DE10136049A1

DE10136049A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung des Kaltstartverhaltens einer Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE10136049A1
Application number: DE2001136049
Authority: DE
Inventors: Stefan Arndt; Ulrich Brenner; Udo Sieber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2021-07-26
Also published as: DE10136049B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erwärmung von Kraftstoff in einer oder mehreren Magnetspulen (4; 25, 26) enthaltenden Kraftstoffinjektor. Den Magnetspulen (4; 25, 26) sind jeweils ansteuerbare Endstufen (3; 23, 24) zugeordnet. Während der Kaltstartphase (35) einer Verbrennungskraftmaschine werden die Endstufe(n) (3; 23, 24) mit einem Ansteuersignal (30; 40, 41; 50; 60) angesteuert, welches Signalanteile (10) zur Erzeugung von Aufwärmphasen (31, 33) der Magnetspule(n) (4; 25, 26) enthält, wodurch eine Aufheizung des Injektorkörpers und des darin befindlichen Kraftstoffvolumens erfolgt.

Description

Technisches Gebiet

Der Kaltstart von Verbrennungskraftmaschinen - seien es direkteinspritzende oder saugrohreinspritzende Verbrennungskraftmaschinen - geht mit einem erhöhten Ausstoß unverbrannter Kohlenwasserstoffe (HC) einher. Aufgrund der insbesondere bei kalter Witterung niedrigen Außentemperaturen sind die Komponenten der Verbrennungskraftmaschine wie zum Beispiel die Wandung des Brennraumes, der Zylinderkopfbereich, die Ein- bzw. Auslassventile und der Abgaskatalysator nach den ersten Umdrehungen der Verbrennungskraftmaschine noch nicht auf ihrer, ein optimales Abgasverhalten zulassenden Betriebstemperatur. Die Verbesserung des Kaltstartverhaltens einer Verbrennungskraftmaschine hinsichtlich der Emissionen kann zum Beispiel durch Kraftstofferwärmung herbeigeführt werden.

Stand der Technik

Aus der Veröffentlichung "An internally heated top injector to reduce HC-emissions during cold-Start", Zimmermann, F., Bright, J., Ren, W.-M., Imoehl, B., SAE-Paper 1999-01- 0792 sind die positiven Auswirkungen einer Kraftstoffvorwärmung hinsichtlich der HC- Emissionen während der Kaltstartphase einer Verbrennungskraftmaschine anhand experimenteller Untersuchungen bekannt. In der Veröffentlichung "An experimental study of influences of fuel-rail heating on fuel atomization", Sunwoo, M., Yoon, P., Park, S., Eo, Y. in SAE-Paper 1999-01-0793 werden die experimentellen Ergebnisse bezüglich der Kraftstofferwärmung und ihre Auswirkungen auf die Güte der Kraftstoffzerstäubung unmittelbar vor dem Einspritzvorgang untersucht.

In den beiden zitierten Veröffentlichungen erfolgt die Kraftstofferwärmung über zusätzlich vorgesehene Heizelemente, die zusätzlich im Kraftstoffeinspritzsystem zu integrierende Komponenten darstellen, die an der Kraftstoffeinspritzanlage der Verbrennungskraftmaschine zu installieren sind.

Lösungen, die dem Kraftstoff über zusätzliche elektrische Heizelemente Wärme zuführen, sind aus DE 30 17 591 und JP-4 365 967 bekannt. Den aus diesen Veröffentlichungen bekannten Lösungsansätzen ist gemeinsam, dass diese nicht nur durch erhebliche Kosten aufgrund der zusätzlichen Heizelemente gekennzeichnet sind, sondern zudem einen hohen Energieeinsatz bei trägem Ansprechen der zusätzlichen Heizelemente zur Folge haben.

