[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2016188726A1 - Verfahren zur ansteuerung eines kraftstoffinjektors - Google Patents

Verfahren zur ansteuerung eines kraftstoffinjektors Download PDF

Info

Publication number
WO2016188726A1
WO2016188726A1 PCT/EP2016/060312 EP2016060312W WO2016188726A1 WO 2016188726 A1 WO2016188726 A1 WO 2016188726A1 EP 2016060312 W EP2016060312 W EP 2016060312W WO 2016188726 A1 WO2016188726 A1 WO 2016188726A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
armature
energization
injection
fuel
time
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/060312
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Klenk
Hans-Peter Scheurer
Michael Becker
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to KR1020177037521A priority Critical patent/KR102469641B1/ko
Priority to CN201680030699.3A priority patent/CN107660253B/zh
Publication of WO2016188726A1 publication Critical patent/WO2016188726A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2464—Characteristics of actuators
    • F02D41/2467—Characteristics of actuators for injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2464—Characteristics of actuators
    • F02D41/2467—Characteristics of actuators for injectors
    • F02D41/247—Behaviour for small quantities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0685—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature and the valve being allowed to move relatively to each other or not being attached to each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2037—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit for preventing bouncing of the valve needle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2051—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using voltage control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2055—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit with means for determining actual opening or closing time
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a fuel injector.
  • Injection systems for internal combustion engines convey fuel from the tank to the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • Such an injection system usually includes, starting in the tank, a low-pressure system composed of low-pressure pump, fuel filters and lines, followed by a high-pressure system consisting of a high-pressure pump, fuel lines, manifolds and injectors or fuel injectors, which temporally and spatially the fuel needs the combustion chamber of the fuel Feed the internal combustion engine.
  • a control unit takes over the calculation of injection functions and the control of fuel injectors and other actuators for controlling the system and the internal combustion engine.
  • a magnet is energized whose magnetic force moves against a closing spring and an effective fuel pressure, the valve needle from its seat to open the injection cross-section.
  • the armature is fixed to the valve needle with a so-called anchor free path. If energization occurs, the armature first accelerates and then hits the valve needle after a small stroke. At the time of lifting the valve needle thus acts in addition to the magnetic force and a me- chanic impulse. As a result, a maximum required magnetic force can be designed lower and the power requirement can be reduced.
  • the high-pressure injection valve is frequently actuated multiple times in a combustion cycle, in order to ensure a favorable introduction of the fuel into the combustion chamber.
  • the time intervals between two successive injections, so-called spray pauses, can be varied depending on the operating point.
  • a limitation of a high-pressure injection valve with the principle of the anchor travel path lies in the minimum break in spraying.
  • a follower control can usually only be activated when the magnet armature is in the vicinity of the rest position. If, for example, the armature is not in the rest position due to chipping after the closing operation, there is the risk that the mechanical acceleration will not be sufficient to effect an injection, i. a follow-up injection is missing. This can lead to misfiring. In addition, premature or late opening of the valve may result in the injection of incorrect amounts of fuel.
  • An inventive method is used to control a fuel injector, comprising a valve needle, which is movable by means of a force acting on a stop formed on her armature, for the injection of force fabric in an internal combustion engine.
  • the armature is at rest from the stop on the valve needle spaced, ie there is a so-called. Ankerkeweg available.
  • injection energization of a cooperating with the magnet armature solenoid an additional, a movement of the armature decelerating Ankerhub- energizing the solenoid is made.
  • the magnet armature Since, after the end of the first injection energization, the magnet armature usually rebounds several times due to an existing armature travel at a further, lower stop, it may happen that the second injection energization starts at a point in time when the armature approaches in one position the stop on the valve needle (that is, in particular not in the rest position) is located. Then, if necessary, the magnet armature can not be accelerated sufficiently enough to lift the valve needle against the forces acting on it. However, by the additional armature lift energization according to the invention, the bouncing of the armature can be mitigated because the armature is decelerated on its way to the rest position (i.e., in the closing direction of the valve needle).
  • the armature lift energization results in a force action in armature lift direction (i.e., in the opening direction of the valve needle, but without opening it), which decelerates a (spring-actuated) movement toward the rest position.
  • armature lift direction i.e., in the opening direction of the valve needle, but without opening it
  • Spray injectors can be used, which are significantly smaller than without this procedure.
  • Another advantage is a small amount of scatter of the subsequent injection even with short splash pauses and thus a significantly improved function of the high-pressure injector with Ankerkeweg.
  • the magnet armature by means of the additional Ankerhub- energizing if this still during the Abprelliolo in Ankerhubraum used, at the most up to the attack moves.
  • the first and the second injection energization are performed during a power stroke of the internal combustion engine.
  • the injections made in each case by the first and the second injection energization comprise two successive injections, in particular a pre-injection and a main injection or a main injection and a post-injection.
  • the necessary in modern internal combustion engines to increase performance and / or efficiency multiple injections during a power stroke is taken into account.
  • more than two injections per stroke can be done, for injection current for any two consecutive injections of a single stroke the method of the invention is advantageous.
  • a time of the beginning of the additional Ankerhub- energization is determined taking into account a period of time between an end of the first injection energization and a subsequent impact of the Magne- tankers on the further stop.
  • the additional should be determined taking into account a period of time between an end of the first injection energization and a subsequent impact of the Magne- tankers on the further stop.
  • Anchor lift current only start after the impact.
  • the said period of time substantially corresponds to a closing delay time.
  • a closing delay time is the time between the end of the driving and a closing time at which the release of the fuel delivery ends. The closing delay time can be determined easily, even during regular operation
  • the closing time can be determined as part of a control of the injector (for example, a controlled valve operation, CVO).
  • a voltage signal of the magnetic coil feedback of the abutment of the armature and the valve needle when closing via the magnetic circuit in a circuit of the valve control
  • From this voltage signal can be deduced a movement of the armature.
  • the closing time and finally also the closing delay time can be determined. This achieves a further optimization of the deceleration.
  • the time of the start of the armature stroke energization is determined by means of an adaptation method and / or as a function of a time response of the magnetic coil.
  • the start time regularly and / or at
  • Demand for example, if the closing delay time is too great
  • a currently determined closing delay time Since, for example, wear or contamination over the service life of the fuel injector may result in changes in this closing delay time, an adaptation of the time of commencement of the armature stroke can take place in the sense of readjustment.
  • Energization i. a shift of the time forward or backward, done so as to obtain a permanent, best possible operation of the fuel injector.
  • the relevant values can, for example, be regularly recorded and stored by the engine control unit.
  • an adaptation can take place.
