning unit that moves the actuator in the direction of motion of the valve against a restoring spring (3) force

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen eines Gaswechselventils mit einem elektromagnetischen Aktuator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for actuating a Gas exchange valve with an electromagnetic actuator the preamble of claim 1.

Elektromagnetische Aktuatoren zum Betätigen von Gaswechselven tilen besitzen in der Regel zwei Schaltmagnete, einen Öffnungs magneten und einen Schließmagneten, zwischen deren Polflächen ein Anker koaxial zu einer Ventilachse verschiebbar angeordnet ist. Der Anker wirkt direkt oder über einen Ankerstößel auf einen Ventilschaft des Gaswechselventils. Bei Aktuatoren nach dem Prinzip des Massenschwingers wirkt ein vorgespannter Federmechanismus auf den Anker. Als Federmechanismus dienen meist zwei vorgespannte Druckfedern, von denen eine obere Ventilfeder das Gaswechselventil in Öffnungsrichtung und eine untere Ventilfeder in Schließrichtung belastet. Bei nicht erregten Magneten wird der Anker durch die Ventilfedern in einer Gleichgewichtslage zwischen den Magneten gehalten.Electromagnetic actuators for actuating gas exchange valves tilen usually have two switching magnets, one opening magnets and a closing magnet between their pole faces an armature arranged coaxially to a valve axis is. The anchor acts directly or via an anchor plunger a valve stem of the gas exchange valve. For actuators after The principle of the mass oscillator is a prestressed one Spring mechanism on the anchor. Serve as a spring mechanism usually two preloaded compression springs, one of which is upper Valve spring the gas exchange valve in the opening direction and a lower valve spring loaded in the closing direction. With not the magnet is excited by the valve springs in the armature kept an equilibrium position between the magnets.

Wird der Aktuator beim Start aktiviert, wird entweder der Schließmagnet oder der Öffnungsmagnet kurzzeitig übererregt oder der Anker mit einer Anschwingroutine mit seiner Resonanz frequenz angeregt, um aus der Gleichgewichtslage angezogen zu werden. In geschlossener Stellung des Gaswechselventils liegt der Anker an der Polfläche des erregten Schließmagneten an und wird von diesem gehalten. Der Schließmagnet spannt die in Öffnungsrichtung wirkende Ventilfeder weiter vor. Um das Gaswechselventil zu öffnen, wird der Schließmagnet ausgeschal tet und der Öffnungsmagnet eingeschaltet. Die in Öffnungsrich tung wirkende Ventilfeder beschleunigt den Anker über die Gleichgewichtslage hinaus, so daß dieser von dem Öffnungsmagne ten angezogen wird. Der Anker schlägt an die Polfläche des Öffnungsmagneten an und wird von dieser festgehalten. Um das Gaswechselventil wieder zu schließen, wird der Öffnungsmagnet, ausgeschaltet und der Schließmagnet eingeschaltet. Die in Schließrichtung wirkende Ventilfeder beschleunigt den Anker über die Gleichgewichtslage hinaus zum Schließmagneten. Der Anker wird vom Schließmagneten angezogen, schlägt auf die Polfläche des Schließmagneten auf und wird von diesem festge halten.If the actuator is activated at start, either the Closing magnet or the opening magnet temporarily overexcited or the anchor with a start-up routine with its resonance frequency stimulated to be attracted from the equilibrium position become. In the closed position of the gas exchange valve the armature on the pole face of the energized closing magnet and is held by this. The closing magnet clamps the in Valve spring acting in the opening direction further forward. To do that To open the gas exchange valve, the closing magnet is stripped tet and the opening magnet switched on. The in opening direction tion acting valve spring accelerates the armature over the Equilibrium position, so that this from the opening mag ten is attracted. The anchor hits the pole face of the Opening magnet and is held by this. To do that To close the gas exchange valve again, the opening magnet switched off and the closing magnet switched on. In the Valve spring acting in the closing direction accelerates the armature beyond the equilibrium position to the closing magnet. Of the Anchor is attracted by the closing magnet, strikes the Pole surface of the closing magnet and is festge by this hold.