Aus DE 44 31 189 A1 ist ein Verfahren zum Vorwärmen des Kraftstoffs für Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem mittels eines elektrisch betätigten Einspritzventils für den Kraftstoff bei kaltem Kraftstoff die elektrische Verlustleistung der elektrischen Betätigung erhöht und deren Abwärme zum Vorwärmen des Kraftstoffes eingesetzt wird. Mittels des vorgeschlagenen Verfahrens wird als Ersatz für separat vorzuhaltende elektrische Heizelemente vorgeschlagen, bei Motoren mit elektrisch bzw. elektromagnetisch betätigten Einspritzdüsen die Wärmeenergie zur Beheizung des Kraftstoffs über eine künstliche Erhöhung der Energiezufuhr zur elektrischen bzw. elektromagnetischen Ventilbetätigung der Einspritzventile zuzuführen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass beim Öffnen der Fahrzeugtür ein elektrischer Kontakt geschlossen wird, welcher in Abhängigkeit von der Umgebungs- und Kühlmitteltemperatur für eine definierte Zeit oder bis zum Erreichen einer definierten Kraftstofftemperatur einen elektrischen Strom durch die Wicklungen von Einspritzdüsen strömen lässt. Dabei ist sichergestellt, dass trotz dieser Maßnahme noch kein Kraftstoff zur Einspritzung gelangt.

Darstellung der Erfindung

Die Vorteile der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung sind vor allem darin zu erblicken, dass der Zusatzaufwand zusätzlich einzusetzender Heizelemente zur Kraftstofftemperierung vollständig entfällt, da die Injektormagnetspule eines Kraftstoffinjektors zur Aufheizung des Kraftstoffes genutzt wird. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren lässt sich sowohl bei solchen Kraftstoffinjektoren, die eine einspulige Magnetanordnung enthalten, einsetzen, als auch bei solchen Kraftstoffinjektoren, die eine doppelspulige Magnetanordnung zur Ansteuerung des Kraftstoffeinspritzventils aufweisen.

Zur Aufheizung der Magnetspulen wird die zugehörige Elektronikendstufe mit einem Signal angesteuert, welches so beschaffen ist, dass die Einschaltimpulse (High-Level-Phasen des Signals) und die Ausschaltimpulse (Low-Level-Phasen des Signals) so gewählt sind, dass das Kraftstoffeinspritzventil in seinem geschlossenen Zustand verbleibt. Durch die Beschaltung der Magnetspule am Kraftstoffinjektor als Heizelement kann einerseits ein zusätzlich vorzusehendes Heizelement eingespart werden, was Kosten und Bauraum einspart. Andererseits ist durch die Anordnung der Magnetspulen im Kraftstoffinjektor gewährleistet, dass sich eine schnell Erwärmung des Injektorkörpers einstellt und damit eine rasche Erwärmung des von einer Kraftstoffförderanlage oder eines Hochdrucksammelraums zufließenden Kraftstoffvolumens erfolgt. Der Wärmefluss erstreckt sich vom Kraftstoffinjektor bis zur Anschlußstelle der Kraftstoffzuleitung und erfasst deren Wandung teilweise.

Die Pulsdauer und die Pulspause des Ansteuersignals der Magnetspule sind so bemessen, dass der zeitliche Mittelwert des Spulenstroms I_m der Magnetspule einen Maximalwert erreicht. Der Stromfluss des Spulenstroms führt in der Magnetspule zu einer thermischen Leistung gemäss der Beziehung

P_th = I_M ².R_S

mit: R_S Ohm'scher Widerstand der Spule

Nimmt der Spulenstrom seinen Maximalwert an, erreicht die thermische Leistung ihren Maximalwert. Der Wärmeeintrag, d. h. die Wärmeentwicklung im Injektorkörper bewirkt das erwünschte Aufheizen des Injektorkörpers mit dem darin befindlichen oder diesen durchfließenden Kraftstoff und kann sich im Anschlußbereich der Kraftstoffzuleitung bis in diese erstrecken.

Bei Doppelspulen-Kraftstoffinjektoren kann zur Erwärmung des Kraftstoffs entweder die Öffnungsspule oder die Schließspule eingesetzt werden, wobei die Schließspule mit einem modifizierten Ansteuersignal beaufschlagt wird, so zum Beispiel einem ununterbrochenen Einschaltsignal geeigneter Länge.