  • the consideration of the time behavior (that is, the inductance) of the magnetic coil allows a further optimization of the deceleration of the magnet armature, since the magnetic field can optimally build up by coordinated start of the energization.
  • the additional current can be adapted to the turn-off of the valve.
  • the additional armature stroke energization between a first and a second bouncing off of the magnet armature begins at a further stop formed on the fuel injector and preferably also ends.
  • the first bounce should still wait, so that the valve needle the
  • the magnet armature is close to the zero position during the follow-up activation, regardless of when exactly the following injection is activated. It is advantageous if the additional armature stroke energization lasts a predetermined, in particular dependent on a start of the second injection energization, time duration. Preferably, the additional Ankerhub- energization should end before the start of the second injection energization, as mentioned above, more preferably before the second bouncing. This can, for example, the
  • Braking the armature can be specifically influenced and optimized.
  • the duration of the armature stroke energization is determined by means of an adaptation method and / or as a function of a time response of the magnetic coil.
  • Such an adaptation method can be carried out, for example, in the engine control unit, whereby necessary parameters can be determined.
  • a value based on measurements, in particular test measurements could be used for the duration of the armature stroke energization, but this would be readjusted during the lifetime of the fuel injector, i. is adapted.
  • parameters can change over the life of the valve, so that multiple adjustments can be made.
  • the additional current can be adapted to a changing shutdown of the valve.
  • An opening delay time is the time between the start of the control and an opening time at which the flow of the fuel or a fuel delivery is released. For example, is from the
  • DE 10 2009 028 650 A1 discloses a method for determining the opening delay time of a magnetic injector.
  • a maximum actuation duration and a maximum opening duration of the magnet injector at which in each case just no fuel is deposited, are determined.
  • one closing period of the magnet injector is determined for this maximum activation duration and maximum opening duration. From these results, the opening delay time is determined.
  • the values for the opening delay time and the closing delay time may change over time due to wear or contamination, for example.
  • the relevant values can be checked regularly by the user. tor Hopkins be detected and stored. As soon as, for example, there is too great a deviation from an optimum value, an adaptation can take place.
  • the consideration of the time behavior (that is, the inductance) of the magnetic coil allows further optimization of the deceleration of the magnet armature, since the magnetic field can then optimally build up by a tuned duration of the energization.
  • the additional current can be adapted to the turn-off of the valve.
  • the additional Ankerhub energization in particular with regard to starting time, duration and / or amplitude, depending on a fuel pressure and / or of a temperature and / or fuel properties. These quantities influence the behavior of a fuel injector. Thus, taking into account these sizes, a better control can be achieved.
  • the current amplitude and / or the exact beginning of the additional armature stroke energization can be varied as a function of the fuel pressure or, for example, the fuel viscosity. A higher fuel pressure requires, for example, a higher magnetic force to open the valve needle. This can be achieved both by the current amplitude and by a modified activation time.
  • the temperature influences the behavior of the magnetization of the magnet armature and, on the other hand, for example, also the fluid properties of the fuel. Taking into account the temperature, for example, at the beginning and / or duration of the additional armature stroke energization can thus lead to better results. Since these values change in the course of operation, they can be specified, for example, by means of a characteristic field.
  • the additional armature stroke energization in particular with regard to starting time, duration and / or amplitude, depending on a spring force acting on the valve needle and against a direction of movement of the energized magnet armature and / or by a distance between the non-energized idle magnet armature and the stop and / or of at least one further, for the fuel injector specific size, for example.
  • Geometric dimensions or mechanical interpretations takes place. These variables also influence the behavior of a fuel injector and can therefore lead to better control when considered. In particular, these values are fixed values that do not change during operation. These can therefore be set, for example, once. A selection of suitable values can for example be done on a test bench.
  • the mentioned sizes and / or times can be considered particularly advantageous in any combination.
  • these quantities and / or times can also influence one another.
  • a determination of these quantities and / or times can be done, for example, by means of simulation. Due to production-related deviation in individual fuel injectors but also test measurements are useful.
  • the optimum sizes and / or times may also differ individually for each fuel injector present in an internal combustion engine.
  • An arithmetic unit according to the invention e.g. a control device of a motor vehicle is, in particular programmatically, configured to perform a method according to the invention.
  • Suitable data carriers for providing the computer program are in particular floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs,
  • Figure 1 shows schematically a section of a fuel injector
  • Solenoid valve and Ankerkeweg by means of which a method according to the invention can be carried out in a preferred embodiment.
  • FIG. 2 shows characteristics of the magnet armature and valve needle lift in the case of a fuel injector with a magnetic valve and an armature free passage in the case of an injection energization for the injection of fuel.
  • FIG. 3 shows the magnet armature stroke and the voltage applied to the magnet coil with conventional activation of a fuel! njektors.
  • FIG. 4 shows the magnet armature stroke and the voltage applied to the magnet coil in the case of activation of a fuel injector according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a detail of a fuel injector 100.
  • a valve needle 1 10 is provided to close the fuel injector 100 in the idle state, so that no fuel from the fuel! Nubject 100 enters an internal combustion engine. Once the valve needle 1 10 is raised, i. is moved in the opening direction, fuel is injected into the internal combustion engine.
  • a magnetic coil 140 and a magnet armature 130 are provided.
  • the solenoid 140 is fixedly arranged in the fuel injector 100, while the Magnet armature 130 in the longitudinal direction of the valve needle 1 10 is movable.
  • the magnet armature 130 for example, a hole with a diameter which is slightly larger than the diameter of the valve needle 1 10, is provided.
  • the magnet armature 130 rests on a further stop 160, which is fixedly connected to the valve needle and which, for example, is connected to the magnet armature 130 by means of a spring 170 and a spring cup 180.
  • the spring 170 is relaxed or merely biased, i. the spring 170 pulls down the armature 130 with the biasing force, so that an armature free travel is maintained.
  • the magnet coil 140 is energized, the magnet armature 130 is moved from its rest position by a magnetic force in the direction of the magnet coil 140.
  • the spring 170 pulls the armature usually back to the other stop 160, which is formed, for example, as a stop sleeve. By the bias of the spring 170 bouncing can be weakened.
  • a stop 120 is formed at the valve needle 1 10.
  • the stop 120 may be formed, for example, integrally with the valve needle 1 10 or as with the valve needle 1 10 fixedly connected attachment.
  • the diameter of the stop 120 is greater than the diameter of the hole in the armature 130. In the rest position of the armature 130 is between the upper edge of the armature 130 and the lower edge of the stopper 120, a gap of the width Ah provided, the so-called. Ankerkeweg.
  • a closing spring 150 which presses the valve needle 1 10 in its - not shown - valve seat.
  • a fuel pressure of a fuel which is located in the fuel injector 100 and in particular at the top of the valve needle 1 10.