Von Beginn an nicht berücksichtigte oder sich über der Zeit verändernde Größen, wie beispielsweise Fertigungstoleranzen einzelner Bauteile, Wärmedehnungen unterschiedlicher Materiali en, differierende Federsteifigkeiten der oberen und der unteren Ventilfeder, sowie Setzerscheinungen durch Alterung der Ventil federn usw., können dazu führen, daß die durch die Ventilfedern bestimmte Gleichgewichtslage nicht mit einer energetischen Mittenlage zwischen den Polflächen übereinstimmt bzw. nicht eine bestimmte Position aufweist. Ferner können derartige Größen und Verschleiß an den Ventilsitzen dazu führen, daß der Anker an der Polfläche des Schließmagneten anliegt, bevor das Gaswechselventil vollständig schließt. Heiße Brenngase, die über nicht dicht schließende Ventile abströmen, zerstören die Ventilsitze. Andererseits ist es durch unterschiedliche Wärme dehnungen möglich, daß der Anker bei geschlossenem Gaswechsel ventil nicht mehr vollständig an der Polfläche des Schließmag neten zum Anliegen kommt, so daß der Energiebedarf des Schließ magneten stark zunimmt. Ferner ist mit diesem Vorgang in der Regel ein reduzierter Öffnungshub des Gaswechselventils verbun den, so daß die Drosselverluste beim Ladungswechsel zunehmen und sich der Wirkungsgrad verschlechtert.Not considered from the beginning or over time changing sizes, such as manufacturing tolerances individual components, thermal expansion of different materials different spring stiffnesses of the upper and lower Valve spring and signs of settling due to aging of the valve springs, etc., can cause the valve springs certain equilibrium with an energetic Center position between the pole faces matches or not has a certain position. Furthermore, such Sizes and wear on the valve seats cause the Anchor rests on the pole face of the closing magnet before that Gas exchange valve closes completely. Hot fuel gases that Flowing out through non-tightly closing valves destroy the Valve seats. On the other hand, it is due to different heat stretches possible that the anchor with closed gas exchange valve no longer completely on the pole face of the closing magnet neten comes to the concern, so that the energy requirement of the closing magnet increases rapidly. Furthermore, with this process in the Usually a reduced opening stroke of the gas exchange valve verbun the, so that the throttle losses increase when changing the charge and the efficiency deteriorates.

In der DE 196 47 305 C1 ist ein Spielaus gleichselement dargestellt, bei dem ein Aktuator schwimmend in einem Zylinderkopf gelagert ist. Der Aktuator öffnet und schließt über einen Anker und zwei beidseitig in Bewegungsrich tung des Ankers angeordnete Elektromagnete ein Gaswechselven til. Der Federmechanismus ist zwischen dem Aktuator und dem Ventilteller des Gaswechselventils angeordnet, wobei sich die obere Öffnungsfeder am Aktuator und die untere Schließfeder am Zylinderkopf abstützen. Auf der dem Gaswechselventil abgewand ten Seite befindet sich zwischen einer Deckplatte und dem Aktuator ein Spielausgleichselement, das sowohl positives als auch negatives Ventilspiel ausgleicht.DE 196 47 305 C1 is a game same element shown, in which an actuator floating in a cylinder head is mounted. The actuator opens and closes via an anchor and two on both sides in the direction of movement device of the armature arranged electromagnets a gas exchange til. The spring mechanism is between the actuator and the Valve plate of the gas exchange valve arranged, the upper opening spring on the actuator and the lower closing spring on Support the cylinder head. On the gas exchange valve facing away th side is between a cover plate and the Actuator a game compensation element that is both positive and also compensates for negative valve clearance.

