(57)【要約】【課題】  回路費用および操作のために必要な費用を低減する、内燃機関の電気油圧式弁制御の電磁弁へ電流を操作可能に供給するための装置を提供する。【解決手段】  ガス交換操作部に付属されている電磁弁に対して２段電圧供給が設けられ、即ち引上電圧源から供給される引上電圧の供給と、保持電圧源から供給される保持電圧の供給とが設けられる。引上電圧は保持電圧より大きい。電磁弁は、引上電圧の印加に基づく引上電流により、引上電流時間を超えて、また保持電圧の印加に基づく保持電流により、保持電流時間を超えて、相互に独立に操作可能である。各電磁弁に対して、引上電圧ラインは電磁弁を引上電圧源と、保持電圧ラインは電磁弁を保持電圧源と結合している。各電磁弁から接地へ接地ラインが連絡し、接地ライン内に、電磁弁と接地との間の電気結合を切換可能に遮断するための、それぞれ１つの接地断路器が配置されている。
2006504897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス交換操作部に電磁弁が付属されている、内燃機関の電気油圧式弁制御の電磁弁へ電流を操作可能に供給するための装置であって、
電磁弁に対して２段電圧供給を備え、即ち引上電圧源において供給される引上電圧の供給と、および保持電圧源において供給される保持電圧の供給とを備え、ここで引上電圧は保持電圧より大きく、電磁弁は、引上電圧の印加に基づく対応の引上電流により引上電流時間を超えて、および保持電圧の印加に基づく対応の保持電流により保持電流時間を超えて、相互に独立に操作可能であり、
各電磁弁に対して、それぞれ１つの引上電圧ラインおよびそれぞれ１つの保持電圧ラインを備え、引上電圧ラインは電磁弁を引上電圧源と結合し、および保持電圧ラインは電磁弁を保持電圧源と結合し、
電磁弁から接地へ連絡するそれぞれ１つの接地ラインを備え、接地ラインは、電磁弁と接地との間の電気結合を切換可能に遮断するための、それぞれ１つの接地断路器を有する、
前記内燃機関の電気油圧式弁制御の電磁弁へ電流を操作可能に供給するための装置において、
複数の電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）から１つの電磁弁グループが形成されていること、
１つの電磁弁グループの電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）に連絡する引上電圧ラインが、共通の引上電圧ライン区間（１７）を有すること、および
共通の引上電圧ライン区間（１７）内に、引上電圧源（ＵＡ）と電磁弁グループの電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）との間の電気結合を切換可能に形成するための電圧断路器（１８）が配置されていること、
を特徴とする内燃機関の電気油圧式弁制御の電磁弁へ電流を操作可能に供給するための装置。
【請求項２】
少なくとも１つの電磁弁グループの電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）に、保持電圧（ＵＨ）を常時供給するための保持電圧ラインが形成され、電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）に連絡する保持電圧ラインが、共通の保持電圧区間（１５）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
１つの電磁弁グループの電圧断路器（１８）が、共通の引上電圧区間（１７）を、接続位置（１３）において、この電磁弁グループの共通の保持電圧区間（１５）と結合し、保持電圧源（ＵＨ）と接続位置（１３）との間の共通の保持電圧区間内に、接続位置（１３）から保持電圧源（ＵＨ）への電流の流れを遮断するダイオード（１６）が設けられ、また、接続位置（１３）から電磁弁グループの電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）へ、対応の電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）に引上電圧および保持電圧を供給するための共通ライン（１４）が連絡していることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
１つの電磁弁グループの電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）が、引上電圧操作時間が保持電圧操作時間と重ならないように選択されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）の接地断路器（１１）が周期的に切換可能であり、デューティ・レシオが、特に、引上電圧（ＵＡ）を供給したとき、サイクルに基づいて得られる平均電流が、保持電圧（ＵＨ）を供給したときに得られる保持電流に対応するように形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