  • FIG 2 the curves of Magnetankerhub iM and valve needle lift hv are shown schematically in a conventional injection process.
  • the magnet armature 130 moves in Direction stop 120.
  • the armature 130 takes the valve needle 1 10 in its upward movement, which leads to the opening of the valve needle 1 10 and thus to the injection process.
  • a second injection energization i. a follower control
  • magnetic force and pulse may not be sufficient to fully open the valve needle, i. the forces acting on the valve needle 110 by the closing spring 150 and the fuel pressure can not be overcome.
  • the reason for this is that - depending on the beginning of the second injection energization - the armature may not be in the rest position, but due to the bounce near the stop 120.
  • the valve needle 1 10 does not pick up then or only very delayed. This means that no or too little fuel is injected into the internal combustion engine. In the sequence, for example, undesirable combustion misfires or incorrect injection quantities may occur.
  • magnetic armature stroke iM and voltage U applied to the magnet coil are shown by way of example in two diagrams for a conventional actuation of a fuel injector over time t.
  • a first injection energization or a first injection is shown.
  • the magnet armature reaches a magnet armature stroke iM of zero and bounces for the first time.
  • the magnet anchor bounces for the second time.
  • the second injection energization begins, after an additional time period At '.
  • Time period At and additional time period At 'thus together make up the break in the spraying process.
  • the second injection energization begins when the magnet armature has a relatively large stroke due to the second bounce. It can clearly be seen that if the second injection energization begins too early, i. too short a break in spraying, the maximum armature stroke is only slight. The reason for this is that not enough magnetic force and impulse are achieved to raise the valve needle. This means that in these cases, the solenoid valve does not open or only slightly.
  • magnet armature stroke iM and voltage U applied to the magnet coil are shown by way of example in two diagrams for an actuation according to the invention of a fuel injector over time t. Starting from the left, a first injection energization or a first injection is also shown here. At time t1, the magnet armature reaches a magnet armature stroke iM of zero and bounces for the first time. At time t2 'the armature bounces for the second time. In the course of the voltage U, it can be seen that at the beginning of the period ⁇ t, the voltage is raised from a negative value to a value of approximately zero.
  • the second injection energization also begins here, again showing different starting times for the second injection energization, which can be seen in the voltage curve at the right-shifted application of a positive voltage value.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors (100), umfassend eine Ventilnadel (110), die mittels eines an einem an ihr ausgebildeten Anschlag (120) angreifenden Magnetankers (130) bewegbar ist, zur Einspritzung von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine, wobei zwischen einer ersten und einer zweiten, jeweils zur Einspritzung von Kraftstoff vorgenommenen, Einspritz-Bestromung einer mit dem Magnetanker (130) zusammenwirkenden Magnetspule (140) eine zusätzliche, eine Bewegung des Magnetankers (130) abbremsende, Ankerhub-Bestromung der Magnetspule (140) vorgenommen wird.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors.
Stand der Technik
Einspritzsysteme für Brennkraftmaschinen fördern Kraftstoff vom Tank bis in die Brennkammer der Brennkraftmaschine. Ein solches Einspritzsystem umfasst üblicherweise, beginnend im Tank, ein Niederdrucksystem, zusammengesetzt aus Niederdruckpumpe, Kraftstofffiltern und Leitungen, gefolgt von einem Hochdrucksystem, bestehend aus einer Hochdruckpumpe, Kraftstoffleitungen, Verteilerleisten und Einspritzventilen bzw. Kraftstoffinjektoren, welche den Kraftstoff zeitlich und räumlich bedarfsgerecht der Brennkammer der Brennkraftmaschine zuführen.
Bei modernen, zeitgesteuerten Einspritzsystemen übernimmt ein Steuergerät die Berechnung von Einspritzfunktionen und die Ansteuerung von Kraftstoffinjektoren und anderen Stellgliedern zur Regelung des Systems und der Brennkraftmaschi- ne.
Um bspw. ein Hochdruckeinspritzventil eines Benzindirekteinspritzsystems zu öffnen, wird ein Magnet bestromt, dessen Magnetkraft gegen eine Schließfeder und einen wirksamen Kraftstoffdruck die Ventilnadel aus ihrem Sitz bewegt, um den Einspritzquerschnitt zu öffnen. Um den Strombedarf möglichst niedrig zu halten, wird der Magnetanker mit einem sog. Ankerfreiweg an der Ventilnadel fixiert. Erfolgt eine Bestromung, so beschleunigt der Magnetanker zunächst und stößt anschließend nach einem geringen Hub auf die Ventilnadel. Zum Zeitpunkt des Anhebens der Ventilnadel wirkt somit neben der Magnetkraft auch noch ein me- chanischer Impuls. Dadurch können eine maximal nötige Magnetkraft niedriger ausgelegt und der Strombedarf reduziert werden.
Bei Brennkraftmaschinen mit Benzindirekteinspritzung wird häufig das Hochdruckeinspritzventil in einem Verbrennungszyklus mehrfach betätigt, um eine günstige zeitliche Einbringung des Kraftstoffs in den Brennraum zu gewährleisten. Die zeitlichen Abstände zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einspritzungen, sog. Spritzpausen, können hierbei betriebspunktabhängig variiert werden.
Eine Einschränkung eines Hochdruckeinspritzventils mit dem Prinzip des Ankerfreiwegs liegt in der minimalen Spritzpause. Eine Folgeansteuerung kann üblicherweise erst aktiviert werden, wenn sich der Magnetanker in der Nähe der Ruhelage befindet. Ist der Magnetanker bspw. durch Abprellen nach dem Schließvorgang nicht in der Ruheposition, besteht die Gefahr, dass die mechanische Beschleunigung nicht ausreicht, um eine Einspritzung zu bewirken, d.h. eine Folgeeinspritzung fehlt. Dies kann zu Verbrennungsaussetzern führen. Zusätzlich kann ein verfrühtes oder verspätetes Öffnen des Ventils zur Einspritzung falscher Kraftstoffmengen führen.
Es ist daher wünschenswert, einen minimalen zeitlichen Abstand zwischen zwei Einspritzvorgängen bei einem Kraftstoffinjektor mit Magnetventil und Ankerfreiweg zu verkürzen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors, umfassend eine Ventilnadel, die mittels eines an einem an ihr ausgebildeten Anschlag angreifenden Magnetankers bewegbar ist, zur Einspritzung von Kraft- stoff in einer Brennkraftmaschine. Typischerweise ist der Magnetanker im Ruhezustand von dem Anschlag an der Ventilnadel beabstandet, d.h. es ist ein sog. Ankerfreiweg vorhanden. Dabei wird nun zwischen einer ersten und einer zweiten, jeweils zur Einspritzung von Kraftstoff vorgenommenen, Einspritz- Bestromung einer mit dem Magnetanker zusammenwirkenden Magnetspule eine zusätzliche, eine Bewegung des Magnetankers abbremsende Ankerhub- Bestromung der Magnetspule vorgenommen.