Das Spielausgleichselement weist ein erstes hydraulisches Element mit einem Spielausgleichskolben in einem Zylinder auf. Der Spielausgleichskolben liegt zwischen einem ersten, dem Gaswechselventil abgewandten, brennkraftmaschinenabhängig gesteuerten und einem zweiten, dem Gaswechselventil zugewandten Druckraum. Im Kolben befindet sich ein Rückschlagventil, das durch eine Rückhaltefeder in Schließstellung gehalten wird. Das Rückschlagventil öffnet bei Überdruck im ersten Druckraum in Richtung zum zweiten Druckraum. Die Rückhaltefeder ist so ausgelegt, daß das Rückschlagventil nicht öffnet, wenn kein Spiel vorhanden ist, und unterbricht damit die Verbindung zwischen den beiden Druckräumen.The play compensation element has a first hydraulic one Element with a lash adjuster piston in a cylinder. The lash adjuster is between a first, the Gas exchange valve facing away, depending on the internal combustion engine controlled and a second, facing the gas exchange valve Pressure room. There is a check valve in the piston is held in the closed position by a retaining spring. The Check valve opens in case of overpressure in the first pressure chamber Direction to the second pressure room. The retention spring is like this designed that the check valve does not open if none Game is present, and thus disconnects between the two pressure rooms.

Zwischen dem Spielausgleichskolben und dem Zylinder liegt ein definiertes Spiel als Drosselverbindung, durch die Druckmittel aus dem zweiten Druckraum nach außen entweichen kann. Das Spielausgleichselement stützt sich an der oberen Deckplatte ab, die mit dem Zylinderkopf fest verbunden ist. Das Spielaus gleichselement kann entweder nur Druckkräfte oder in einer anderen Ausführung während des Schließvorgangs Druck- und Zugkräfte übertragen.There is a gap between the lash adjuster piston and the cylinder defined game as throttle connection, by the pressure medium can escape to the outside from the second pressure chamber. The Backlash compensation element is supported on the upper cover plate, which is firmly connected to the cylinder head. The game out the same element can either only be a compressive force or in one other execution during the closing process pressure and Transfer tensile forces.

Schließt das Gaswechselventil nicht vollständig, weil der Aktuator zu weit in Richtung des Gaswechselventils verschoben ist, d. h. ein negatives Spiel vorliegt, stellt sich eine Druckerhöhung in dem zweiten Druckraum durch eine in Schließ richtung wirkende Ventilfeder des Gaswechselventils ein. Das Druckmittel entweicht durch die Druckerhöhung aus dem zweiten Druckraum über die Drosselverbindung, und zwar solange bis das Gaswechselventil wieder vollständig schließt.The gas exchange valve does not close completely because of the Actuator moved too far in the direction of the gas exchange valve is, d. H. there is a negative game Pressure increase in the second pressure chamber through a closing directional valve spring of the gas exchange valve. The Pressure medium escapes from the second due to the pressure increase Pressure space over the throttle connection, and that until that The gas exchange valve closes completely again.

Wenn das Gaswechselventil korrekt schließt, aber Spiel zwischen dem Ankerstößel und dem Gaswechselventil vorliegt, wirkt die Ventilfeder des Gaswechselventils nicht mehr auf den zweiten Druckraum. Der Druck im zweiten Druckraum sinkt dadurch unter den des ersten Druckraums, so daß das Rückschlagventil gegen die Rückhaltefeder öffnet. Das Druckmedium strömt solange vom ersten in den zweiten Druckraum, bis das Spiel ausgeglichen ist. Dieser Vorgang kann mehrere Arbeitsspiele des Ventils dauern. Weil sich beim Spielausgleich die Lage des Aktuators verändert, ändert sich damit auch die Gleichgewichtslage der Ventilfedern, so daß sie nicht mehr mit der energetischen Mittenlage übereinstimmt. Dies verändert das Schwingungsverhal ten des Federmechanismus, den Energiebedarf der Magnete und den Öffnungs- und Schließvorgang der Gaswechselventile.If the gas exchange valve closes correctly, but there is play between the armature tappet and the gas exchange valve, it acts Valve spring of the gas exchange valve no longer on the second one Pressure room. This reduces the pressure in the second pressure chamber that of the first pressure chamber, so that the check valve against the retaining spring opens. The print medium flows from first into the second pressure room until the game equalized is. This process can take several working cycles of the valve last. Because the position of the actuator changes, so does the equilibrium of the Valve springs so that they are no longer with the energetic Center position matches. This changes the vibration behavior the spring mechanism, the energy requirements of the magnets and the Opening and closing process of the gas exchange valves.