Zu Beginn der Startphase, zum Beispiel während des Vorlaufs der Elektrokraftstoffpumpe oder der Synchronisation der Motorsteuerung, werden alle Einspritzventile gleichzeitig mit den Ansteuersignalen zur Spulenaufheizung belegt. Das Signal ist auf die Verwendung an Einspulen- bzw. Zweispuleninjektoren angepasst. Die zeitliche Dauer des Ansteuersignals wird so bemessen, dass sich die gewünschte Kraftstofftemperatur ergibt.

Die Ansteuerdauer, während der die Magnetspulen des Einspulen-Injektors oder des Zweispulen-Injektors angesteuert werden, kann aus einem Kennfeldzusammenhang, in Abhängigkeit von der Motortemperatur und der Batteriespannung ermittelt werden. Die Temperaturüberwachung kann durch Auswertung des Spulenstroms unter Berücksichtigung des Spulenwiderstands erfolgen.

Der Ansteuerbeginn zur Aufheizung der Magnetspule des Kraftstoffinjektors oder der Öffnungs- und der Schließspule bei Doppelspulen-Kraftstoffinjektoren erfolgt dabei so frühzeitig, dass das Ansteuerende sicher vor der Ventilbetätigung zur Einspritzung fällt, so dass eine Beeinträchtigung der Einspritzvorgänge ausgeschlossen ist.

Zeichnung

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 den Schaltkreis eines Einspulen-Injektors,
Fig. 2 die Ansteuerung der Endstufe bei einem Einspulen-Injektor,
Fig. 3 den Schaltkreis eines Doppelspulen-Kraftstoffinjektors,
Fig. 4 die Ansteuerung einer Elektronikendstufe eines Einspulen-Kraftstoffinjektors während der Kaltstartphase,
Fig. 5 eine Ansteuerungsvariante der Elektronikendstufe eines Doppelspulen- Injektors während der Kaltstartphase,
Fig. 6 eine weitere Ansteuerungsvariante der Elektronikendstufe eines Doppelspulen- Injektors während der Kaltstartphase und
Fig. 7 eine Ansteuerungsvariante der Elektronikendstufe eines Doppelspulen- Kraftstoffinjektors während der Kaltstartphase mittels zusammenhängender Ansteuerblöcke.

Ausführungsvarianten

In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist der Schaltkreis 1 eines Einspulen-Kraftstoffinjektors dargestellt. Der Schaltkreis 1 umfasst eine Ansteuerung 2 sowie eine Elektronikendstufe 3, über welche eine Magnetspule 4 des Kraftstoffinjektors angesteuert wird. Bei Ansteuerung der Magnetspule 4 des Kraftstoffinjektors fließt in dieser der mit Bezugszeichen 5 identifizierte Spulenstrom. Die Magnetspule 4 ist derart im Injektorkörper eines Kraftstoffinjektors aufgenommen, dass sich bei deren Bestromung der Injektorkörper erwärmt und der Wärmeeintrag in den Injektorkörper zur Aufheizung des darin enthaltenen Kraftstoffvolumens führt.
Fig. 2 zeigt die Ansteuerung der Endstufe gemäß der Darstellung in Fig. 1 mit einem Ansteuersignal.
Ein die Elektronikendstufe 3 der Magnetspule 4 des Einspulen-Kraftstoffinjektors ansteuernde Signal 6 nimmt, aufgetragen über die Zeitachse 12, einerseits einen High-Level- Zustand 10 und andererseits einen Low-Level-Zustand 11 an. Die High-Level-Zustände 10 bilden die Einschaltimpulse, während die Low-Level-Zustände 11 des Ansteuersignals 6 die Ausschaltimpulse des Signals 6 bilden. Die Pulsdauer 7 sowie die Pulspause 8 des Signals 6 sind derart bemessen, dass der zeitliche Mittelwert des Spulenstroms zum Quadrat, d. h. I_M ², ein Maximum annimmt. Der auf diese Weise in der Magnetspule 4 des Kraftstoffinjektors generierte Stromfluss führt zu einer thermischen Leistung P_th, welche gemäß der nachfolgend dargestellten Beziehung ermittelt wird:

