(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータが、２つの電磁石、開き磁石（ＯＭ）及び閉じ磁石（ＳＭ）を有し、これらの電磁石の間において、少なくとも１つの押し棒（Ｓ）を有する接極子板（ＡＰ）が振動し、かつこれらの電磁石が、それぞれヨークと励磁コイル（ＥＳＯＭ，ＥＳＳＭ）からなり、その際、少なくとも１つのヨークが、少なくとも１つの押し棒（Ｓ）を案内する潤滑剤を供給される案内スリーブ（ＦＨＯＭ，ＦＨＳＭ）を有し、かつその際、アクチュエータが、内燃機関の始動の前に、電磁石の電流流通により振動開始過程を通過する、内燃機関における電磁弁制御のためのアクチュエータの動作方法において、案内スリーブ（ＦＨＯＭ，ＦＨＳＭ）にオイル通路が空けられ、これらのオイル通路が内燃機関のオイル循環路に結合されており、アクチュエータの振動開始の前に、案内スリーブ（ＦＨＯＭ，ＦＨＳＭ）を有する電磁石の励磁コイル（ＥＳＯＭ，ＥＳＳＭ）が、加熱電流を加えられ、その際接極子板（ＡＰ）が不動作位置から動かされないように、加熱電流が制御され、それにより励磁コイル（ＥＳＯＭ，ＥＳＳＭ）及び潤滑剤が加熱されることを特徴とする、電磁弁制御のためのアクチュエータの動作方法。
【請求項２】
加熱電流が制御又は調整され、その際、制御量又は調整量として、アクチュエータの振動部分の温度又は電流流通期間又は電流大きさ又は位置が利用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
潤滑剤としてオイルが利用され、かつ加熱電流の制御又は調整のために、案内スリーブにあるオイルの温度が、センサによって測定されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
加熱電流として直流電流が利用されることを特徴とする、請求項１ないし３の１つに記載の方法。
【請求項５】
加熱電流として交流電流が利用されることを特徴とする、請求項１ないし３の１つに記載の方法。
【請求項６】
加熱電流の電力が、振幅変調又はパルス幅変調により制御又は調整されることを特徴とする、前記請求項の１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータが、２つの電磁石、開き磁石及び閉じ磁石を有し、これらの電磁石の間において、少なくとも１つの押し棒を有する接極子板が振動し、かつこれらの電磁石が、それぞれヨークと励磁コイルからなり、その際、少なくとも１つのヨークが、少なくとも１つの押し棒を案内する潤滑剤を供給される案内スリーブを有し、かつその際、アクチュエータが、内燃機関の始動の前に、電磁石の電流流通により振動開始過程を通過する、内燃機関における電磁弁制御のためのアクチュエータの動作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁弁制御のためのアクチュエータは、大体において開き磁石と閉じ磁石からなり、これらの磁石は、例えばハウジング部分として構成された非強磁性材料からなる構成部分によって互いに切離されている。開き磁石と閉じ磁石は、電磁石であり、これらの電磁石は、それぞれ励磁コイルとヨークからなる。開き磁石と閉じ磁石との間に、強磁性材料からなる接極子板があり、この接極子板は、開き磁石の励磁コイル又は閉じ磁石の励磁コイルの電流流通によって、それぞれの方向に動かされる。開き磁石は、押し棒のための通過部を有し、この押し棒は、接極子板に作用する力を少なくとも１つのガス交換弁に伝達する。
【０００３】
アクチュエータのいくつかの構造において、閉じ磁石も通過部を有し、この通過部内に突き棒が配置されており、この突き棒は、アクチュエータばね受けを介して閉じ磁石の形成部内に配置されたアクチュエータばねに、接極子板に作用する力を伝達する。
【０００４】
突き棒を持たないアクチュエータの際に、アクチュエータばねは、通常押し棒に配置されるアクチュエータばね受けと開き磁石の外側との間に配置されている。
【０００５】