各電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）が、接地接続側に、電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）の接地接続を引上電圧源（ＵＡ）と結合するフィードバック・ライン（２０）を有し、フィードバック・ライン（２０）内に、引上電圧源（ＵＡ）から電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）の接地接続への電流の流れを遮断するダイオード（２１）が配置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
第１の電磁弁（Ｍ１）および第２の電磁弁（Ｍ２）が設けられ、第１の電磁弁（Ｍ１）は電流が流れていないときに閉じられ、且つ第２の電磁弁（Ｍ２）は電流が流れていないときに開かれ、各ガス交換操作部（ＺｉＥｊ、ＺｉＡｊ、ｉ、ｊ＝１、２）が第１の電磁弁（Ｍ１）および第２の電磁弁（Ｍ２）を有しており、また、特に、内燃機関の各シリンダ（Ｚ１、Ｚ２、…）に対して、それぞれ少なくとも１つの吸気弁（Ｅ１、Ｅ２）および少なくとも１つの排気弁（Ａ１、Ａ２）が設けられ、吸気弁および排気弁（Ｅ１、Ｅ２、Ａ１、Ａ２）の各々がガス交換操作部により操作可能であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
内燃機関の１つのシリンダのそれぞれ全ての電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）が、１つの電磁弁グループにまとめられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
内燃機関のそれぞれ少なくとも２つのシリンダ（Ｚ１、Ｚ２）に対して、吸気弁（Ｅ１、Ｅ２）に付属されている電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）が第１の電磁弁グループにまとめられ、および排気弁（Ａ１、Ａ２）に付属されている電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）が第２の電磁弁グループにまとめられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも２つのシリンダ（Ｚ１、Ｚ２）が、内燃機関のシリンダから、電磁弁グループ内において引上電圧操作時間と保持電圧操作時間との重なりが存在しないように選択されていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
内燃機関の複数のシリンダ（Ｚ１、Ｚ２）からなる１つのシリンダ・グループに対して、吸気弁（Ｅ１、Ｅ２）の全ての第１の電磁弁（Ｍ１）が第１の電磁弁グループに結合され、排気弁（Ａ１、Ａ２）の全ての第１の電磁弁（Ｍ１）が第２の電磁弁グループに結合され、ガス交換弁の全ての第２の電磁弁（Ｍ２）が第３の電磁弁グループに結合されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
内燃機関の全てのシリンダ（Ｚ１、Ｚ２）を含む１つのシリンダ・グループが形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
少なくとも２つのシリンダ・グループが形成され、１つのシリンダ・グループが１つのシリンダ・ブロックのそれぞれ全のシリンダ（Ｚ１、Ｚ２）を含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
それぞれ複数のシリンダ（Ｚ１、Ｚ２）からなる少なくとも２つのシリンダ・グループが形成され、１つのシリンダ・グループのシリンダ（Ｚ１、Ｚ２）がそれぞれ、シリンダ・グループの電磁弁グループ内に引上電圧操作時間と保持電圧操作時間との重なりが存在しないように選択され、各シリンダ・グループが同じ数のシリンダ（Ｚ１、Ｚ２）を含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
ガス交換操作部に電磁弁が付属されている、内燃機関の電気油圧式弁制御の電磁弁へ電流を操作可能に供給するための装置であって、
保持電圧源において供給される保持電圧を備え、電磁弁が相互に独立に操作可能であり、
電磁弁を引上電圧源と結合する引上電圧ラインを備え、
電磁弁から接地へ連絡するそれぞれ１つの接地ラインを備え、それぞれの接地ラインは、電磁弁と接地との間の電気結合を切換可能に遮断するための接地断路器を有する、
前記内燃機関の電気油圧式弁制御の電磁弁へ電流を操作可能に供給するための装置において、
複数の電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）から１つの電磁弁グループが形成されていること、
１つの電磁弁グループの電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）に連絡する引上電圧ラインが共通の引上電圧ライン区間（１７）を有すること、および
