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Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die
Erfindung einen Kraftstoffinjektor mit einer Messeinrichtung zur
Messung einer Öffnungs-
und Schließbewegung
einer Bewegungseinrichtung in einer Bewegungsachse.
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Kraftstoffinjektoren
der hier interessierenden Art finden insbesondere Anwendung bei
Brennkraftmaschinen, welche derartige Injektoren dafür nutzen, ein
dosiertes Einspritzen des zu verbrennenden Kraftstoffs in eine Brennkraftmaschine
zu ermöglichen.
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Brennkraftmaschinen
können
mit verschiedenartig ausgebildeten Kraftstoffinjektoren ausgeführt sein,
wobei Kraftstoffinjektoren in solche unterschieden werden können, welche
als magnetisch betriebene Injektoren bezeichnet werden und solche, welche
als piezoelektrisch betriebene Injektoren zu bezeichnen sind. Magnetisch
betriebene Injektoren umfassen einen Elektromagneten, welcher einen
Anker bewegen kann, und die über
eine Druckstange eine Magnetventilanordnung betätigen. Die Öffnungs- und Schließbewegung
der Bewegungseinrichtung betrifft dabei einen Ventilkolben, dessen Hubbewegung
in einer Bewegungsachse auf eine Düsennadel übertragen wird. Die Düsennadel öffnet und
schließt
den Kraftstofffluss durch kleine Einspritzbohrungen, welche am Düsenkörper des
Kraftstoffinjektors angebracht sind und den Kraftstoff in einen
Brennraum einspritzen.
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Piezoelektrisch
betriebene Injektoren weisen hingegen einen Piezoaktor auf, um über eine
nachgeschaltete Ventilanordnung die Öffnungs- und Schließbewegung
der Düsennadel
auszulösen.
Die Bewegungseinrichtung bei piezoelektrisch betriebenen Injektoren
kann sich daher auf die Öffnungs-
und Schließbewegung
der Düsennadel
beschränken,
wobei die Bewegungseinrichtung durch die dem Piezoaktor nachgeschaltete
Ventilanordnung durch eine entsprechende Fluidbeaufschlagung eine Öffnungs- und
Schließbewegung
ausführt.
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Aus
der Offenlegungsschrift
DE
199 37 559 A1 ist ein magnetisch betriebener Injektor bekannt, welcher
für ein
Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem Magnetventil
ausgeführt
ist, das den Abfluss von Kraftstoff durch einen Abflusskanal aus
einem Ventilsteuerraum steuert, wobei das Magnetventil Mittel zum
Verschließen
des Abflusskanals, einen von einen Elektromagneten betätigbaren
und mit den Mitteln zum Verschließen des Abflusskanals in Wirkverbindung
stehenden Anker sowie eine erste Ventilfeder und eine zweite Ventilfeder
und einen ersten Hubendanschlag aufweist. Die erste Ventilfeder beaufschlagt
den Anker mit einer größeren Federkraft
in Schließrichtung,
wobei von der Schließstellung
des Magnetventils zum Erreichen des ersten Hubendanschlags die zweite
Ventilfeder den Anker in Öffnungsrichtung
mit einer kleineren Federkraft beaufschlagt. Dabei ist je eine Feder
auf jeder Seite des Ankers angeordnet, um den Kraftstoffinjektor
kompakt aufzubauen und ein verbessertes Betriebsverhalten bei verschiedenen
Frequenzen zu erzielen. Jedoch bietet ein Kraftstoffinjektor der
hierin offenbarten Art nicht die Möglichkeit, die Bewegung des Ankers
zu messen, um mit den erfassten Messdaten eine mögliche Ansteuerung des Elektromagneten derart
positiv zu beeinflussen, dass das Betriebsverhalten insbesondere
hinsichtlich der eingespritzten Kraftstoffmenge und des genauen
Zeitpunktes der Kraftstoffeinspritzung zu optimieren.