押し棒及び場合によっては突き棒は、案内スリーブ内に支持されており、これらの案内スリーブは、開き磁石のヨークにおける通過部内に、及び閉じ磁石のヨークにおける通過部内に加工されている。案内スリーブは、通路を有し、これらの通路を介して、案内スリーブ内において振動する押し棒及び場合によっては突き棒が、潤滑剤を供給される。
【０００６】
アクチュエータは、ガス交換弁とともに機能ユニットを形成しており、その際、ガス交換弁は、カム軸を有する通常のシリンダヘッドに相応して、弁ばね及び弁ばね受けによってシリンダヘッドの弁座に引っ張られる。
【０００７】
アクチュエータとガス交換弁からなる機能ユニットが、内燃機関に取付けられているとき、アクチュエータばね及び弁ばねは、初応力をかけられ、その際、少なくとも１つのガス交換弁、接極子板を有する押し棒及び場合によっては突き棒は、互いに押される。
【０００８】
機能ユニットの不動作位置において接極子板は、正確に開き磁石と閉じ磁石との間の中央にある。その際、ガス交換弁は、シリンダヘッドの弁座と弁が最大に開いた位置との間の中央位置にある。
【０００９】
停止しているアクチュエータを始動するために、振動開始過程が行なわれ、その際、両方の電磁石の励磁コイルは、例えば交互に電流を加えられる。ばね−質量−系の振動開始周波数として、なるべく機能ユニットの振動質量によりかつ弁ばね及びアクチュエータばねの戻し力によって決まる共振周波数の近くにある周波数が選択される。
【００１０】
典型的な振動開始過程は、図３に示されている。その際、閉じ磁石がガス交換弁を完全に弁座に引っ張るまで、電磁石の励磁コイルは、交互にそれぞれ８回、電流を加えられる。その際、３０アンペアまでの電流値が達成される。
【００１１】
内燃機関の動作の際に、ガス交換弁の正確な配置のために、アクチュエータの励磁コイルは、正確に決められた電流経過を加えられる。この電流経過は、例えば振動する構成部分の現在の位置を制御回路のセンサ装置によって判定し、かつ振動する構成部分の目標位置と実際位置との間に偏差が生じた際に、励磁コイルの電流経過を相応して修正することによって、通常のように制御される。
【００１２】
大きな制御偏差を生じるようになる障害量は、アクチュエータの温度に依存する摩擦抵抗である。とくに低い外部温度の際の内燃機関の冷間始動の際に、まだ冷たいかつ粘り強い潤滑剤の高められた抵抗によって、アクチュエータの励磁コイルが振動開始のためにきわめて大きな電流値を有する電流経過を加えられるという問題がある。それによりアクチュエータに所属の電流源は、きわめて大きな電流値を準備するように構成されていなければならない。加えて励磁コイルの交互の電流流通の増加した数が必要になる。大きな制御偏差の結果、制御回路内において判定された実際値が所定の目標値に相当するまで、多くの数の制御サイクルが生じる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、内燃機関の冷間始動の際、とくにアクチュエータの振動開始の際に、開き磁石の励磁コイルに及び閉じ磁石の励磁コイルにおいて、あまりに大きな電流値が避けられ、制御のために必要な制御サイクルの数が小さく維持され、かつアクチュエータに所属の制御装置がさらに小さな電流を準備するように構成できる、内燃機関における電磁弁制御のためのアクチュエータの動作方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、この課題は、特許請求の範囲第１項の特徴によって解決され、その際、案内スリーブにオイル通路が空けられ、これらのオイル通路が内燃機関のオイル循環路に結合されており、アクチュエータの振動開始の前に、案内スリーブを有する電磁石の励磁コイルが、加熱電流を加えられ、その際接極子板が不動作位置から動かされないように、加熱電流が制御され、それにより励磁コイル及び案内スリーブ内にある潤滑剤が加熱される。
【００１５】
本発明の変形において、次のことが考慮されている。すなわち励磁コイル及び案内スリーブの潤滑剤を加熱する加熱電流が制御されかつ／又は調整され、その際、制御量及び／又は調整量として、アクチュエータの振動部分の温度、及び／又は電流流通期間及び／又は電流大きさ及び／又は位置が利用される。
【００１６】