共通の引上電圧ライン区間（１７）内に、引上電圧源（ＵＡ）と電磁弁グループの電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）との間の電気結合を切換可能に形成するための電圧断路器（１８）が配置され、対応のデューティ・レシオで電圧断路器（１８）を周期的に切り換えることにより、保持電圧（ＵＨ）に対応する平均電圧が供給され、ここで、１つの電磁弁グループの電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）が、引上電流操作時間と保持電流操作時間とが重ならないように選択されていること、
を特徴とする内燃機関の電気油圧式弁制御電磁弁へ電流を操作可能に供給するための装置。
【請求項１６】
各電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）が、接地接続側に、電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）の接地接続を引上電圧源（ＵＡ）と結合するフィードバック・ライン（２０）を有し、フィードバック・ライン（２０）内に、引上電圧源（ＵＡ）から電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）の接地接続への電流の流れを遮断するダイオード（２１）が配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
第１の電磁弁（Ｍ１）および第２の電磁弁（Ｍ２）が設けられ、第１の電磁弁（Ｍ１）は電流が流れていないときに閉じられ、第２の電磁弁（Ｍ２）は電流が流れていないときに開かれ、各ガス交換操作部は第１の電磁弁（Ｍ１）および第２の電磁弁（Ｍ２）を有しており、また、特に内燃機関の各シリンダ（Ｚ１、Ｚ２、…）に対して、それぞれ少なくとも１つの吸気弁（Ｅ１、Ｅ２）および少なくとも１つの排気弁（Ａ１、Ａ２）が設けられ、ここで吸気弁（Ｅ１、Ｅ２）および排気弁（Ａ１、Ａ２）の各々がガス交換操作部により操作可能であることを特徴とする請求項１５または１６に記載の装置。
【請求項１８】
内燃機関の１つのシリンダ（Ｚ１、Ｚ２）のそれぞれ全ての電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）が、１つの電磁弁グループにまとめられていることを特徴とする請求項１５ないし１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
内燃機関のそれぞれ少なくとも２つのシリンダ（Ｚ１、Ｚ２）に対して、吸気弁（Ｅ１、Ｅ２）に付属されている電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）が第１の電磁弁グループにまとめられ、および排気弁（Ａ１、Ａ２）に付属されている電磁弁（Ｍ１、Ｍ２）が第２の電磁弁グループにまとめられていることを特徴とする請求項１５ないし１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
内燃機関の全てのシリンダ（Ｚ１、Ｚ２）を含む１つのシリンダ・グループが形成されていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
少なくとも２つのシリンダ・グループが形成され、１つのシリンダ・グループが１つのシリンダ・ブロックのそれぞれ全てのシリンダ（Ｚ１、Ｚ２）を含むことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の電気油圧式弁制御の電磁弁へ電流を操作可能に供給するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
既知の電気油圧式弁制御においては、ガス交換操作部に電磁弁が付属されている。電磁弁の通電は、ガス交換操作部への油圧オイルの流れおよびガス交換操作部からの油圧オイルの流れを制御するように働く。この場合、電磁弁に対して２段電圧供給を行うことが既知である。引上電圧源から引上電圧が、および保持電圧源から保持電圧が供給され、ここで引上電圧は保持電圧より大きい。引上電圧の印加による電磁弁の操作は弁体を急速に加速させる。したがって、弁の慣性は低減される。引上電圧による操作に続く自由飛行過程の後に、保持電圧による電磁弁の操作が行われる。保持電圧は、弁体を弁の操作位置へ確実に移動させてそこに保持するために、十分大きな値である。しかしながら、保持過程における電流消費量は、引上電圧に比較してより小さい値である。この結果、弁の自己加熱もまたより小さくなる。電磁弁は、引上電圧の印加に基づく対応の引上電流により、引上電流時間を超えて、および保持電圧の印加に基づく対応保持電流により、保持電流時間を超えて、相互に独立に操作可能である。したがって、電磁弁の操作時間は、引上電流時間、それに続く自由飛行過程時間および保持電流時間から得られる。この場合、電磁弁は閉鎖装置としてのみならず開放装置として形成されていてもよい。電磁弁が閉鎖装置として形成されている場合には、電流が流れたときに弁は流体通路を遮断し、一方、開放装置として形成されている弁は、電流が流れたときに流体通路を開放する。この場合、各電磁弁に対して、それぞれ１つの引上電圧ラインおよびそれぞれ１つの保持電圧ラインが設けられ、この場合、引上電圧ラインは電磁弁を引上電圧源と結合し、保持電圧ラインは電磁弁を保持電圧源と結合している。さらに、電磁弁から接地へ連絡する、それぞれ１つの接地ラインが設けられ、接地ラインは、電磁弁と接地との間の電気結合を切換可能に遮断するためのそれぞれ１つの接地断路器を有している。