P_th = I_M ².R_S

mit: R_S Ohm'scher Widerstand.
Der durch die thermische Leistung generierte Wärmeeintrag bewirkt das gewünschte Aufheizen des Injektorkörpers samt des darin enthaltenen Kraftstoffvolumens oder des den Injektorkörper durchfließenden Kraftstoffvolumens. Die Einschalt- bzw. die Ausschaltimpulse 10, 11 sind in Bezug auf das Ansteuersignal zum Betätigen des Ventilkörpers im Injektorkörper so bemessen, dass das Ventilglied im Inneren des Injektorkörpers während der Aufheizphasen zur Vorwärmung des Kraftstoffes in jedem Falle in seinem Schließzustand verbleibt.
Fig. 3 zeigt einen schematisch wiedergegebenen Schaltkreis für einen mehrere Magnetspulen aufnehmenden Kraftstoffinjektor.
Gemäß dieser Darstellung wird der Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine - sei es eine saugrohreinspritzende oder eine direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschine - über eine erste Magnetspule 25 (Öffnungsspule) sowie eine zweite Magnetspule 26 (Schließspule) angesteuert. Der in der ersten Magnetspule 25 (Öffnungsspule) fließende Spulenstrom ist mit Bezugszeichen 27 (I_M1) bezeichnet, während der in der zweiten Magnetspule 26 (Schließspule) fließende Spulenstrom mit Bezugszeichen 27 (I_M2) gekennzeichnet ist. Jeder der Magnetspulen 25 bzw. 26 ist eine eigene, die Magnetspule jeweils ansteuernde Endstufe 23, 24 zugeordnet. Die der ersten Magnetspule 25 (Öffnungsspule) zugeordnete Endstufe 23 wird über eine Ansteuerung 21 aktiviert. Durch die Ansteuerung 21 der ersten Endstufe 23 erfolgt eine Bestromung der ersten Magnetspule 25 (Öffnungsspule) derart, dass das Ventilglied eines hier nicht dargestellten Kraftstoffinjektors öffnet, während über eine Ansteuerung 22 der zweiten Endstufe 24 die zweite Magnetspule 26 (Schließspule) des Kraftstoffinjektors angesteuert wird, so dass das Ventilglied im Kraftstoffinjektor wieder in seine Schließstellung gestellt wird.
Fig. 4 zeigt den Verlauf des Ansteuerungssignals für eine Endstufe eines Einspulen- Injektors während der Kaltstartphase einer Verbrennungskraftmaschine.
Gemäß der Darstellung in Fig. 4 erfolgt während der Kaltstartphase 35 zwischen einer ersten Einspritzung 32 und einer darauf folgenden weiteren Einspritzung 34 die Einschleusung eines eine Aufheizung der Magnetspule 4 initiierenden Ansteuersignals. Die der ersten Einspritzung 32 vorgelagerte erste Aufwärmphase 31 erfolgt gemäß einem im wesentlichen in Fig. 2 wiedergegebenen entsprechenden Signalverlauf, der die Aufwärmung der Magnetspule 4 des Kraftstoffinjektors auslöst. Die Einschaltimpulse 10, gekennzeichnet durch die High-Level-Phasen des Signals und die Ausschaltimpulse 11, gekennzeichnet durch die Low-Level-Phasen des Signals, sind derart bemessen, dass das Einspritzventil in seinem Schließzustand verbleibt. Der zeitliche Mittelwert des Spulenstroms I_M ² erreicht seinen Maximalwert, so dass der Kraftstoff im Inneren des Injektorkörpers sowie das Material des Injektorkörpers während der ersten Aufwärmphase 31 eine Temperaturerhöhung erfährt. Während der sich an die erste Aufwärmphase anschließenden ersten Einspritzung 32 wird gemäß des Ansteuersignalverlaufs 30 die Magnetspule 4 nicht mehr zum Aufwärmen des Kraftstoffs bestromt, sondern mit einem die Einspritzung initiierenden Strom beaufschlagt, so dass das vorgewärmte Kraftstoffvolumen in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt wird. Danach nimmt der Steuersignalverlauf 30 seine