本発明の別の変形において、次のことが考慮されている。すなわち潤滑剤としてオイルが利用され、かつ加熱電流の制御／調整のために、案内スリーブにあるオイルの温度が、センサによって測定される。
【００１７】
本発明の簡単な構成において、励磁コイルは、加熱のために加熱電流として直流電流を加えられる。その際、接極子の励磁コイルは、異なって、場合によっては個々に電流流通することができ、その際、電流は、なるべく接極子板がその不動作位置から動かされないほど小さく維持される。
【００１８】
とくに短い加熱期間のために、両方の励磁コイルに加熱電流として大きな直流電流を加えることができ、その際、接極子の両方の電磁石は、互いに逆に作用し、それにより接極子板は、同様にその不動作位置から動かされない。
【００１９】
本発明のその代わりの構成において、アクチュエータの励磁コイルは、加熱のために加熱電流として交流電流を加えられる。適当な周波数の（共振周波数より十分に高い／低い）交流電流の際、接極子板は、大きな加熱電流にもかかわらず、同様にその不動作位置から動かされることはなく、それによりこの構成は、１つの接極子の１つだけの励磁コイルが加熱のために加熱電流を加えられ、接極子板が不動作位置から動かされないようにするときに、とくに適している。
【００２０】
加熱電流の電力は、パルス幅変調によりかつ／又は振幅変調により制御され又は調整される。
【００２１】
内燃機関における電磁弁制御のためのアクチュエータの前記の動作方法により、押し棒と案内スリーブを有する接極子の電磁石の案内スリーブとの間の潤滑剤は、振動開始の前に加熱電流によって加熱され、それによりアクチュエータの振動開始の際及び内燃機関の始動の際に、アクチュエータの励磁コイルにおけるあまりに大きな電流が避けられ、制御の必要な制御サイクルの数は小さく維持され、かつアクチュエータに所属の制御装置は、全体として一層小さな電流に対して構成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に内燃機関における電磁弁制御のためのアクチュエータの本発明による動作方法を、２つの図に関連して実施例により示し、かつ説明する。
【００２３】
図１に、電磁弁制御のための長方形のアクチュエータが概略的に示されている。励磁コイルＥＳＯＭ、ＥＳＳＭを収容するそれぞれ１つの中空円筒形のコイル窓を有する開き磁石ＯＭのヨーク及び閉じ磁石ＳＭのヨークは、２つのスペーサＤＳによって互いに切離されており、これらのスペーサは、非強磁性材料から製造されている。スペーサＤＳの間において、長方形の接極子板ＡＰが振動する。接極子板ＡＰに押し棒Ｓが取付けられており、この押し棒は、開き磁石ＯＭのヨークにおける通過部を介してガス交換弁に、接極子板ＡＰに作用する力を伝達する。押し棒Ｓの延長部において接極子板ＡＰ上に突き棒ＳＳが載っており、この突き棒は、閉じ磁石ＳＭのヨークにおける通過部を介してアクチュエータばねＡＦに、接極子板ＡＰに作用する力を伝達する。そのために突き棒ＳＳにアクチュエータばね受けＡＦＴが加工されており、このアクチュエータばね受け上にアクチュエータＡＦばねが載っており、かつこのアクチュエータばね受けを介してアクチュエータばねＡＦは、突き棒ＳＳを接極子板ＡＰに向かって押している。アクチュエータばねＡＦは、突き棒ＳＳの通過部の回りに半径対称に形成された閉じ磁石ＳＭのヨークの形成部内にある。閉じ磁石ＳＭのヨークの形成部は、内側にねじを有し、このねじ内にねじ蓋ＳＤがねじ込まれている。ねじ蓋ＳＤによって、アクチュエータばねＡＦの初応力が変更でき、それにより接極子板ＡＰの不動作位置が調節可能である。
【００２４】
開き磁石ＯＭのヨークの通過部内及び閉じ磁石ＳＭのヨークの通過部内に、押し棒Ｓ及び突き棒ＳＳのためにそれぞれ１つの案内スリーブＦＨＯＭ、ＦＨＳＭが押込まれている。案内スリーブＦＨＯＭ、ＦＨＳＭ内にオイル通路が空けられており、これらのオイル通路は、内燃機関のオイル循環路に結合されており、かつこれらのオイル通路を介して押し棒Ｓ及び突き棒ＳＳは、潤滑のためにオイルを供給される。
【００２５】