【０００３】
このような実施形態においては、各電磁弁に対する接地断路器のほかに、さらに、電磁弁を引上電圧ラインまたは保持電圧ラインと交互に結合する切換スイッチが必要である。
ガス交換弁を操作するために、このガス交換弁に付属されている電磁弁が操作される。この場合、電磁弁を操作するために、切換スイッチおよび接地断路器の制御操作がそれぞれ必要である。接地断路器を介して対応の電磁弁の通電が切り換えられ、一方、切換スイッチを介して引上電圧または保持電圧が電磁弁に交互に印加される。
【０００４】
ガス交換弁は一般に２つの電磁弁により制御され、一方の電磁弁は作動室内への油圧液の供給を決定し、他方の電磁弁は作動室からの油圧液の排出を決定する。内燃機関がシリンダごとに４つのガス交換弁（それぞれ２つの吸気弁および排気弁）を有している場合、シリンダの操作のためだけに８つの電磁弁が必要であり、したがって個々に操作可能な１６個のスイッチが必要である。電磁弁を操作するための、対応する数の操作信号が、クランク軸の運動に対して時間的に同期して発生されなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、回路費用および操作のために必要な費用を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は本発明による装置によって解決される。
内燃機関の電気油圧式弁制御電磁弁へ電流を操作可能に供給するための装置は、ガス交換操作部に付属されている電磁弁を有している。電磁弁に対して２段電圧供給が設けられ、即ち引上電圧源から供給される引上電圧の供給と、保持電圧源から供給される保持電圧の供給とが設けられている。ここで引上電圧は保持電圧より大きい。電磁弁は、引上電圧の印加に基づく対応の引上電流により、引上電流時間を超えて、また保持電圧の印加に基づく対応の保持電流により、保持電流時間を超えて、相互に独立に操作可能である。各電磁弁に対して、それぞれ１つの引上電圧ラインおよびそれぞれ１つの保持電圧ラインが設けられ、引上電圧ラインは電磁弁を引上電圧源と結合し、保持電圧ラインは電磁弁を保持電圧源と結合している。各電磁弁から接地へ接地ラインが連絡し、この場合、接地ライン内に、電磁弁と接地との間の電気結合を切換可能に遮断するための、それぞれ１つの接地断路器が配置されている。
【０００７】
本発明により、複数の電磁弁から１つの電磁弁グループが形成されている。１つの電磁弁グループの電磁弁に連絡する引上電圧ラインが共通の引上電圧ライン区間を有し、共通の引上電圧ライン区間内に、引上電圧源と電磁弁グループの電磁弁との間の電気結合を切換可能に形成するための電圧断路器が配置されている。
【発明の効果】
【０００８】
この手段により、電磁弁グループの電磁弁に対して、引上電圧との結合を形成するために、ただ１つの切換可能な電圧断路器のみが設けられている。この電圧断路器は各弁に対して存在する切換スイッチの代わりをする。電圧断路器が導通されている場合、電磁弁グループの全ての電磁弁に引上電圧が印加される。引上電圧から得られる引上電流による電磁弁の実際の通電は、電磁弁に付属されている、それぞれ個々の接地断路器の操作により行われる。対応の電磁弁グループの電圧断路器が閉じられ且つ同時に電磁弁の対応の接地断路器が同様に閉じられているとき、電磁弁に引上電流が通電される。接地断路器が存在することにより、電磁弁グループ内の電磁弁は、常時個々に操作可能である。
【０００９】
即ち、本発明により、必要な切換可能スイッチの数を低減させることができる。切換可能スイッチの数の低減に対応して、スイッチに対する操作費用もまた低減される。共通の引上電圧ライン区間が存在することにより、配線費用もまた低減される。
【００１０】
本発明の有利な形態により、少なくとも１つの電磁弁グループの電磁弁に保持電圧を常時供給するための保持電圧ラインが形成されている。この場合、電磁弁に連絡する保持電圧ラインが共通の保持電圧区間を有している。この手段は配線費用を低減する。
【００１１】
変更形態により、１つの電磁弁グループの電圧断路器が、共通の引上電圧区間を、接続位置において、この電磁弁グループの共通の保持電圧区間と結合するように設計されている。この場合、保持電圧源と接続位置との間の共通の保持電圧区間内に、接続位置から保持電圧源への電流の流れを遮断する遮断ダイオードが設けられている。接続位置から電磁弁グループの電磁弁へ、対応の電磁弁に引上電圧および保持電圧を供給するための共通ラインが連絡している。この手段もまた配線費用をさらに低減させるように働く。引上電圧および保持電圧の供給は一部同じラインを介して実行可能である。１つの電磁弁グループの電圧断路器が遮断されている場合、電磁弁に保持電圧が印加される。電圧断路器が閉じられている場合、電磁弁に引上電圧が印加される。保持電圧源と接続位置との間のダイオードは引上電圧源から保持電圧源への電流の流れを阻止し、したがって好ましくない分路形成を阻止する。この手段もまた必要なケーブル布設費用ないし配線費用を低減させるように働く。