Da nach dem Ende der ersten Einspritz-Bestromung der Magnetanker aufgrund eines vorhandenen Ankerfreiwegs an einem weiteren, unteren Anschlag meist mehrere Male abprellt, kann es vorkommen, dass die zweite Einspritz- Bestromung zu einem Zeitpunkt einsetzt, zu dem sich der Magnetanker in einer Position nahe des Anschlags an der Ventilnadel (d.h. also insbesondere nicht in der Ruheposition) befindet. Dann kann der Magnetanker ggf. nicht hinreichend genug beschleunigt werden, um die Ventilnadel gegen die auf sie wirkenden Kräfte anzuheben. Durch die erfindungsgemäße zusätzliche Ankerhub- Bestromung kann das Prellen des Magnetankers jedoch abgeschwächt werden, da der Magnetanker auf seinem Weg in die Ruheposition (d.h. in Schließrichtung der Ventilnadel) abgebremst wird. Die Ankerhub-Bestromung führt zu einer Kraftwirkung in Ankerhubrichtung (d.h. in Öffnungsrichtung der Ventilnadel, ohne diese jedoch zu öffnen), welche eine (federbetätigte) Bewegung in Richtung der Ruheposition abbremst. Durch diese Beruhigung der Magnetankerbewegung nach dem Schließen der Ventilnadel bzw. des Kraftstoff! njektors können Spritzpausen verwendet werden, die deutlich kleiner sind als ohne dieses Verfahren. Ein weiterer Vorteil ist eine geringe Mengenstreuung der Folgeeinspritzung auch bei kurzen Spritzpausen und somit eine deutlich verbesserte Funktion des Hochdruckeinspritzventils mit Ankerfreiweg.
Dabei ist hervorzuheben, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren keine baulichen Änderungen an einem Kraftstoffinjektor benötigt, sondern durch eine geeignete Ansteuerung desselben durchführbar ist.
Vorzugsweise wird der Magnetanker mittels der zusätzlichen Ankerhub- Bestromung, falls diese noch während der Abprellbewegung in Ankerhubrichtung einsetzt, höchstens bis zu dem Anschlag bewegt. Dadurch wird sichergestellt, dass keine vorzeitige Öffnung der Ventilnadel und somit keine vorzeitige Einspritzung von Kraftstoff erfolgt. Vorteilhafterweise werden die erste und die zweite Einspritz-Bestromung während eines Arbeitstaktes der Brennkraftmaschine vorgenommen. Insbesondere umfassen die jeweils durch die erste und die zweite Einspritz-Bestromung erfolgten Einspritzungen zwei aufeinanderfolgende Einspritzungen, insbesondere eine Vor- und eine Haupteinspritzung oder eine Haupt- und eine Nacheinspritzung. Damit wird den bei modernen Brennkraftmaschinen zur Leistungs- und/oder Effizienzsteigerung nötigen Mehrfacheinspritzungen während eines Arbeitstaktes Rechnung getragen. Dabei ist anzumerken, dass insgesamt auch mehr als zwei Einspritzungen pro Arbeitstakt erfolgen können, wobei für Einspritz- Bestromungen für beliebige zwei aufeinanderfolgende Einspritzungen des einen Arbeitstaktes das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft ist.
Vorzugsweise wird ein Zeitpunkt des Beginns der zusätzlichen Ankerhub- Bestromung unter Berücksichtigung einer Zeitdauer zwischen einem Ende der ersten Einspritz-Bestromung und einem darauffolgenden Auftreffen des Magne- tankers auf dem weiteren Anschlag ermittelt. Insbesondere sollte die zusätzliche
Ankerhub-Bestromung erst nach dem Auftreffen beginnen. Die genannte Zeitdauer entspricht im Wesentlichen einer Schließverzugszeit Eine Schließverzugs- zeit ist die Zeit zwischen dem Ende der Ansteuerung und einem Schließzeitpunkt, zu welchem die Freigabe der Kraftstoffförderung endet. Die Schließver- zugszeit kann auf einfache Weise bestimmt werden, auch im regulären laufenden
Betrieb der Brennkraftmaschine. Der Schließzeitpunkt kann im Zuge einer Regelung des Injektors (beispielsweise einer Controlled Valve Operation, CVO) bestimmt werden. Dabei kann beispielsweise ein Spannungssignal der Magnetspule (Rückkopplung des Anschlagens des Magnetankers und der Ventilnadel beim Schließen über den Magnetkreis in einen Stromkreis der Ventil-Ansteuerung) untersucht werden. Von diesem Spannungssignal kann auf eine Bewegung des Ankers rückgeschlossen werden. Somit können aus dem Spannungssignal der Schließzeitpunkt und letztendlich auch die Schließverzugszeit bestimmt werden. Damit wird eine weitere Optimierung der Abbremsung erreicht. Da sich das Schließverhalten eines Injektors im Laufe der Zeit ändern kann, wird vorteilhafterweise der Zeitpunkt des Beginns der Ankerhub-Bestromung mittels eines Adaptionsverfahrens und/oder in Abhängigkeit von einem Zeitverhalten der Magnetspule ermittelt. Dazu kann der Startzeitpunkt regelmäßig und/oder bei
Bedarf (z.B. bei zu großer Veränderung der Schließverzugszeit) in Abhängigkeit von einer aktuell ermittelten Schließverzugszeit verändert werden. Da sich bspw. durch Abnutzung oder Verschmutzung über die Lebensdauer des Kraftstoffinjektors Änderungen bei dieser Schließverzugszeit ergeben können, kann im Sinne eines Nachregelns eine Adaption des Zeitpunktes des Beginns der Ankerhub-
Bestromung, d.h. eine Verlegung des Zeitpunktes nach vorne oder nach hinten, erfolgen, um so eine dauerhafte, bestmögliche Funktionsweise des Kraftstoffinjektors zu erhalten. Die relevanten Werte können hierzu bspw. regelmäßig vom Motorsteuergerät erfasst und abgespeichert werden. Sobald dann bspw. eine zu große Abweichung von einem optimalen Wert vorliegt, kann eine Adaption erfolgen. Die Berücksichtigung des Zeitverhaltens (also der Induktivität) der Magnetspule ermöglicht eine weitere Optimierung der Abbremsung des Magnetankers, da sich durch darauf abgestimmten Beginn der Bestromung das Magnetfeld dann optimal aufbauen kann. Auch hiermit kann die zusätzliche Bestromung an das Abschaltverhalten des Ventils angepasst werden. Für eine Ermittlung von zugrunde liegenden Zusammenhängen zwischen dem optimalen Startzeitpunkt und den genannten Injektorparametern sind Prüfstandmessungen zweckmäßig.