開き磁石ＯＭの励磁コイルＥＳＯＭ及び閉じ磁石ＳＭの励磁コイルＥＳＳＭは、そのわずかに相違した役割に相応して異なって形成されている。燃焼室圧力に抗して開く開き磁石ＯＭの励磁コイルＥＳＯＭは、０．７５ｍｍ＊２の太さの銅線の９３の巻き回を有するが、一方閉じ磁石ＳＭの励磁コイルＥＳＳＭは、０．６９ｍｍ＊２の太さの銅線の８０の巻き回を有するように構成されている。
【００２６】
内燃機関の冷間始動の際に、アクチュエータの所属の制御装置は、オイル温度の測定を開始し、この測定は、内燃機関の１つのアクチュエータにおける案内スリーブＦＨＯＭにおいて温度センサによって行なわれる。測定された温度が２０°Ｃより上にある場合、電磁石の励磁コイルＥＳＯＭ、ＥＳＳＭに加熱電流を加えることによって電磁弁制御のためのアクチュエータを予備加熱することは省略され、それにより内燃機関の始動は、遅れることなくアクチュエータの振動開始によって始められる。アクチュエータの振動開始に続いて、内燃機関の暖気運転が行なわれる。
【００２７】
温度が２０°Ｃより下、例えば０°Ｃにあると、振動開始の前に、アクチュエータの予備加熱が行なわれる。そのために励磁コイルＥＳＯＭ、ＥＳＳＭは、案内スリーブにおいて温度センサが２０°Ｃのオイル温度を検出するまで、加熱電流を加えられる。
【００２８】
図２に、０°Ｃのオイル温度の際に必要なような、案内スリーブＦＨＯＭのオイルの予備加熱のため及び振動質量の振動開始のための励磁コイルＥＳＯＭ、ＥＳＳＭの電流経過が、時間に関して記入されている。
【００２９】
予備加熱のために両方の励磁コイルＥＳＯＭ、ＥＳＳＭは、同時に２０アンペアの加熱電流としての直流電流を加えられ、励磁コイルＥＳＯＭ、ＥＳＳＭは１３５°Ｃの危険な温度を越えてはいけないので、この直流電流は、１２ミリ秒の後に１５アンペアに減少される。加えて励磁コイルＥＳＯＭ、ＥＳＳＭ内において降下する熱がそれぞれヨーク及び案内スリーブを介してオイルにまで到達するまで、わずかな期間を必要とする。全体として３０ミリ秒の後に、案内スリーブＦＨＯＭにおける温度センサは、２０°Ｃのオイル温度を検出し、その後、直接アクチュエータの振動開始が行なわれる。その際、励磁コイルＥＳＯＭ、ＥＳＳＭは、交互に２．５ミリ秒の期間にわたって、２０アンペアだけの振動開始電流を加えられる。閉じ磁石がガス交換弁をシリンダヘッドの弁座に引っ張るまで、励磁コイルＥＳＯＭ、ＥＳＳＭのそれぞれ２つだけの印加が必要であり、それにより予備加熱に消費される期間の一部が再び節約される。
【００３０】
この時点以後、アクチュエータの振動開始から内燃機関の暖気運転への移行は自動的に行なわれ、その際、それぞれのアクチュエータは、電磁弁制御のために、内燃機関のガス交換弁の動作サイクルのために必要な電流経過によって制御される。
【００３１】
その際、危険な温度の超過に対する励磁コイルＥＳＯＭ、ＥＳＳＭの保護は、保護回路によって行なうことができ、この保護回路は、励磁コイルＥＳＯＭ、ＥＳＳＭの温度を監視し、かつこの保護回路は、加熱電流の大きさ又は加熱電流の期間を制御する。
【００３２】
内燃機関における電磁弁制御のためのアクチュエータの動作方法によって、励磁コイルＥＳＯＭ、ＥＳＳＭの電流経過における大きな電流値が避けられ、それによりアクチュエータに給電する電源部は小さな寸法にすることができ、暖気運転の始動の際の制御は、わずかな誤差偏差によって動作し、かつ内燃機関の冷間始動は、そのまま摩擦なしに経過する。
【図面の簡単な説明】
【図１】電磁弁制御のためのアクチュエータの略図である。
【図２】加熱電流を加えた後の電磁弁制御のためのアクチュエータの振動開始の際の電流経過を示す略図である。
【図３】加熱電流を加えない電磁弁制御のためのアクチュエータの振動開始の際の電流経過を示す略図である。
【符号の説明】
ＡＰ      接極子板
ＯＭ      開き磁石
ＳＭ      閉じ磁石
Ｓ        押し棒
ＥＳＯＭ  励磁コイル
ＥＳＳＭ  励磁コイル
ＦＨＯＭ  案内スリーブ
ＦＨＳＭ  案内スリーブ
【図１】
0004692793.tif 000002
【図２】
0004692793.tif 000003
【図３】
0004692793.tif 000004