【００１２】
１つの電磁弁グループの電磁弁は、電圧断路器が閉じられ且つ同時に個々の弁に付属されている接地断路器が同様に閉じられているとき、引上電圧から得られる引上電流で通電される。電磁弁グループの電圧断路器が遮断され且つ対応の電磁弁に付属されている接地断路器が閉じられているとき、保持電圧から得られた保持電流による電磁弁の操作が行われる。
【００１３】
本発明の有利な形態により、１つの電磁弁グループの電磁弁が、引上電圧操作時間が保持電圧操作時間と重ならないように選択されている。この手段により、電磁弁グループの１つの電磁弁に引上電圧が供給されなければならないとき、他の弁に保持電圧が供給されてはならないことが保証される。電磁弁の電圧供給側に引上電圧または保持電圧が交互に印加される。保持電流時間と引上電流時間との間に重なりが発生しない場合、電圧断路器の適切な操作により、電磁弁の電圧側にその瞬間に必要な電圧レベルをそれぞれ印加可能である。
【００１４】
クランク軸角度に関するガス交換弁の開放範囲は、典型的な弁作動の場合、最大２４０°のクランク軸角度の値を有している。これは、吸気弁の開放時間のみならず、排気弁の開放時間をも考慮している。即ち、それに応じて、７２０°のクランク軸角度にわたる１エンジン・サイクルにおけるその割合は最大３３％の値であるので、対応の重なりが発生することなく複数の電磁弁を１つの電磁弁グループに集約可能であることは当然である。
【００１５】
本発明の有利な形態により、電磁弁の接地断路器が周期的に切換可能であるように設計されている。この場合、デューティ・レシオが、特に、引上電圧を供給したとき、サイクルに基づいて得られる平均電流が、保持電圧を印加したときに得られる保持電流に対応するように形成されている。即ち、電圧供給側に引上電圧が印加されたとき、接地断路器の周期的切換により、保持電流に対応する電流の通電もまた実行可能である。この手段は、１つの電磁弁グループに付属されている電磁弁内に引上電圧操作時間と保持電圧操作時間との間の重なりが発生したときに特に有利である。しかしながら、この手段は、電圧断路器の切換過程の数を低減するために、また本来保持電流の供給のみが必要なときにおいても一部引上電圧を電圧供給側に印加させるために利用されてもよい。本発明の他の有利な形態により、各電磁弁が、接地接続側に、電磁弁の接地接続を引上電圧源と結合するフィードバック・ラインを有している。この場合、フィードバック・ライン内に、引上電圧源から電磁弁の接地接続への電流の流れを遮断するダイオードが配置されている。
【００１６】
本発明のこの形態は、接地断路器を開いた後に、電磁弁のコイル内を流れる電流が急激に低減可能であるという利点を有している。簡単にいうと、引上電圧源への電流の逆供給がフィードバック・ラインを介して行われる。フィードバック・ライン内に配置されているダイオードは、引上電圧源からフィードバック・ラインを介して電磁弁へ、且つ電磁弁から保持電圧源への電流の流れを阻止する。電圧断路器が閉じられたことにより引上電流による電磁弁の操作が行われた場合、接地断路器を開いた後には、低減されたコイル電流が引上電圧源へフィードバック可能である。電磁弁への引上電流の印加と保持電流の印加との間に、いわゆる自由飛行過程または自由飛行が形成される。この自由飛行過程においては、対応の電磁弁の接地断路器が開かれている。同様に、保持電流時間により設定される保持過程の終了時には、電磁弁の急速解除、したがって電磁弁の急激なリセット運動が形成される。保持電圧が印加されているときに電磁弁の接地断路器が開かれた場合、なお存在するコイル電流は、フィードバック・ラインのみを介して、保持電圧源より高い電位にある電圧源へフィードバック可能である。これにより、コイル電流は急激に低減される。
【００１７】
本発明の有利な形態により、第１の電磁弁および第２の電磁弁が設けられ、この場合、第１の電磁弁は電流が流れていないときに閉じられ、第２の電磁弁は電流が流れていないときに開かれている。各ガス交換操作部が第１の電磁弁および第２の電磁弁を有していることが好ましい。特に、内燃機関の各シリンダが、それぞれ少なくとも１つの吸気弁および少なくとも１つの排気弁を有し、ここで吸気弁および排気弁の各々がガス交換操作部により操作可能である。この装置により、完全な電気油圧式弁操作が行われる。
【００１８】
本発明の好ましい形態により、内燃機関の１つのシリンダのそれぞれ全ての電磁弁が１つの電磁弁グループにまとめられている。
ガス交換操作部へのその割当を介して１つのシリンダに付属されている全ての電磁弁を１つの電磁弁グループにまとめることにより、引上電圧および保持電圧による電磁弁の操作時間の間の重なりが発生しないことが保証されている１つの電磁弁グループが形成される。
【００１９】
このような装置は、制御要素の数を低減し且つ操作費用を低減した場合において、シリンダ数が多い内燃機関においても重なり時間のない弁操作を可能にする。