Es ist von Vorteil, wenn die zusätzliche Ankerhub-Bestromung zwischen einem ersten und einem zweiten Abprellen des Magnetankers an einem an dem Kraftstoffinjektor ausgebildeten weiteren Anschlag beginnt und vorzugsweise auch endet. Dies ermöglicht die zweite Einspritz-Bestromung, d.h. eine Folgeeinspritzung, bereits kurz nach dem zweiten Abprellen, da dieses zweite Abprellen durch die vorhergehende Abbremsung nur noch sehr gering ausgeprägt ist. Das erste Abprellen hingegen sollte noch abgewartet werden, damit die Ventilnadel den
Kraftstoffinjektor ordnungsgemäß verschließt. Ferner ist der Magnetanker bei der Folgeaktivierung nahe der Nullposition, unabhängig davon, wann genau die Folgeeinspritzung aktiviert wird. Es ist von Vorteil, wenn die zusätzliche Ankerhub-Bestromung eine vorbestimmte, insbesondere von einem Beginn der zweiten Einspritz-Bestromung abhängigen, Zeitdauer andauert. Vorzugsweise sollte die zusätzliche Ankerhub- Bestromung vor dem Beginn der zweiten Einspritz-Bestromung enden, wie oben erwähnt weiter vorzugsweise vor dem zweiten Abprellen. Damit kann bspw. das
Abbremsen des Magnetankers gezielt beeinflusst und optimiert werden.
Vorteilhafterweise wird die Dauer der Ankerhub-Bestromung mittels eines Adaptionsverfahrens und/oder in Abhängigkeit von einem Zeitverhalten der Magnet- spule ermittelt. Ein solches Adaptionsverfahren kann bspw. im Motorsteuergerät durchgeführt werden, wodurch nötige Parameter bestimmt werden können. Zunächst könnte ein auf Messungen, insbesondere Testmessungen, beruhender Wert für die Dauer der Ankerhub-Bestromung verwendet werden, der jedoch im Laufe der Lebensdauer des Kraftstoffinjektors nachgeregelt, d.h. adaptiert wird. Parameter können sich nämlich über die Lebensdauer des Ventils hinweg ändern, so dass mehrmalige Anpassungen erfolgen können. Damit kann die zusätzliche Bestromung an ein sich veränderndes Abschaltverhalten des Ventils angepasst werden. Dabei ist es vorstellbar, bspw. aus den Werten für eine Öffnungsverzugszeit und für die Schließverzugszeit des Ventils und einer Intensität der Rückkopplung des Anschlages des Magnetankers und der Ventilnadel über den Magnetkreis in einen Stromkreis der Ventil-Ansteuerung einen Wert abzuleiten, der mit der kinetischen Energie im Ventilanker während und nach dem Prellen korreliert. Eine Öffnungsverzugszeit ist die Zeit zwischen dem Beginn der An- steuerung und einem Öffnungszeitpunkt, zu welchem die Strömung des Kraft- Stoffs bzw. eine Kraftstoffförderung freigegeben wird. Beispielsweise ist aus der
DE 10 2009 028 650 A1 ein Verfahren bekannt, um die Öffnungsverzugszeit eines Magnetinjektors zu bestimmen. Dabei werden eine maximalen Ansteuerdauer und eine maximale Öffnungsdauer des Magnetinjektors, bei denen jeweils gerade noch kein Kraftstoff abgesetzt wird, ermittelt. Des Weiteren wird für diese maximale Ansteuerdauer und maximale Öffnungsdauer jeweils eine Schließdauer des Magnetinjektors ermittelt. Aus diesen Ergebnissen wird die Öffnungsverzugszeit ermittelt. Die Werte für Öffnungsverzugszeit und Schließverzugszeit können sich bspw. aufgrund von Abnutzung oder Verschmutzung im Laufe der Zeit verändern. Die relevanten Werte können hierzu bspw. regelmäßig vom Mo- torsteuergerät erfasst und abgespeichert werden. Sobald dann bspw. eine zu große Abweichung von einem optimalen Wert vorliegt, kann eine Adaption erfolgen. Die Berücksichtigung des Zeitverhaltens (also der Induktivität) der Magnetspule ermöglicht eine weitere Optimierung der Abbremsung des Magnetankers, da sich durch darauf abgestimmte Dauer der Bestromung das Magnetfeld dann optimal aufbauen kann. Auch hiermit kann die zusätzliche Bestromung an das Abschaltverhalten des Ventils angepasst werden. Für eine Ermittlung von zugrunde liegenden Zusammenhängen zwischen der optimalen Dauer und den genannten Injektorparametern sind Prüfstandmessungen zweckmäßig.
Vorteilhafterweise erfolgt die zusätzliche Ankerhub-Bestromung, insbesondere hinsichtlich Startzeitpunkt, Dauer und/oder Amplitude, in Abhängigkeit von einem Kraftstoff druck und/oder von einer Temperatur und/oder von Kraftstoffeigenschaften. Diese Größen beeinflussen das Verhalten eines Kraftstoffinjektors. Somit kann bei Berücksichtigung dieser Größen eine bessere Ansteuerung erzielt werden. Bspw. können die Stromamplitude und/oder der genaue Beginn der zusätzlichen Ankerhub-Bestromung in Abhängigkeit vom Kraftstoffdruck oder bspw. der Kraftstoffviskosität variiert werden. Ein höherer Kraftstoff druck erfordert bspw. eine höhere Magnetkraft zum Öffnen der Ventilnadel. Dies kann so- wohl durch die Stromamplitude als auch durch eine geänderte Ansteuerzeit erreicht werden. Die Temperatur beeinflusst zum einen das Verhalten der Magnetisierung des Magnetankers und zum anderen bspw. auch die die Fluideigenschaf- ten des Kraftstoffs. Eine Berücksichtigung der Temperatur bspw. bei Beginn und/oder Dauer der zusätzlichen Ankerhub-Bestromung kann somit zu besseren Ergebnissen führen. Da sich diese Werte im Laufe des Betriebs ändern, können diese bspw. mittels eines Kennfelds vorgegeben werden.