Aus der DE 196 31 909 A1 ist ein Verfahren zum Justieren der Ruhelage des Ankers an einem elektromagnetischen Aktuator bekannt, wie er beispielsweise an Kolbenbrennkraftmaschinen eingesetzt wird, um Gaswechselventile zu betätigen. Die Ruhela ge entspricht einer Gleichgewichtslage, die sich bei stromlosen Magneten aus der Vorspannung der Ventilfedern ergibt. Bei dem Verfahren wird die Induktivität der beiden Elektromagneten jeweils gemessen und aus dem Vergleich der beiden gemessenen Induktivitätswerte die Stellung des Ankers in der Gleichge wichtslage in bezug auf die Polflächen der Elektromagnete abgeleitet. Bei der Messung befindet sich der Anker in der Gleichgewichtslage; es ist aber auch möglich, die Induktivität des jeweiligen Elektromagneten bei anliegendem Anker zu messen und den Meßwert und/oder die Differenz beider Meßwerte mit einem vorgegebenen Wert zu vergleichen und dadurch einen Korrekturwert für ein Stellsignal abzuleiten. Der Anker kann während der Messung über mechanische Mittel und/oder über einen Haltestrom an dem betreffenden Elektromagneten anliegend gehalten werden. Mithin ist das Verfahren nicht geeignet, die Mittellage bzw. die Gleichgewichtslage des Ankers während des Betriebs zu korrigieren.DE 196 31 909 A1 describes a method for adjusting the Rest position of the armature on an electromagnetic actuator known, such as on piston internal combustion engines is used to operate gas exchange valves. The Ruhela ge corresponds to an equilibrium position, which occurs in the absence of current Magnets from the preload of the valve springs. In which The inductance of the two electromagnets is moved measured in each case and from the comparison of the two measured Inductance values the position of the armature in the equilibrium weight position in relation to the pole faces of the electromagnets derived. During the measurement, the anchor is in the Equilibrium; but it is also possible to use inductance of the respective electromagnet with the armature applied and the measured value and / or the difference between the two measured values to compare a given value and thereby one Derive correction value for a control signal. The anchor can during the measurement via mechanical means and / or via a Holding current applied to the electromagnet in question being held. The method is therefore unsuitable Middle position or the equilibrium position of the anchor during the Correct operating.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Betätigen von Gaswechselventilen mit einem Spielausgleichsele ment zu schaffen, bei der die Gleichgewichtslage des Federme chanismus von einer Verlagerung des Federmechanismus und damit von dem Spielausgleichselement unabhängig ist und der Spielaus gleich eine kurze Ansprechzeit hat.The object of the invention is a device for Actuation of gas exchange valves with a lash adjuster ment to create the equilibrium of the Federme mechanism of a displacement of the spring mechanism and thus is independent of the game compensation element and the game balance has a short response time.

Die Aufgabe wird erfin dungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.The task is invented accordingly solved by the features of claim 1, while advantageous refinements and developments of the invention can be found in the subclaims.

Nach der Erfindung stützt sich die in Schließrichtung wirkende Ventilfeder mit ihrem freien Ende mittelbar oder unmittelbar am Aktuator ab, und zwar zweckmäßigerweise, indem der Aktuator zwischen dem Öffnungsmagneten und dem Gaswechselventil einen Federraum bildet, in dem die Ventilfedern untergebracht sind und durch den der Ventilschaft bzw. der Ankerstößel reicht. Somit ist der Federmechanismus mit dem Aktuator zu einer Baueinheit verbunden, wobei die Gleichgewichtslage der Ventil federn unabhängig von der Lage dieser Baueinheit relativ zum Zylinderkopf ist. Der Aktuator kann außerhalb des Zylinderkopfs montiert, eingestellt und geprüft werden.According to the invention, the one acting in the closing direction is supported Valve spring with its free end directly or indirectly on Actuator from, and expediently, by the actuator one between the opening magnet and the gas exchange valve Forms spring space in which the valve springs are housed and through which the valve stem or the armature tappet extends. Thus, the spring mechanism with the actuator is one Unit connected, the equilibrium position of the valve springs regardless of the position of this unit relative to Cylinder head is. The actuator can be outside the cylinder head assembled, adjusted and checked.