本発明の一形態により、内燃機関のそれぞれ少なくとも２つのシリンダに対して、吸気弁に付属されている電磁弁が第１の電磁弁グループにまとめられ、また排気弁に付属されている電磁弁が第２の電磁弁グループにまとめられているように設計されている。これは、内燃機関の１つのシリンダの全ての電磁弁が１つの電磁弁グループにまとめられている方法に比較して、重なり時間が発生することなく、操作可能スイッチの数および操作ラインの対応の費用をさらに低減させることができる。例えば、それぞれのシリンダにそれぞれ２つの電磁弁を備えた２つの吸気弁および２つの排気弁を有する四気筒エンジンの場合、電磁弁ごとに取り付ける方法においては、引上電圧源と保持電圧源との間に３２個の接地断路器および３２個の切換スイッチが必要となる。吸気弁の４つの電磁弁および排気弁の４つの電磁弁をそれぞれ１つの電磁弁グループにまとめることにより、従来必要とされた８個の切換スイッチに比較して僅かに２つの電圧断路器が必要となるにすぎず、対応のスイッチおよび必要なダイオードの数もまた同様にそれに対応して低減される。
【００２０】
２つのシリンダに対して、シリンダの吸気弁に付属されている８個の電磁弁およびシリンダの排気弁に付属されている８個の電磁弁の全てが１つの電磁弁グループにまとめられた場合、電圧断路器および場合により存在するフィードバック・ライン内のダイオードの１／８のみが必要とされるにすぎない。したがって、構造費用がさらに低減される。２つより多いシリンダの電磁弁が電磁弁グループにまとめられた場合、構造費用をさらに低減可能である。しかしながら、このとき、場合により、一方で１つの電磁弁グループの１つの電磁弁への引上電圧の供給、および他方で同じ電磁弁グループの他の電磁弁への保持電圧の供給が必要となる重なり時間が発生することは許容されなければならない。しかしながら六気筒エンジンの選択された任意の３つのシリンダを１つの電磁弁グループにまとめることは、重なり時間が全くないか、またはきわめて僅かな重なり時間のみを有して実行可能である。重なり時間が発生した場合、この時間区間に対して、接地断路器の周期的切換が可能でなければならない。それにもかかわらず、このような実施形態においては、必要なダイオードおよび必要な電圧断路器の数におけるコスト低減の利点が、それに伴って必要な接地断路器の周期的切換の欠点を上回っている。
【００２１】
本発明のこの実施形態の有利な変更態様により、内燃機関のシリンダから、少なくとも２つのシリンダが、電磁弁グループ内において引上電圧操作時間と保持電圧操作時間との重なりが存在しないように選択されている。
【００２２】
本発明の有利な形態により、内燃機関のそれぞれ複数のシリンダから、１つのシリンダ・グループが形成される。１つのシリンダ・グループに対して、電流が流れていないときに閉じられている、吸気弁の全ての第１の電磁弁が第１の電磁弁グループに、電流が流れていないときに閉じられている、排気弁の全ての第１の電磁弁が第２の電磁弁グループに、および電流が流れていないときに開かれている、ガス交換弁の全ての第２の電磁弁が第３の電磁弁グループにまとめられる。通常、ガス交換弁、即ち吸気弁または排気弁は、電流が流れていないときに閉じられ且つ油圧操作部の作動室内の加圧油圧液の供給を制御する第１の電磁弁を有している。油圧操作部の出口側に、電流が流れていないときに開かれている第２の電磁弁が配置されている。この構造は、電磁弁が通電されていないときにはガス交換弁の作動室には圧力がないことを保証する。この場合、内燃機関の全てのシリンダが１つのシリンダ・グループにまとめられていてもよい。しかしながら、代替形態により、少なくとも２つのシリンダ・グループが形成されているように設計されていてもよい。このとき、１つのシリンダ・グループが１つのシリンダ・ブロックのそれぞれ全てのシリンダを含む。他の形態は、それぞれ複数のシリンダからなる少なくとも２つのシリンダ・グループが形成されるように設計され、この場合、１つのシリンダ・グループのシリンダが、シリンダ・グループの電磁弁グループ内に引上電圧操作時間と保持電圧操作時間との重なりが存在しないように選択されている。この場合、各シリンダ・グループが同じ数のシリンダを含むことが好ましい。
【００２３】
本発明のこのような実施形態は、引上電圧操作時間と保持電圧操作時間との重なりが発生することなく、多数の電磁弁を１つの電磁弁グループにまとめることを可能にする。四気筒エンジンの場合、例えば、吸気弁の８個の全ての第１の電磁弁、排気弁の８個の全ての第１の電磁弁および全てのガス交換操作部の１６個の全ての第２の電磁弁が、それぞれ１つの電磁弁グループにまとめられてもよい。即ち、四気筒内燃機関に対して、保持電圧と引上電圧との間に３つの電圧断路器および３つの減結合ダイオードのみが必要となるにすぎない。このような四気筒内燃機関の場合、このとき与えられる３２個の接地断路器と共に３５個のスイッチのみが必要となり、３５個の操作信号が発生されるにすぎない。これは制御装置側のタイミング通路の必要数および制御装置の計算ユニット内において必要な費用を著しく低減させる。
【００２４】
本発明の代替形態により、保持電圧源を完全になくすこともまた可能である。したがって、ただ１つの電圧源を備えた装置で十分である。費用はさらに低減される。これは、本発明により、保持電圧を供給するために電圧断路器が周期的に切り換えられることにより達成され、この場合、デューティ・レシオは、保持電圧と引上電圧との間の比に対応して選択される。この場合、１つの電磁弁グループの電磁弁は、引上電圧操作時間と保持電圧操作時間との重なりが発生しないように選択されるべきである。