Es ist von Vorteil, wenn die zusätzliche Ankerhub-Bestromung, insbesondere hinsichtlich Startzeitpunkt, Dauer und/oder Amplitude, in Abhängigkeit von einer auf die Ventilnadel und gegen eine Bewegungsrichtung des bestromten Magnetankers wirkende Federkraft und/oder von einem Abstand zwischen dem nicht bestromten, sich in Ruhe befindlichen Magnetanker und dem Anschlag und/oder von wenigstens einer weiteren, für den Kraftstoffinjektor spezifischen Größe, bspw. geometrischen Abmessungen oder mechanischen Auslegungen, erfolgt. Auch diese Größen beeinflussen das Verhalten eines Kraftstoffinjektors und können somit bei Berücksichtigung zu einer besseren Ansteuerung führen. Insbesondere handelt es sich bei diesen Werten um feste, sich während des Betriebs nicht verändernde Werte. Diese können also bspw. einmalig eingestellt werden. Eine Auswahl geeigneter Werte kann beispielsweise auf einem Prüfstand erfolgen.
Weiterhin sei erwähnt, dass die erwähnten Größen und/oder Zeiten besonders vorteilhaft auch in beliebiger Kombination berücksichtigt werden können. Insbe- sondere können sich diese Größen und/oder Zeiten auch gegenseitig beeinflussen. Eine Ermittlung dieser Größen und/oder Zeiten kann bspw. mittels Simulation erfolgen. Aufgrund fertigungsbedingter Abweichung in einzelnen Kraftstoffinjektoren sind jedoch auch Testmessungen sinnvoll. Insbesondere können die optimalen Größen und/oder Zeiten auch individuell für jeden in einer Brennkraftma- schine vorhanden Kraftstoff injektor voneinander abweichen.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs,
DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Be- Schreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son- dem auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einem Kraftstoffinjektor mit
Magnetventil und Ankerfreiweg, mittels welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform durchführbar ist.
Figur 2 zeigt Verläufe von Magnetanker- und Ventilnadelhub bei einem Kraftstoffinjektor mit Magnetventil und Ankerfreiweg bei einer Einspritz- Bestromung zur Einspritzung von Kraftstoff.
Figur 3 zeigt Magnetankerhub und an der Magnetspule anliegende Spannung bei herkömmlicher Ansteuerung eines Kraftstoff! njektors.
Figur 4 zeigt Magnetankerhub und an der Magnetspule anliegende Spannung bei erfindungsgemäßer Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors.
Ausführungsform der Erfindung
In Figur 1 ist schematisch ein Ausschnitt aus einem Kraftstoffinjektor 100 gezeigt. Eine Ventilnadel 1 10 ist dazu vorgesehen, im Ruhezustand den Kraftstoffinjektor 100 zu verschließen, sodass kein Kraftstoff aus dem Kraftstoff! njektor 100 in eine Brennkraftmaschine gelangt. Sobald die Ventilnadel 1 10 angehoben, d.h. in Öffnungsrichtung bewegt wird, wird Kraftstoff in die Brennkraftmaschine eingespritzt.
Weiterhin sind eine Magnetspule 140 und ein Magnetanker 130 vorgesehen. Die Magnetspule 140 ist ortsfest im Kraftstoffinjektor 100 angeordnet, während der Magnetanker 130 in Längsrichtung der Ventilnadel 1 10 beweglich ist. Dazu ist im Magnetanker 130 bspw. ein Loch mit einem Durchmesser, der leicht größer als der Durchmesser der Ventilnadel 1 10 ist, vorgesehen.
Im Ruhezustand liegt der Magnetanker 130 auf einem fest mit der Ventilnadel verbundenen weiteren Anschlag 160 auf, der bspw. mittels einer Feder 170 und einem Federtopf 180 mit dem Magnetanker 130 verbunden ist. In der gezeigten Ansicht ist die Feder 170 entspannt bzw. lediglich vorgespannt, d.h. die Feder 170 zieht den Magnetanker 130 mit der Vorspannkraft nach unten, sodass ein Ankerfreiweg erhalten bleibt. Sobald die Magnetspule 140 bestromt wird, wird der Magnetanker 130 aus seiner Ruheposition durch eine Magnetkraft in Richtung der Magnetspule 140 bewegt. Nach der Bestromung zieht die Feder 170 den Magnetanker üblicherweise zurück auf den weiteren Anschlag 160, der bspw. als Anschlaghülse ausgebildet ist. Durch die Vorspannung der Feder 170 kann ein Prellen geschwächt werden.
An der Ventilnadel 1 10 ist ein Anschlag 120 ausgebildet. Der Anschlag 120 kann dabei bspw. integral mit der Ventilnadel 1 10 oder als mit der Ventilnadel 1 10 fest verbundenes Anbauteil ausgebildet sein. Der Durchmesser des Anschlags 120 ist dabei größer als der Durchmesser des Lochs im Magnetanker 130. In Ruheposition des Magnetankers 130 ist dabei zwischen der Oberkante des Magnetankers 130 und der Unterkante des Anschlags 120 ein Spalt der Breite Ah vorgesehen, der sog. Ankerfreiweg.
Weiterhin ist eine Schließfeder 150 gezeigt, welche die Ventilnadel 1 10 in ihren - nicht dargestellten - Ventilsitz drückt. Zusätzlich wirkt in Richtung der Federkraft der Schließfeder 150 bei einem typischen Kraftstoff! njektors 100 durch entsprechende Bauart auch ein Kraftstoffdruck eines Kraftstoffs, welcher sich im Kraftstoffinjektor 100 und insbesondere auch an der Oberseite der Ventilnadel 1 10 befindet.
In Figur 2 sind die Verläufe von Magnetankerhub iM und Ventilnadelhub hv bei einem üblichen Einspritzvorgang schematisch dargestellt. Zu Beginn der Ein- spritz-Bestromung der Magnetspule 140 bewegt sich der Magnetanker 130 in Richtung Anschlag 120. Nach Durchlaufen des Ankerfreiwegs Ah nimmt der Magnetanker 130 die Ventilnadel 1 10 in seiner Aufwärtsbewegung mit, was zum Öffnen der Ventilnadel 1 10 und damit zum Einspritzvorgang führt.
Maßgeblich für den erfolgreichen Öffnungsvorgang sind dabei sowohl ein Impuls des Magnetankers zu dem Zeitpunkt, zu dem er auf den Anschlag 120 trifft, als auch die zum selben Zeitpunkt wirkende Magnetkraft. Nach der Einspritz- Bestromung fällt der Magnetanker zurück und prellt an dem weiteren Anschlag 160.