Low-Level-Phase 11 an, an welche sich eine weitere Aufwärmphase 33, deren Verlauf im wesentlichen der ersten Aufwärmphase 31 entspricht, anschließt. Nach der weiteren Aufwärmphase 33 erfolgt eine weitere Einspritzung 34 von erwärmtem Kraftstoff in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine. Die Abfolge von Aufwärmphasen 31 bzw. 33 bzw. Einspritzphasen 32 und 34 erfolgt so lange, bis die Kaltstartphase 35 ihren Abschluss gefunden hat, was bei einer Überwachung der Motortemperatur oder einzelner Motorkomponenten durch ein hier nicht dargestelltes Zentralsteuergerät erfolgen kann. Nachdem die Kaltstartphase abgeschlossen ist, kann im Steuersignalverlauf 30 der Endstufe 3, welcher einen einspuligen Kraftstoffinjektor ansteuert, entfallen, da die Verbrennungskraftmaschine und die an ihr vorgesehenen Einspritzkomponenten, d. h. unter anderem auch der Kraftstoffinjektor, sich ihrer optimalen Betriebstemperatur nähern.
Fig. 5 zeigt die Ansteuersignalverläufe einer ersten Magnetspule sowie einer zweiten Magnetspule eines Zweispulen-Kraftstoffinjektors.
Gemäß dieser Schaltungsvariante der Magnetspulen eines Doppelspulen- Kraftstoffinjektors werden beide Magnetspulen 25 bzw. 26 gleichzeitig derart bestromt, dass sie sich in ihrer Kraftwirkung gegenseitig aufheben und den Ventilkörper des Kraftstoffinjektors in seinem Schließzustand halten. Das Ansteuersignal der Endstufe 23 der ersten Magnetspule 25 (Öffnungsspule) ist mit Bezugszeichen 40 gekennzeichnet, während das Bezugszeichen 41 den Signalverlauf der zweiten Endstufe 24 für die zweite Magnetspule 26 (Schließspule) identifiziert. Beide Signalverläufe 40, 41 verlaufen - über die Zeitachse 12 betrachtet - versetzt zueinander. Während der ersten Aufwärmphase 31 sind die Magnetspulen 25, 26 beide bestromt, so dass ein Wärmeeintrag in den Injektorkörper des Kraftstoffinjektors über beide Magnetspulen erfolgt. Danach geht das Ansteuersignal 41 der zweiten Magnetspule 26 in den Ruhezustand über, während in einer ersten Öffnungsphase 42 der ersten Magnetspule 25 (Öffnungsspule) das das Ventilglied ansteuernde Öffnungssignal an der ersten Magnetspule 25 weiterhin ansteht. Unmittelbar daran anschließend wird gemäß des Signalverlaufs 41 für die zweite Magnetspule 26 (Schließspule) ein Schließen des Ventilkörpers während der ersten Schließphase 43 durch die zweite Magnetspule 26 (Schließspule) ausgelöst. Die erste Einspritzphase 32 lässt sich demnach in eine erste Öffnungsphase 42 der ersten Magnetspule 25 sowie in eine erste Schließphase der zweiten Magnetspule 26 unterteilen. Nach der ersten Schließphase 43 werden sowohl die erste Magnetspule 25 als auch die zweite Magnetspule 26 während einer weiteren Aufwärmphase 33 wieder gleichzeitig bestromt. Während die Bestromung während der zweiten Öffnungsphase 44 der ersten Magnetspule 25 anhält, ist die Bestromung gemäß des Signalverlaufs 41 der zweiten Magnetspule 26 während der zweiten Öffnungsphase 44 der ersten Magnetspule 25 unterbrochen. Nach der zweiten Öffnungsphase 44 der ersten Magnetspule 25 wird die zweite Magnetspule 26 (Schließspule) während der zweiten Schließphase 45 bestromt, an welche sich eine weitere Aufwärmphase anschließen kann.
Gemäß dieser Beschaltungsvariante der Endstufen 23, 24 eines zwei Magnetspulen aufnehmenden Kraftstoffinjektors erfolgt die Aufwärmung des Injektorkörpers samt des darin eingeschlossenen Kraftstoffvolumens und des zwischen den Einspritzphasen nachströmenden Kraftstoffvolumens über beide Magnetspulen 25 bzw. 26.