Stellt sich ein Ventilspiel ein, wird dies über Sensoren erfaßt und eine regelbare Stelleinheit verstellt den Aktuator in Bewegungsrichtung des Gaswechselventils in Abhängigkeit der Regelgröße. Als Regelgröße kann zweckmäßigerweise das Signal eines Wegsensors verwendet werden, der eine Position und/oder Bewegung des Gaswechselventils erfaßt. In vielen Fällen genügt es, als Regelgröße den Verlauf eines Parameters der Schaltmag nete zu verwenden, z. B. eine Stromverlaufskurve des Schließmag neten und/oder des Öffnungsmagneten, der in einer elektroni schen Auswerteeinrichtung mit Hilfe einer Referenzkurve ausge wertet werden kann.If there is a valve lash, this is detected by sensors and an adjustable actuator adjusts the actuator in Direction of movement of the gas exchange valve depending on the Controlled variable. The signal can expediently be used as a controlled variable a displacement sensor can be used, the position and / or Movement of the gas exchange valve is detected. In many cases it is enough it, as a controlled variable the course of a parameter of the Schaltmag to use, e.g. B. a current curve of the closing mag neten and / or the opening magnet, which in an electronic evaluation device using a reference curve can be evaluated.

Die Stelleinheit wirkt in einer Richtung auf den Aktuator gegen die Kraft einer auf den Aktuator wirkenden Rückstellfeder, die den Aktuator bei nachlassender Stellkraft der Stelleinheit zurückstellt. Zweckmäßigerweise besitzt die Rückstellfeder eine sehr hohe Federsteifigkeit und ist entsprechend vorgespannt, so daß das System als quasi statisch betrachtet werden kann. Mit Hilfe der regelbaren Stelleinrichtung kann negatives und positives Ventilspiel sehr präzise und schnell ausgeglichen werden.The actuator counteracts the actuator in one direction the force of a return spring acting on the actuator, the the actuator when the actuating force of the actuating unit decreases defers. The return spring expediently has one very high spring stiffness and is preloaded accordingly that the system can be viewed as quasi static. With With the help of the adjustable control device, negative and positive valve clearance very precisely and quickly balanced become.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe schreibung. 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 weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages result from the following drawing spelling. In the drawing, an embodiment of the Invention shown. The description and the claims contain numerous features in combination. The specialist will expediently also consider and consider the features individually summarize other useful combinations.

Die einzige Figur zeigt einen schematischen Teilschnitt durch ein Gaswech selventil.The single figure shows a schematic partial section through a gas exchange sel valve.

Ein elektromagnetischer Aktuator 2 betätigt ein Gaswechselven til 1, das mit seinem Ventilschaft 11 mittels einer Ventilfüh rung 15 im Zylinderkopf 5 geführt ist. Der Aktuator 2 besitzt zwei Schaltmagnete, und zwar oben einen Schließmagneten 8 und unten einen Öffnungsmagneten 7, die durch ein Verbindungsteil 22 miteinander verbunden sind. Zwischen den Polflächen der Magnete 7 und 8 bewegt sich ein Anker 9, der über einen mit dem Ventilschaft 11 einstückig ausgebildeten Ankerstößel 10 auf das Gaswechselventil 1 wirkt. Der Ankerstößel 10 kann aus ferti gungstechnischen Gründen getrennt vom Ventilschaft 11 ausge führt sein.An electromagnetic actuator 2 actuates a Gaswechselven valve 1 , which is guided with its valve stem 11 by means of a valve guide 15 in the cylinder head 5 . The actuator 2 has two switching magnets, namely a closing magnet 8 at the top and an opening magnet 7 at the bottom, which are connected to one another by a connecting part 22 . An armature 9 moves between the pole faces of the magnets 7 and 8 and acts on the gas exchange valve 1 via an armature tappet 10 formed in one piece with the valve stem 11 . The armature plunger 10 may be out of the valve stem 11 for manufacturing reasons.