【００２５】
重なりが発生する場合、この形態の他の構成は、電磁弁の電磁弁グループへの集約に関して、保持電圧源が存在する場合の対応電磁弁グループの形態に対応する。
ここで、以下に本発明を図面に示す実施例により詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１に、例として、２つのガス交換弁Ｚ１Ｅ１、Ｚ１Ｅ２に対して、本発明による回路装置が示されている。図２ないし図４は、図１に示されている回路装置に比較して、共通ライン区間を介しての保持電圧ラインおよび引上電圧ラインの共通ライン案内並びにその中に配置されているダイオードを備えたフィードバック・ラインがもはや示されていないように簡略化されている。図２ないし図４は、個々のガス交換弁の電磁弁を電磁弁グループにまとめる方法を示しているにすぎない。ここで、図２ないし図４の実施形態においても、図１の実施形態と同様に、共通ライン区間の配線および利用が可能である。
【００２７】
以下の図の説明において、並びに図において、引上電圧がＵＡで、保持電圧源がＵＨで示されている。ガス交換操作部は、その吸気弁または排気弁としての特性に関して、およびそのシリンダへの割当に関して示され、且つそれぞれに符号が与えられている。その符号はシリンダを表わす符号Ｚ、それに続く、シリンダに割り当てられているシリンダ番号、それに続く、対応のシリンダの吸気弁ないし排気弁への割当を表わす符号ＥまたはＡ、およびそれに続く、シリンダの吸気弁ないし排気弁を相互に区別する番号から構成されている。図１ないし図４の実施形態においては、各シリンダにそれぞれ２つの吸気弁および２つの排気弁を有する内燃機関を仮定する。各ガス交換操作部に、Ｍ１で表わされている第１の電磁弁およびＭ２で表わされている第２の電磁弁が付属されている。
【００２８】
図１は、第１のシリンダＺ１の２つの吸気弁Ｚ１Ｅ１およびＺ１Ｅ２がそれぞれ第１の電磁弁Ｍ１および第２の電磁弁Ｍ２を有する装置を示す。２つの第１の電磁弁Ｍ１および２つの第２の電磁弁Ｍ２が１つの電磁弁グループにまとめられている。電磁弁Ｍ１、Ｍ２の各々に接地断路器が付属され、接地断路器はそれぞれの電磁弁Ｍ１、Ｍ２を接地１２に電気結合するように配置されている。接続位置１３から電磁弁Ｍ１、Ｍ２のそれぞれに保持電圧ライン１４が連絡しているので、電磁弁の各々は、保持電圧ライン区間１４を介して接続位置１３と結合されている。保持電圧源ＵＨへの電流の流れを阻止するように、接続位置１３と保持電圧源ＵＨとの間にダイオード１６が挿入されている。さらに、操作可能な電圧断路器１８を介して接続位置１３を引上電圧源ＵＡと結合する共通の引上電圧区間１７が、接続位置に連絡している。電磁弁Ｍ１、Ｍ２の接地側結線１９から引上電圧源ＵＡに、それぞれフィードバック・ライン２０がフィードバックされ、この場合もまたライン区間が共通に使用されてもよい。各フィードバック・ライン２０内にダイオード２１が配置され、ダイオード２１は、引上電圧源ＵＡから接地断路器１１を介して接地１２への短絡電流、または引上電圧源ＵＡから、フィードバック・ライン２０、対応の電磁弁Ｍ１、Ｍ２および保持電圧区間１４を介して接続位置１３への逆流を阻止する。
【００２９】
半ブリッジ内の電磁弁を通電するために、電圧断路器１８と、電磁弁Ｍ１、Ｍ２に付属されている接地断路器１１とを閉じることが必要である。電圧断路器１８のみを閉じるだけでは電磁弁Ｍ１、Ｍ２内に電流の流れが形成されない。これにより、電磁弁グループの電圧断路器１８を介してグループの全ての電磁弁を接続することは可能である。電磁弁Ｍ１、Ｍ２のそれぞれの接地断路器１１を閉じることによってのみ、電磁弁Ｍ１、Ｍ２の通電が可能である。
【００３０】
電磁弁を高い動特性でスタート可能にするために、電圧断路器１８を介して引上電圧が投入される。しかしながら、引上電圧は、弁体がその加速を得るまで作用するだけでよい。それに続いて、自由飛行過程の後に、電磁弁を所定の開度に保持するために保持電流への移行が要求される。これは、一方でエネルギーの節約を意味し、他方でこれにより電磁弁の過熱が阻止される。この場合、電磁弁通電量の低下は、電磁弁に付属されている接地断路器１１を開くか、または電圧断路器１８を開くことによって行われてもよい。電磁弁Ｍ１、Ｍ２に、保持電圧を印加したときに得られる保持電流を通電するために、他の電磁弁に対して引上電圧が必要とされないかぎり、電圧断路器１８が開かれる。このとき、電磁弁の電圧入口側に保持電圧ＵＨが印加される。このとき、接地断路器１１を閉じることにより、対応の電磁弁に保持電流が通電される。
【００３１】
１つの電磁弁Ｍ１、Ｍ２に保持電流を通電している間に、同じ弁グループの他の電磁弁Ｍ１、Ｍ２の電圧側端子に引上電圧ＵＡが印加されたときに得られる、引上電流の通電と重なりが発生する場合、保持電流で作動されるべき電磁弁Ｍ１、Ｍ２の接地断路器１１の周期的操作により、電圧断路器１８が閉じられているときに保持電流に対応する平均電流が発生される。この場合、閉じられている接地断路器と開かれている接地断路器との間のデューティ・レシオは、保持電圧の引上電圧に対する比に対応する。