Der Darstellung gemäß Fig. 6 ist eine Beschaltungsvariante zu entnehmen, in welcher die Erwärmung des Kraftstoffs nur mit einer, in diesem Falle der zweiten Magnetspule (Schließspule) erfolgt.
Gemäß der Beschaltungsvariante in Fig. 6 erfolgt die Bestromung der ersten Magnetspule 25 (Öffnungsspule) nur während der Öffnungsphasen 42 bzw. 44 der ersten Einspritzung 32 bzw. der weiteren Einspritzung 34. Nur während dieser Phasen nimmt das Ansteuersignal über die erste Magnetspule 25 seinen High-Level-Wert 10 an; während der übrigen Phasen bleibt das Ansteuersignal für die erste Magnetspule 25 gemäß dieser Beschaltungsvariante auf seinem Low-Level 11.
Demgegenüber ist mit Bezugszeichen 50 gemäß der Darstellung in Fig. 6 der Verlauf des Ansteuersignals der zweiten Magnetspule 26 (Schließspule) charakterisiert. Diese wird während der ersten Aufwärmphase 31 bestromt, so dass sich eine Erwärmung der ersten Magnetspule 26 im Injektorkörper des Kraftstoffinjektors einstellt. Die Bestromung wird während der ersten Öffnungsphase 42 der ersten Magnetspule 25 unterbrochen, wohingegen während der ersten Schließphase 43 der zweiten Magnetspule 26 (Schließspule) eine weitere Bestromung der zweiten Magnetspule 26 erfolgt. Die Bestromung der zweiten Magnetspule 26 (Schließspule) wird während einer sich anschließenden weiteren Aufwärmphase 33 aufrechterhalten und erst bei Beginn der zweiten Öffnungsphase 44 des ersten Magnetventils 25 unterbrochen. Nach Ablauf der zweiten Öffnungsphase 44 der ersten Magnetspule 25 erfolgt eine erneute Bestromung der zweiten Magnetspule 26 (Schließspule) dergestalt, dass sich an die zweite Schließphase der zweiten Magnetspule 26 erneut eine weitere Aufwärmphase während einer Kaltstartphase 35 der Verbrennungskraftmaschine anschließt.
Gemäß dieser Ausführungsvariante erfolgt ein erstes Aufheizen des Injektors und des darin enthaltenen Kraftstoffvolumens ausschließlich durch die zweite Magnetspule 26 (Schließspule) im Kraftstoffinjektor. Gemäß dieser Ausführungsvariante ist der Anschaltimpuls der zweiten Magnetspule 26 um die Dauer der ersten Aufwärmphase 31 bzw. der weiteren Aufwärmphase 33 entsprechend verlängert.
Fig. 7 zeigt eine Beschaltungsvariante von Endstufen eines zweispuligen Krafistoffinjektors, bei welcher allein die erste Magnetspule modifiziert geschaltet wird.
Bei der Beschaltungsvariante gemäß der Darstellung in Fig. 7 erfolgt ein Aufheizen des Injektors über die erste Magnetspule (Öffnungsspule).
Die Beschaltung der Endstufen 23, 24 der ersten Magnetspule 25 (Öffnungsspule) sowie der zweiten Magnetspule 26 (Schließspule) erfolgt umgekehrt zur Beschaltungsvariante gemäß Fig. 6. Die zweite Magnetspule 26 (Schließspule) wird lediglich während der ersten Schließphase 43 der ersten Einspritzung 32 und während der zweiten Schließphase 45 der weiteren Einspritzung 34 bestromt. In den besagten Schließphasen 43 bzw. 45 nimmt das Ansteuersignal der Endstufe 24 der zweiten Magnetspule 26 (Schließspule) den High- Level 10 an, während die zweite Magnetspule 26 (Schließspule) während der übrigen Phasen des Zyklus unbestromt bleibt und das Signal im Low-Level-Zustand 11 verharrt.