Zwischen dem Öffnungsmagneten 7 und dem Gaswechselventil 1 weist der Aktuator 2 einen durch ein Gehäuse 20 gebildeten Federraum 19 auf, in dem ein Federmechanismus, bestehend aus zwei Ventilfedern 16 und 17, untergebracht ist. Die Ventilfe dern 16, 17 stützen sich mit einem Ende an einem gemeinsamen Federteller 18 ab, der am Ankerstößel 10 befestigt ist. Dabei wirkt die obere, vorgespannte Ventilfeder 16 in Öffnungsrich tung 24, indem sie sich mit ihrem freien Ende am Öffnungsmagne ten 7 abstützt, während die untere, vorgespannte Ventilfeder 17 in Schließrichtung 25 wirkt, indem sie sich an einer Stirnwand des Federraums 19 abstützt, die dem Gaswechselventil 1 zuge wandt ist. Durch die Gleichgewichtslage der Ventilfedern 16, 17 wird die Lage des Ankers 9 bestimmt, wenn die Magnete 7, 8 stromlos geschaltet sind. Diese Lage soll zweckmäßigerweise einer energetischen Mittenlage entsprechen.Between the opening magnet 7 and the gas exchange valve 1 , the actuator 2 has a spring chamber 19 formed by a housing 20 , in which a spring mechanism consisting of two valve springs 16 and 17 is accommodated. The Ventilfe countries 16 , 17 are supported at one end on a common spring plate 18 which is attached to the armature plunger 10 . The upper, preloaded valve spring 16 acts in the opening direction 24 by being supported with its free end on the opening magnet 7 , while the lower, preloaded valve spring 17 acts in the closing direction 25 by being supported on an end wall of the spring chamber 19 , which the gas exchange valve 1 is facing. The position of the armature 9 is determined by the equilibrium position of the valve springs 16 , 17 when the magnets 7 , 8 are switched off. This position should suitably correspond to an energetic middle position.

Die Figur zeigt den Aktuator 2 im stromlosen Zustand, so daß sich der Anker 9 in einer Mittenlage befindet. Wird der Schließmagnet 8 bestromt, bewegt sich das Gaswechselventil 1 in Schließrichtung 25, bis der Anker 9 an der Polfläche des Schließmagneten 8 anliegt. Gleichzeitig schließt das Gaswech selventil 1, indem sein Ventilteller 12 auf einen Ventilsitz ring 13 aufsetzt, der im Zylinderkopf 5 eingelassen ist und die Öffnung eines nicht näher dargestellten Gaswechselkanals bildet. Wird der Schließmagnet 8 stromlos geschaltet und der Öffnungsmagnet 7 bestromt, öffnet das Gaswechselventil 1 in Öffungsrichtung 24, bis der Anker 9 an der Polfläche des Öff nungsmagneten 7 anliegt. Damit ist der maximale Öffnungshub erreicht.The figure shows the actuator 2 in the de-energized state, so that the armature 9 is in a central position. If the closing magnet 8 is energized, the gas exchange valve 1 moves in the closing direction 25 until the armature 9 bears against the pole face of the closing magnet 8 . At the same time, the gas exchange valve 1 closes by placing its valve disk 12 on a valve seat ring 13 , which is let into the cylinder head 5 and forms the opening of a gas exchange channel, not shown. If the closing magnet 8 is de-energized and the opening magnet 7 is energized, the gas exchange valve 1 opens in the opening direction 24 until the armature 9 bears against the pole face of the opening magnet 7 . The maximum opening stroke is reached.

Der maximale Öffnungshub verkleinert sich, wenn der Aktuator 2 sich in Schließrichtung 25 verlagert, wodurch zwar das Gaswech selventil 1 sicher schließt, jedoch der Anker 9 in geschlosse nem Zustand nicht mehr an der Polfläche des Schließmagneten 8 anliegt, so daß der Schließmagnet 8 einen höheren Energiebedarf hat, um den Anker 9 in Schließstellung zu halten. Um die Nachteile zu vermeiden, muß ein negatives oder positives Spiel des Gaswechselventils 1 ausgeglichen werden. The maximum opening stroke decreases when the actuator 2 shifts in the closing direction 25 , whereby the gas exchange selventil 1 closes securely, but the armature 9 no longer bears in the closed state on the pole face of the closing magnet 8 , so that the closing magnet 8 has a higher one Has energy requirement to keep the armature 9 in the closed position. In order to avoid the disadvantages, a negative or positive play of the gas exchange valve 1 must be compensated for.