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In
der Offenlegungsschrift
DE 10 2004 015 744 A1 ist ein Kraftstoffinjektor
nach Art eines piezoelektrisch betriebenen Injektors offenbart.
Der Kraftstoffinjektor betrifft insbesondere einen Common-Rail-Injektor
zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine.
Der Kraftstoffinjektor umfasst ein Injektorgehäuse, das einen Kraftstoffzulauf
aufweist, der mit einer zentralen Kraftstoffhochdruckquelle außerhalb
des Injektorgehäuses
und mit einem Druckraum innerhalb des Injektorgehäuses in
Verbindung steht, aus dem in Abhängigkeit
von der Stellung eines Steuerventils mit Hochdruck beaufschlagter
Kraftstoff eingespritzt wird. Dabei erfolgt eine Hubbewegung einer
Düsennadel,
welche innerhalb einer Führungsbohrung
in einem Düsenkörper geführt ist.
Die Düsennadel
erreicht im Öffnungszeitpunkt
einen Hubendanschlag, und kann ggf. von diesem abprallen bzw. eine Schwingbewegung
auslösen.
Gleichermaßen
kann die Düsennadel
auch im Schließzeitpunkt,
in dem diese in der Spitze die Spritzlöcher zum Einspritzen des Kraftstoffs
in den Brennraum verschließt,
ein Schwingverhalten auslösen.
Das Schwingverhalten wird immer genau dann eingeleitet, wenn die
Düsennadel
bzw. die Bewegungseinrichtung des Kraftstoffinjektors den Hubendanschlag
bzw. den Schließsitz
erreicht. Eine Kontrolle bzw. eine Rückkopplung des Öffnungs-
und Schließverhaltens
der Düsennadel
zur Ansteuerung des Piezoaktors zur Auslösung der Öffnungs- und Schließbewegung
der Düsennadel
ist nicht möglich.
Lediglich ein Ansteuern des Piezoaktors kann verändert werden, wobei eine Rückkopplung
der Öffnungs-
und Schließbewegung
der Düsennadel
nicht ausgewertet werden kann.
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Lediglich
zu Forschungs- und Entwicklungszwecken sind Messeinrichtungen zur
Erfassung der Bewegung der Bewegungseinrichtungen innerhalb eines
Kraftstoffinjektors bekannt, welche jedoch zur genauen Detektion
des Zeitpunktes zur Erreichung des Hubendanschlags bzw. des Endanschlags
im Schließsitz
der Düsennadel
bzw. der Bewegungseinrichtung ungeeignet sind. Diese Messeinrichtungen basieren
auf einer kapazitiven Abstandsmessung, welche nicht geeignet ist,
um größere Hubbewegungen
einer Bewegungseinrichtung innerhalb eines Kraftstoffinjektors zu
messen.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftstoffinjektor
für eine
Brennkraftmaschine zu schaffen, welcher eine Messeinrichtung zur
Messung einer Öffnungs-
und Schließbewegung einer
Bewegungseinrichtung während
des Betriebs des Kraftstoffinjektors umfasst.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einem Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen
gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die
Erfindung schließt
die technische Lehre ein, dass die Messeinrichtung als ein Induktivsensor ausgebildet
ist und einen Messkörper
umfasst, der die Bewegungseinrichtung im Bereich einer in Bewegungsrichtung
ausgebildeten Geometrieänderung wenigstens
teilweise umschließt,
um das Ende des Einspritzens des Kraftstoffes in den Brennraum und/oder
den Endanschlag des Öffnungshubes
zu erfassen.