Demgegenüber wird die erste Endstufe 23 der ersten Magnetspule 25 (Öffnungsspule) derart beschaltet, dass sich während der ersten Aufwärmphase 31, die der ersten Öffnungsphase 42 der ersten Magnetspule 25 (Öffnungsspule) vorgeschaltet ist, ein Aufwärmen des Kraftstoffs sowie des Kraftstoffinjektorkörpers einstellt. Der der ersten Öffnungsphase 42 vorgelagerte, während der ersten Aufwärmphase 31 sich einstellende Signalverlauf entspricht im wesentlichen dem in Fig. 4 während der dort dargestellten ersten Aufwärmphase 31 sich einstellenden Signalverlauf. Nach Abschluß der ersten Aufwärmphase 31 wird die erste Magnetspule 25 (Öffnungsspule) während der ersten Öffnungsphase 42 derart bestromt, dass sich ein Öffnen des Ventilkörpers des hier nicht dargestellten Kraftstoffinjektors einstellt. Danach folgt während der ersten Schließphase 43 durch die zweite Magnetspule 26 (Schließspule) ein Schließen des Ventilkörpers, an welche sich die mit Bezugszeichen 33 identifizierte zweite Aufwärmphase anschließt. Die zweite Aufwärmphase 33 wird durch die Bestromung der ersten Magnetspule 25 (Öffnungsspule) durchgeführt und unmittelbar vor Beginn der zweiten Öffnungsphase 44 der ersten Magnetspule 25 (Öffnungsspule) beendet. Es erfolgt ein Öffnen des Ventilkörpers, an welchen sich eine Bestromung der zweiten Magnetspule 26 (Schließspule) anschließt, die über die Dauer der zweiten Schließphase 45 anhält und durch welche ein Schließen des geöffneten Ventilgliedes im Kraftstoffinjektor herbeigeführt wird. Der Verlauf des die erste Magnetspule 25 über die dieser zugeordnete Endstufe 22 ansteuernden Signales ist mit Bezugszeichen 60gekennzeichnet und durch eine Abfolge von Aufwärmphasen 31, 33 bzw. Öffnungsphasen 42, 44 charakterisiert.
Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrensweise entfällt ein durch zusätzliche Heizelemente gegebener Zusatzaufwand durch Verwendung der Injektormagnetspule 4 bei Einzelspulen-Injektoren oder der Magnetspulen 25 bzw. 26 bei Doppelspulen-Injektoren. Der unmittelbar am Kraftstoffeintrag befindliche Wärmeeintrag in den Injektorkörper des Kraftstoffinjektors führt zu einer wirkungsvollen Erwärmung des Kraftstoffes für die ersten Einspritzungen. Je nach Dauer der Kaltstartphase 35 - insbesondere bei tiefen Außen- und damit niedrigen Motortemperaturen - lässt sich die Ansteuerung der Endstufen 3 bzw. 23, 24 gemäß der beschriebenen Ansteuersignalverläufe so lange aufrechterhalten, bis die Motortemperatur und insbesondere die Brennraumwandungstemperatur ein optimales Abgasverhalten ermöglichende Betriebstemperatur erreicht haben. Auf diese Weise lassen sich während der Kaltstartphase 35 die HC-Emissionen signifikant verringern sowie die Startzeiten erheblich verkürzen. Bezugszeichenliste 1 Schaltkreis Einspulen-Kraftstoffinjektor
2 Ansteuerung
3 Endstufe
4 Magnetspule
5 Spulenstrom
6 Ansteuersignal Einspulen-Injektor
7 Pulsdauer
8 Pulspause
9 Signalzustand
10 High-Level
11 Low-Level
12 Zeitachse
20 Schaltkreis Doppelspulen-Kraftstoffinjektor
21 Öffnungsansteuerung
22 Schließansteuerung
23 erste Endstufe
24 zweite Endstufe
25 erste Magnetspule (Öffnungsspule)
26 zweite Magnetspule (Schließspule)
27 erster Spulenstrom I_M1
28 zweiter Spulenstrom I_M2
30 Ansteuersignal Endstufe 3
31 erste Aufwärmphase
32 Ansteuersignal 1. Einspritzung
33 weitere Aufwärmphase
34 Ansteuersignal weitere Einspritzung
35 Kaltstartphase
40 Ansteuersignal 1. Endstufe
41 Ansteuersignal 2. Endstufe
42 erste Öffnungsphase Öffnungsspule
43 erste Schließphase Schließspule
44 zweite Öffnungsphase Öffnungsspule
45 zweite Schließphase Schließspule
50 Ansteuersignalverlauf Schließspule
60 Ansteuersignal Öffnungsspule