Auf den Aktuator 2 wirkt daher als Spielausgleichselement eine Stelleinheit 6, die sich an einem Zylinderkopfdeckel 4 abstützt und den schwimmend im Zylinderkopf 5 gelagerten Aktuator 2 axial entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 3 nachstellt, sobald im geschlossenen Zustand des Gaswechselventils 1 ein negatives oder positives Spiel auftritt. Da sich die Ventilfe dern 16 und 17 in einem Federraum 19 des Aktuators 2 befinden und somit das Federsystem mit diesem eine Baueinheit bildet, wird die Gleichgewichtslage und die Mittenlage von der Verstel lung des Aktuators 2 durch die Stelleinheit 6 nicht beeinflußt.An actuator 6 acts on the actuator 2 as a play compensation element, which is supported on a cylinder head cover 4 and axially adjusts the actuator 2 floating in the cylinder head 5 counter to the force of a return spring 3 as soon as a negative or positive play occurs in the closed state of the gas exchange valve 1 . Since the Ventilfe countries 16 and 17 are in a spring chamber 19 of the actuator 2 and thus the spring system forms a unit with this, the equilibrium position and the central position of the adjustment of the actuator 2 is not influenced by the actuator 6 .

Die Rückstellfeder 3 besitzt eine hohe Federsteifigkeit und ist vorgespannt. Sie ist zwischen dem Zylinderkopf 5 und einer Stirnseite 14 des Öffnungsmagneten 7 angeordnet, die dem Gaswechselventil 1 zugewandt ist. Grundsätzlich kann die Anordnung der Stelleinheit 6 mit der der Rückstellfeder 3 vertauscht werden. Die Stelleinheit 6 ist über Signalleitungen 21 mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung 23 verbunden. Die elektronische Auswerteeinrichtung 23 wird in der Regel in Mikroprozessortechnik ausgeführt und kann in der Motorelektro nik integriert sein. Sie erhält über Signalleitungen 21 Signale von Sensoren, die für die Lage des Ventiltellers 12 zum Ventil sitzring 13 und des Ankers 9 zu den Polflächen der Magnete 7 und 8 repräsentativ sind. Zweckmäßigerweise wird hierfür ein nicht näher dargestellter Wegsensor verwendet oder es werden geeignete Parameter der Magnete 7 und 8 benutzt, um eine geeignete Regelgröße für die Stelleinheit 6 zu erzeugen.The return spring 3 has a high spring stiffness and is preloaded. It is arranged between the cylinder head 5 and an end face 14 of the opening magnet 7 , which faces the gas exchange valve 1 . In principle, the arrangement of the actuating unit 6 can be interchanged with that of the return spring 3 . The actuating unit 6 is connected to an electronic evaluation device 23 via signal lines 21 . The electronic evaluation device 23 is usually carried out in microprocessor technology and can be integrated in the engine electronics. It receives signals from sensors via signal lines 21 , which are representative of the position of the valve plate 12 to the valve seat ring 13 and the armature 9 to the pole faces of the magnets 7 and 8 . A displacement sensor (not shown in more detail) is expediently used for this, or suitable parameters of the magnets 7 and 8 are used in order to generate a suitable controlled variable for the actuating unit 6 .