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Die
vorgeschlagene Ausführung
eines Kraftstoffinjektors mit einer Messeinrichtung, welche nach dem
Prinzip eines Induktivsensors arbeitet, bietet den Vorteil, dass
die Bewegung der Bewegungseinrichtung in der Bewegungsachse über dem
gesamten Hub der Bewegungseinrichtung erfasst werden kann, um sowohl
das Ende des Einspritzens des Kraftstoffs in den Brennraum als auch
den Endanschlag bzw. den Hubendanschlag im Öffnungshub zu erfassen. Die
teilweise Umschließung
der Bewegungseinrichtung durch den Messkörper erfolgt auf einem Teilstück der Länge der
Bewegungseinrichtung in der Bewegungsachse. Ferner kann der Messkörper die
Bewegungseinrichtung auf einem Vollkreis umschließen, wobei
der Messkörper
die Bewegungseinrichtung auch nur auf einem Teilkreis, d.h. auf
einen Teilumfang der Bewegungseinrichtung umschließen kann.
Die Messeinrichtung kann ein elektrisches Signal bereitstellen,
aus dem das Ende des Einspritzen des Kraftstoffes in den Brennraum
und/oder der Endanschlag des Öffnungshubes
berechnet werden kann. Diese Informationen können beispielsweise dem Motorsteuergerät zugeführt werden,
so dass der Kraftstoffinjektor über
den Injektormagnet bzw. über den
Injektor-Piezoaktor mit optimierten Steuersignalen betrieben werden
kann.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst der Messkörper ein Magnetjoch, und der
Kraftstoffinjektor ist als magnetisch betriebener Injektor ausgebildet,
so dass gemäß der Bauweise
eines magnetisch betriebenen Injektors die Bewegungseinrichtung
durch einen Ventilkolben gebildet ist. Der Ventilkolben führt eine
Axialbewegung in Richtung der Bewegungsachse aus, wobei die Axialbewegung
mittels einer Fluidbeaufschlagung in den Ventilkolben eingeleitet
wird, und lediglich die Steuerung der Fluidbeaufschlagung durch
eine Ankerplatte erzeugt wird, die durch den Elektromagneten bewegt
wird. Somit führt
der Ventilkolben die gleiche Hubbewegung aus, wie die Düsennadel
des Kraftstoffinjektors selbst auch. Wird durch die Messeinrichtung
die Hubbewegung des Ventilkolbens detektiert, entsprechen die jeweiligen Endlagen
für das
Ende des Einspritzens des Kraftstoffs in den Brennraum bzw. den
Endanschlag des Öffnungshubes
des Ventilkolbens auch den Endlagen der Düsennadel. Damit ist der Ort
der Anordnung der Messeinrichtung zwischen der Düsennadel und dem Steuerventil
für die
genaue Messung der Hubbewegung der Düsennadel letztlich nicht relevant.
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Vorteilhafterweise
umfasst der Ventilkolben jedoch einen Durchmesserabsatz, welcher
die Geometrieänderung
in Bewegungsrichtung der Bewegungseinrichtung bildet. Die Geometrieänderung
ist für
das Messprinzip der Messeinrichtung als Induktivsensor wichtig,
da erst die Änderung
der magnetischen Induktivität
eine Änderung
eines Messsignals hervorruft. Die Änderung der magnetischen Induktivität kann also
beispielsweise dadurch hervorgerufen werden, dass das Magnetjoch
einen zylinderförmigen
Eisenkern umfasst, der durch den Ventilkolben gebildet ist. Erfolgt
nun eine Änderung
des Durchmessers des Ventilkolbens, und bewegt sich die Änderung
auf der Höhe
des Magnetjochs, so ändert
sich die magnetische Induktivität,
was eine sehr präzise Messung
ermöglicht,
da sich die induzierte Spannung mit der Änderung der geometrisch bedingten
Induktivität
gleichermaßen ändert. Das
Magnetjoch kann im Querschnitt U-förmig ausgebildet sein, wobei
die Öffnung
der U-Form in Richtung des Ventilkolbens zeigt. Somit bilden sich
zwei Pole des Magnetjochs aus, welche den Ventilkolben ringförmig umschließen. Liegt
beispielsweise der Durchmessersprung im Ventilkolben auf der Höhe eines
Pols, so verändert
sich die Induktivität
des Magnetkreises in Abhängigkeit
vom Hub des Ventilkolbens und damit vom Hub der Düsennadel.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist der Kraftstoffinjektor als piezoelektrisch betriebener
Injektor mit einer fluidisch angesteuerten Düsennadel ausgebildet, so dass
die Bewegungseinrichtung durch die Düsennadel selbst gebildet ist. Folglich
muss der Messkörper
in Form des Magnetjochs in Höhe
der Düsennadel
angeordnet sein, wobei die Düsennadel
in einem Düsenkörper längsbeweglich
aufgenommen ist, so dass gemäß einer
möglichen
Ausführungsform
die Messeinrichtung im Düsenkörper selbst
eingebaut ist, und das Magnetjoch die Düsennadel oder mit der Düsennadel
bewegte Teile umschließt.