【００３２】
ダイオード１６および保持電圧源ＵＨが省略された場合、本発明の代替実施形態が存在する。この場合、保持電圧は、電圧断路器１８の対応する周期的切換により達成される。この場合、切換デューティ・レシオは、保持電圧と引上電圧との間の比に対応する。この場合、引上電圧操作時間と保持電圧操作時間との間の重なり時間が発生してはならない。
【００３３】
図２は、第１のシリンダＺ１の２つの吸気弁Ｚ１Ｅ１およびＺ１Ｅ２並びに２つの排気弁Ｚ１Ａ１およびＺ１Ａ２の電磁弁Ｍ１、Ｍ２の１つの共通の弁グループへのグループ化を簡略図で示す。図において、図３および図４においても同様であるが、ガス交換操作部Ｚ１Ｅ１、Ｚ１Ｅ２、Ｚ１Ａ１、Ｚ１Ａ２は、それに付属されている２つの電磁弁Ｍ１、Ｍ２のそれぞれ下側に示されている。電磁弁グループの電磁弁Ｍ１、Ｍ２の各々に、接地１２に連絡する接地断路器１１が付属されている。保持電圧源ＵＨから、共通の保持電圧区間１５並びに保持電圧区間１４が、電磁弁Ｍ１、Ｍ２に連絡している。この場合、共通の保持電圧区間１５内にダイオード１６が配置され、ダイオード１６は保持電圧源ＵＨの方向への電流流れを遮断する。
【００３４】
図３は、２つのシリンダＺ１およびＺ２の吸気弁Ｚ１Ｅ１、Ｚ１Ｅ２、Ｚ２Ｅ１およびＺ２Ｅ２が第１の弁グループにまとめられ、したがって第１の電圧断路器１８ａと結合され、一方、２つのシリンダＺ１およびＺ２の排気弁Ｚ２Ａ１、Ｚ２Ａ２、Ｚ１Ａ１およびＺ１Ａ２の電磁弁Ｍ１、Ｍ２が第２の弁グループにまとめられ且つ第２の電圧断路器１８ｂと結合されている本発明の一実施形態を示す。２つの電圧断路器は引上電圧源ＵＡと結合されている。各電磁弁グループは保持電圧源ＵＨとも結合され、この場合、図においては、簡単にする理由から、各シリンダＺ１、Ｚ２に対して１つの分割保持電圧源ＵＨが示され、分割保持電圧源ＵＨは、それぞれダイオード１６により、電磁弁Ｍ１、Ｍ２からの電流の逆流から保護されている。電磁弁の各々はそれに付属されている接地断路器１１を有し、接地断路器１１は接地１２との電気結合を切換可能に形成するように働く。
【００３５】
図４は、電磁弁Ｍ１、Ｍ２が、弁グループのそれぞれに付属されている電圧断路器１８ａ、１８ｂ、１８ｃを有する相互に異なる３つの弁グループにまとめられている他の実施形態を示す。図４の実施例は、ガス交換弁Ｚ１Ｅ１、Ｚ１Ｅ２、Ｚ１Ａ１、Ｚ１Ａ２、Ｚ２Ｅ１、Ｚ２Ｅ２、Ｚ２Ａ１およびＺ２Ａ２を有する２つのシリンダＺ１、Ｚ２に対して示されている。図４に示す装置においては、弁グループにさらに他のシリンダが受け入れられてもよく、図を見やすくするために、この図は２つのシリンダＺ１、Ｚ２に対してのみ示されている。図４に示されている実施形態において、第１の電磁弁Ｍ１は、第２の電磁弁Ｍ２とは異なる電磁弁グループに付属される。全てのガス交換弁Ｚ１Ｅ１、…Ｚ２Ａ２の第２の電磁弁Ｍ２は１つの共通の弁グループにまとめられ、この共通の弁グループは第３の電圧断路器１８ｃを介して引上電圧源と結合されている。同時に、吸気弁Ｚ１Ｅ１、Ｚ１Ｅ２、Ｚ２Ｅ１およびＺ２Ｅ２の第１の電磁弁Ｍ１は、第２の弁グループにまとめられ且つ第２の電圧断路器１８ｂを介して引上電圧源と結合されている。第３の弁グループは、排気弁Ｚ１Ａ１、…Ｚ２Ａ２の第１の電磁弁Ｍ１から形成され且つ第１の電圧断路器１８ａを介して引上電圧源と結合されている。
【００３６】
図４の実施形態は、その他の点においては前に示されている実施形態に対応している。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、２つのガス交換弁に付属されている４つの電磁弁を操作するための本発明による装置を示す。
【図２】図２は、１つのシリンダのガス交換弁に付属されている全ての電磁弁から１つの電磁弁グループを形成することを略図で示す。
【図３】図３は、第１の弁グループが２つのシリンダの吸気弁の電磁弁を、および第２の弁グループが２つのシリンダの排気弁の電磁弁をまとめた、２つの弁グループを有する一実施形態を略図で示す。
【図４】図４は、ガス交換操作部の第１の電磁弁および第２の電磁弁が相互に異なる電磁弁グループにまとめられている装置を略図で示す。
【図１】
2006504897.tif 000003
【図２】
2006504897.tif 000004
【図３】
2006504897.tif 000005
【図４】
2006504897.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月11日(2005.5.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2006504897.tif 000007
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2006504897.tif 000008
【国際調査報告】
2006504897.tif 000009
2006504897.tif 000010
2006504897.tif 000011
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