Bei einer zweiten Einspritz-Bestromung, d.h. einer Folgeansteuerung, kurz nach der ersten Einspritz-Bestromung, reichen ggf. Magnetkraft und Impuls nicht aus, um die Ventilnadel vollständig zu öffnen, d.h. die durch die Schließfeder 150 und den Kraftstoffdruck wirkenden Kräfte auf die Ventilnadel 1 10 können nicht überwunden werden. Ursache hierfür ist, dass - je nach Beginn der zweiten Einspritz- Bestromung - sich der Magnetanker ggf. nicht in Ruheposition, sondern aufgrund des Prellens nahe des Anschlags 120 befindet. Die Ventilnadel 1 10 hebt dann nicht oder nur sehr verzögert ab. Dies bedeutet, dass kein oder zu wenig Kraftstoff in die Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Es kann in der Folge bspw. zu unerwünschten Verbrennungsaussetzern oder falschen Einspritzmengen kommen.
In Figur 3 sind beispielhaft in zwei Diagrammen Magnetankerhub iM und an der Magnetspule anliegende Spannung U für eine herkömmliche Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors über der Zeit t gezeigt.
Von links beginnend ist eine erste Einspritz-Bestromung bzw. eine erste Einspritzung gezeigt. Zum Zeitpunkt t1 erreicht dabei der Magnetanker einen Magnetankerhub iM von Null und prellt zum ersten Mal. Zum Zeitpunkt t2 prellt der Mag- netanker zum zweiten Mal. Am Verlauf der Spannung U ist zu sehen, dass zu
Beginn der Zeitspanne At die Spannung von einem negativen Wert auf einen Wert von ca. Null angehoben wird. Der zuvor anliegende negative Wert war hier nötig, um den Strom in der Magnetspule der ersten Einspritz-Bestromung zu lö- sehen. Bis zum Ende der Zeitspanne At bleibt die Spannung dann in etwa konstant bei Null, d.h. es findet während der Zeitspanne At keine Bestromung statt.
Nach dem Ende der Zeitspanne At beginnt die zweite Einspritz-Bestromung, und zwar nach einer zusätzlichen Zeitspanne At'. In Figur 3 sind Spannungsverläufe mit verschiedenen Anfangszeitpunkten für die zweite Einspritz-Bestromung, d.h. verschieden langen zusätzlichen Zeitspannen At', dargestellt sind, was im Spannungsverlauf an nach rechts verschobenem Anlegen eines positiven Spannungswerts zu sehen ist. Zeitspanne At und zusätzliche Zeitspanne At' ergeben somit zusammen die Spritzpause.
An den zugehörigen Verläufen des Magnetankerhubs ist zu sehen, dass die zweite Einspritz-Bestromung beginnt, wenn der Magnetanker aufgrund des zweiten Prellens einen relativ großen Hub aufweist. Dabei ist deutlich zu sehen, dass bei zu früh beginnender zweiter Einspritz-Bestromung, d.h. zu kurzer Spritzpause, der maximale Magnetankerhub nur gering ist. Ursache hierfür ist, dass nicht genügend Magnetkraft und Impuls erreicht werden, um die Ventilnadel anzuheben. Dies bedeutet, dass in diesen Fällen das Magnetventil nicht oder nur kaum öffnet.
In Figur 4 sind beispielhaft in zwei Diagrammen Magnetankerhub iM und an der Magnetspule anliegende Spannung U für eine erfindungsgemäße Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors über der Zeit t gezeigt. Von links beginnend ist auch hier eine erste Einspritz-Bestromung bzw. eine erste Einspritzung gezeigt. Zum Zeitpunkt t1 erreicht dabei der Magnetanker einen Magnetankerhub iM von Null und prellt zum ersten Mal. Zum Zeitpunkt t2' prellt der Magnetanker zum zweiten Mal. Am Verlauf der Spannung U ist zu sehen, dass zu Beginn der Zeitspanne At die Spannung von einem negativen Wert auf einen Wert von ca. Null angehoben wird. Der zuvor anliegende negative Wert war hier nötig, um den Strom in der Magnetspule der ersten Einspritz- Bestromung zu löschen. Am weiteren Verlauf ist zu sehen, dass während der Zeitspanne At - im Gegensatz zu der in Figur 3 gezeigten Ansteuerung - eine zusätzliche Ankerhub-Bestromung stattfindet. Dies wird durch ein Anlegen einer positiven Spannung zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 sowie einer negativen Spannung zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 erreicht. Auch hier ist der negative Spannungswert wieder zum Löschen des Stroms in der Magnetspule nötig.
Nach dem Ende der Zeitspanne At und einer zusätzlichen Zeitspanne At' beginnt auch hier die zweite Einspritz-Bestromung, wobei wiederum verschiedene Anfangszeitpunkte für die zweite Einspritz-Bestromung dargestellt sind, was im Spannungsverlauf an nach rechts verschobenem Anlegen eines positiven Spannungswerts zu sehen ist.
An den zugehörigen Verläufen des Magnetankerhubs ist zu sehen, dass der Magnetankerhub nach dem zweiten Prellen deutlich geringer ausfällt als ohne die zusätzliche Ankerhub-Bestromung. Bei Beginn der zweiten Einspritz-Bestromung weist der Magnetanker somit nur einen relativ kleinen Hub auf und befindet sich nahe seiner Ruheposition. Dabei ist zu sehen, dass auch bei früh beginnender zweiter Einspritz-Bestromung, d.h. kurzer Spritzpause, die Ventilnadel angehoben wird. Dies zeigt, dass durch die erfindungsgemäße Abbremsung des Magnetankers das Prellen soweit abgeschwächt wird, dass kürzere Spritzpausen als bisher verwendet werden können.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors (100), umfassend eine Ventilnadel (1 10), die mittels eines an einem an ihr ausgebildeten Anschlag (120) angreifenden Magnetankers (130) bewegbar ist, zur Einspritzung von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine,
wobei zwischen einer ersten und einer zweiten, jeweils zur Einspritzung von Kraftstoff vorgenommenen, Einspritz-Bestromung einer mit dem Magnetanker (130) zusammenwirkenden Magnetspule (140) eine zusätzliche, eine Bewegung des Magnetankers (130) abbremsende, Ankerhub- Bestromung der Magnetspule (140) vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die erste und die zweite Einspritz- Bestromung während eines Arbeitstaktes der Brennkraftmaschine vorgenommen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die jeweils durch die erste und die zweite Einspritz-Bestromung erfolgten Einspritzungen zwei aufeinanderfolgende Einspritzungen, insbesondere eine Vor- und eine Haupteinspritzung oder eine Haupt- und eine Nacheinspritzung, umfassen.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zusätzliche Ankerhub-Bestromung zwischen einem ersten und einem zweiten Abprellen des Magnetankers an einem an dem Kraftstoffinjektor (100) ausgebildeten weiteren Anschlag (160) beginnt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein Zeitpunkt für den Beginn der zusätzlichen Ankerhub-Bestromung unter Berücksichtigung einer Zeitdauer zwischen einem Ende der ersten Bestromung und einem darauffolgenden Auf- treffen des Magnetankers (130) auf dem weiteren Anschlag (160) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zusätzliche Ankerhub-Bestromung eine vorbestimmte, insbesondere von einem Beginn der zweiten Einspritz-Bestromung abhängigen, Zeitdauer andauert.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dauer der Ankerhub-Bestromung mittels eines Adaptionsverfahrens und/oder in Abhängigkeit von einem Zeitverhalten der Magnetspule ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Zeitpunkt des Beginns der Ankerhub-Bestromung mittels eines Adaptionsverfahrens und/oder in Abhängigkeit von einem Zeitverhalten der Magnetspule ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zusätzliche Ankerhub-Bestromung in Abhängigkeit von einem Kraftstoffdruck und/oder von einer Temperatur und/oder von Kraftstoffeigenschaften erfolgt.
0. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zusätzliche Ankerhub-Bestromung in Abhängigkeit von einer auf die Ventilnadel (1 10) und gegen eine Bewegungsrichtung des bestromten Magnetankers (130) wirkende Federkraft und/oder von einem Abstand zwischen dem nicht bestromten, sich in Ruhe befindlichen Magnetanker (130) und dem Anschlag (120) und/oder von wenigstens einer weiteren, für den Kraftstoffinjektor (100) spezifischen Größe erfolgt.
1 . Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
12. Computerprogramm, das eine Recheneinheit dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.
13. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 12.
PCT/EP2016/060312 2015-05-28 2016-05-09 Verfahren zur ansteuerung eines kraftstoffinjektors WO2016188726A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020177037521A KR102469641B1 (ko) 2015-05-28 2016-05-09 연료 분사기를 제어하기 위한 방법
CN201680030699.3A CN107660253B (zh) 2015-05-28 2016-05-09 用于操控燃料喷射器的方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015209783.8A DE102015209783A1 (de) 2015-05-28 2015-05-28 Verfahren zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors
DE102015209783.8 2015-05-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016188726A1 true WO2016188726A1 (de) 2016-12-01

Family

ID=55967253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/060312 WO2016188726A1 (de) 2015-05-28 2016-05-09 Verfahren zur ansteuerung eines kraftstoffinjektors

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR102469641B1 (de)
CN (1) CN107660253B (de)
DE (1) DE102015209783A1 (de)
WO (1) WO2016188726A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023180250A1 (en) * 2022-03-21 2023-09-28 Delphi Technologies Ip Limited Method of controlling fuel injection

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018122250A1 (de) * 2018-09-12 2020-03-12 Liebherr-Components Deggendorf Gmbh Ventil eines Kraftstoffinjektors
DE102022202027A1 (de) * 2022-02-28 2023-08-31 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetisch ansteuerbaren Gasventils, Steuergerät

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10235196A1 (de) * 2002-08-01 2004-02-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Ansteuern eines elektromagnetisch betätigten Schaltventils sowie eine Anlage mit einem solchen Schaltventil
DE102010014825A1 (de) * 2010-04-13 2011-10-13 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Einspritzsystems und ein Einspritzsystem, welches ein Einspritzventil und eine Steuervorrichtung aufweist
US20120216783A1 (en) * 2011-02-25 2012-08-30 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Drive Device for Electromagnetic Fuel Injection Valve
DE102011086151A1 (de) * 2011-11-11 2013-05-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben mindestens eines Magnetventils

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009028650B4 (de) 2009-08-19 2019-08-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoff-Einspritzventils einer Brennkraftmaschine
EP2835520B1 (de) * 2013-08-09 2022-04-06 Vitesco Technologies GmbH Kraftstoffeinspritzvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10235196A1 (de) * 2002-08-01 2004-02-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Ansteuern eines elektromagnetisch betätigten Schaltventils sowie eine Anlage mit einem solchen Schaltventil
DE102010014825A1 (de) * 2010-04-13 2011-10-13 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Einspritzsystems und ein Einspritzsystem, welches ein Einspritzventil und eine Steuervorrichtung aufweist
US20120216783A1 (en) * 2011-02-25 2012-08-30 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Drive Device for Electromagnetic Fuel Injection Valve
DE102011086151A1 (de) * 2011-11-11 2013-05-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben mindestens eines Magnetventils

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023180250A1 (en) * 2022-03-21 2023-09-28 Delphi Technologies Ip Limited Method of controlling fuel injection

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015209783A1 (de) 2016-12-01
KR20180014047A (ko) 2018-02-07
CN107660253A (zh) 2018-02-02
CN107660253B (zh) 2021-02-09
KR102469641B1 (ko) 2022-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2386021B1 (de) Verfahren zum betreiben eines kraftstoffeinspritzsystems
DE112013003710B4 (de) Elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil
DE102010041320B4 (de) Bestimmung des Schließzeitpunkts eines Steuerventils eines indirekt angetriebenen Kraftstoffinjektors
DE2126653A1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen
DE102011085277A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Schaltventils
EP2724011B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer kraftstofffördereinrichtung einer brennkraftmaschine
WO2014005859A1 (de) Verfahren zur betätigung eines schaltelements einer ventileinrichtung
DE102018214135A1 (de) Verfahren zur Ansteuerung eines Injektors
DE102016200743A1 (de) Verfahren zur Bestimmung einer Öffnungsverzugsdauer eines Kraftstoffinjektors
DE112018003842B4 (de) Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung und Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung
WO2016188726A1 (de) Verfahren zur ansteuerung eines kraftstoffinjektors
DE102016203191A1 (de) Verfahren zum Ansteuern eines Magnetventils
DE3601710C2 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen
DE112016006055B4 (de) Steuervorrichtung für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
DE102011007579B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils
EP2501916B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung eines mengensteuerventils
DE102008040222A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Injektors und Steuergerät hierfür
DE102011086151A1 (de) Verfahren zum Betreiben mindestens eines Magnetventils
EP2852748A1 (de) Verfahren zum betreiben eines kraftstoffsystems für eine brennkraftmaschine
DE102012212195A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102015202389A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils
DE102009045623A1 (de) Kraftstoff-Injektor
DE102014210561A1 (de) Verfahren zur Steuerung von Mehrfacheinspritzungen insbesondere bei einem Kraftstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine
DE102014226811A1 (de) Einspritzventil zur Injektion eines Fluids, Verwendung eines Einspritzventils und Verfahren zur Herstellung eines Einspritzventils
DE102016218515A1 (de) Verfahren zur Steuerung von schaltbaren Ventilen, insbesondere von Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16722159

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20177037521

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16722159

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1