Claims

1. Verfahren zur Erwärmung von Kraftstoff in einem oder mehrere Magnetspulen (4; 25, 26) enthaltenden Kraftstoffinjektor und den Magnetspulen (4; 25, 26) jeweils zugeordnete Ansteuer-Endstufen (3; 23, 24), dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuern der Endstufe(n) (3; 23, 24) mit einem eine Bestromung der Magnetspule(n) (4; 25, 26) auslösenden Ansteuersignal (30; 40, 41; 50; 60), das Signalanteile (10) zur Erzeugung von Aufwärmphasen (31, 33) der Magnetspule (n) (4; 25, 26) enthält, während der Dauer der Kaltstartphase (35) erfolgt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuersignal (6) Einschaltimpulse (10) und Ausschaltimpulse (11) umfasst, die so bemessen sind, dass das die Einspritzung freigebende Ventil des Kraftstoffinjektors in seinem Schließzustand verbleibt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Pulsdauer (7) und Pulspause (8) des Ansteuersignals (6) so bestimmt werden, dass der zeitliche Mittelwert des Spulenstroms (5; 27, 28) ein Maximum I _max erreicht.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Pulsdauer (7) und der Pulspause (8) die Temperatur des Kraftstoffs voreinstellbar ist.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerdauer der Magnetspulen (4; 25, 26) aus einem Kennfeldzusammenhang aus Temperatur der Verbrennungskraftmaschine (θ_VKM) und Batteriespannung u_Batt hervorgeht.

6. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerdauer der Magnetspulen (4; 25, 26) aus einer Temperaturüberwachung mittels Auswertung des Spulenstroms I_mx (5; 27, 28) und des jeweiligen Spulenwiderstandes R_S der Magnetspulen (4; 25, 26) ermittelt wird.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn der Ansteuerung der Magnetspulen (4; 25, 26) frühzeitig erfolgt, so dass das Ansteuerende von Aufwärmphasen (31, 33) vor der ersten Einspritzung (32) des Kraftstoffinjektors liegt.

8. Verfahren gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Kraftstoffinjektoren mit einer Magnetspule (4) die Einschleusung des Ansteuersignals (30) für Aufwärmphasen (31, 33) jeweils in den Ruhephasen zwischen den Ansteuersignalen (32, 34) für Einspritzvorgänge erfolgt.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass während der Aufwärmphasen (31, 33) der Kraftstoffinjektor und das in diesem befindliche Kraftstoffvolumen erwärmt werden.

10. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Kraftstoffinjektoren mit mehreren Magnetspulen (25, 26) deren Endstufen (23, 24) mit Ansteuersignalen (40, 41) gleichzeitig derart angesteuert werden, dass die Magnetspulen (25, 26) sich in ihrer Kraftwirkung gegenseitig aufheben.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung des Kraftstoffinjektors und des darin enthaltenen Kraftstoffvolumens während der Aufwärmphasen (31, 33) über beide Magnetspulen (25, 26) erfolgt.

12. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Kraftstoffinjektoren mit mehreren Magnetspulen (25, 26) deren Endstufen (23, 24) derart angesteuert werden, dass allein die zweite Magnetspule (26) (Schließspule) mittels eines Ansteuersignals (50) angesteuert wird, welches in die Aufwärmphasen (31, 33) übergreifender zeitlicher Länge (7') ansteht.

13. Verfahren gemäß der Ansprüche 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Kraftstoffinjektoren mit mehreren Magnetspulen (25, 26) und deren Endstufen (23, 24) derart angesteuert werden, dass das Ansteuersignal (60) der ersten Magnetspule (25) zwischen Öffnungsphasen (42, 44) der ersten Magnetspule (25) eingeschleuste Aufwärmephasen (31, 33) der ersten Magnetspule (25) auslösende Signalanteile enthält.

14. Verwendung des Verfahrens gemäß eines oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche innerhalb eines Kraftstoffversorgungssystems einer Verbrennungskraftmaschine mit Saugrohr- oder Direkteinspritzung des Kraftstoffs.