Claims

1. Vorrichtung zum Betätigen eines Gaswechselventils für Brennkraftmaschinen, mit einem elektromagnetischen Aktuator (2), der schwimmend in einem Zylinderkopf (5) gelagert ist und sich auf der dem Gaswechselventil (1) abgewandten Seite über ein Spielausgleichselement (6) am Zylinderkopf abstützt und der einen Öffnungsmagneten (7) und einen Schließmagneten (8) besitzt, zwischen deren Polflächen ein Anker (9) koaxial zum Gaswechselventil verschiebbar angeordnet ist, der unmittelbar oder über einen Ankerstößel (10) auf einen Ventilschaft (11) wirkt, wobei zwei vorgespannte Ventilfedern (16, 17), von denen jeweils eine in Öffnungsrichtung und eine in Schließrichtung auf das Gaswechselventil wirkt, zwischen dem Aktuator und dem Gaswechselventil angeordnet sind und sich mit jeweils einem Ende über einen Federteller (18) am Ventilschaft (11) oder Ankerstößel (10) abstützen und sich die in Öffnungsrichtung wirkende Ventilfeder (16) mit ihrem freien Ende am Aktuator (2) abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die in Schließrichtung (25) wirkende Ventilfeder (17) mit ihrem freien Ende sich ebenfalls mittelbar oder unmittelbar am Aktuator (2) abstützt und das Spielausgleichselement (6) eine regelbare (21, 23) Stelleinheit (6) ist, die gegen eine auf den Aktuator (2) wirkende Rückstellfeder (3) den Aktuator (2) in Bewegungsrich tung des Gaswechselventils (1) verstellt.1.Device for actuating a gas exchange valve for internal combustion engines, with an electromagnetic actuator ( 2 ) which is floating in a cylinder head ( 5 ) and which is supported on the side facing away from the gas exchange valve ( 1 ) via a play compensation element ( 6 ) on the cylinder head and the has an opening magnet ( 7 ) and a closing magnet ( 8 ), between the pole faces of which an armature ( 9 ) is arranged coaxially to the gas exchange valve and which acts directly or via an armature tappet ( 10 ) on a valve stem ( 11 ), two preloaded valve springs ( 16 , 17 ), one of which acts in the opening direction and one in the closing direction on the gas exchange valve, are arranged between the actuator and the gas exchange valve and each have one end via a spring plate ( 18 ) on the valve stem ( 11 ) or armature tappet ( 10 ) Support and the valve spring ( 16 ) acting in the opening direction with its free End supported on the actuator ( 2 ), characterized in that the valve spring ( 17 ) acting in the closing direction ( 25 ) is also directly or indirectly supported on the actuator ( 2 ) with its free end, and the play compensation element ( 6 ) has an adjustable ( 21 , 23 ) Actuating unit ( 6 ) which adjusts the actuator ( 2 ) in the direction of movement of the gas exchange valve ( 1 ) against a return spring ( 3 ) acting on the actuator ( 2 ).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (3) eine sehr hohe Federsteifigkeit besitzt.2. Device according to claim 1, characterized in that the return spring ( 3 ) has a very high spring stiffness.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (3) vorgespannt ist. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the return spring ( 3 ) is biased.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (3) zwischen dem Zylin derkopf (5) und derjenigen Stirnseite (14) des Aktuators (2) angeordnet ist, die dem Gaswechselventil (1) zugewandt ist.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the return spring ( 3 ) between the Zylin derkopf ( 5 ) and that end face ( 14 ) of the actuator ( 2 ) is arranged which faces the gas exchange valve ( 1 ).

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (2) zwischen dem Öffnungsma gneten (7) und dem Gaswechselventil (1) einen Federraum (19) bildet, in dem die Ventilfedern (16, 17) untergebracht sind, und durch den (19) der Ventilschaft (11) bzw. der Ankerstößel (10) reicht.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 2 ) between the opening dimensions ( 7 ) and the gas exchange valve ( 1 ) forms a spring chamber ( 19 ) in which the valve springs ( 16 , 17 ) are accommodated, and extends through ( 19 ) the valve stem ( 11 ) or the armature tappet ( 10 ).

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinheit (6) in Abhängigkeit eines Signals (21) eines Wegsensors geregelt wird.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating unit ( 6 ) is controlled as a function of a signal ( 21 ) of a displacement sensor.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Regeln der Stelleinheit (6) eine Stromverlaufskurve des Schließmagneten (8) und/oder des Öff nungsmagneten (7) in einer elektronischen Auswerteeinrichtung (23) ausgewertet wird.7. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that for controlling the actuator (6) a current trajectory of the closing magnet (8) and / or the Publ voltage magnet (7) is evaluated in an electronic evaluation device (23).