Piezoelektrisch betriebene Injektoren weisen keinen Ventilkolben
auf, der sich durch den Injektor selbst in länglicher Richtung erstreckt. Jedoch
ist eine genaue Messung des Hubes der Düsennadel an bzw. mit der Düsennadel
selbst mit der Messeinrichtung möglich.
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Vorteilhafterweise
grenzt die Düsennadel
an einen Düsennadelsteuerraum
endseitig an, welcher mit einer Dichthülse abgedichtet ist, wobei
die Messeinrichtung durch die Dichthülse und die in Bewegungsrichtung
der Bewegungseinrichtung ausgebildete Geometrieänderung durch das an den Düsennadelsteuerraum
angrenzende Ende der Düsennadel gebildet
ist. Somit kann die Messeinrichtung und die Dichthülse zur
Abdichtung des Düsennadelsteuerraums
als einziges Konstruktionsbauteil ausgeführt sein. Als quasi – Durchmessersprung
dient die Stirnseite der Düsennadel
selbst, d.h. es erfolgt ein „Durchmessersprung
auf Null".
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Um
die Messeinrichtung ortsfest anzuordnen, wird diese entweder in
dem Injektorkörper
oder im Düsenkörper eingebaut.
Der Injektorkörper
und der Düsenkörper bilden
jeweils den haltekörperfesten
Teil des Injektors, wobei der Injektorkörper und der Düsenkörper selbst
als magnetisches Material die Induktivität der Messeinrichtung beeinflussen. Zur
Vermeidung von Wirbelströmen
an den haltekörperfesten
Teilen kann der das Feld führende
haltekörperfeste
Magnetkern radial geschlitzt sein, wobei der Haltekörper beispielsweise
aus dem Injektorkörper oder
dem Düsenkörper besteht.
Alternativ besteht die Möglichkeit,
dass dieser aus einem Material mit einem hohen spezifischen Widerstand
ausgeführt
ist. Derartige Materialien können
ein Pulververbundmaterial, ein Ferritmaterial oder dergleichen betreffen. Die
Messeinrichtung selbst umfasst einen Spulenkörper, welcher im Magnetjoch
eingebettet ist. Der Spulenkörper
kann entweder eine voneinander getrennte Erreger- und Sensorspule
umfassen, wobei der Spulenkörper
auch zugleich als Erreger- und Sensorspule ausgebildet sein kann.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist der Spulenkörper
elektrische Anschlussleitungen auf, welche aus dem Aufnahmebereich
der Messeinrichtung, also aus dem Injektorkörper oder aus dem Düsenkörper, herausgeführt werden
müssen.
Die Versiegelung der Anschlussleitungen in dem Körper, aus dem diese herausgeführt werden,
kann nach Art einer Glaseinschmelzung ausgebildet sein. Somit findet
die Glaseinschmelzung der elektrischen Anschlussleitungen aus dem Magnetjoch
und/oder aus dem Injektorkörper und/oder
aus dem Düsenkörper statt,
wobei zugleich eine entsprechende Richtung erzielbar ist. Besonders
vorteilhaft ist die Wahl von Kontaktstiften, die den gleichen Ausdehnungskoeffizienten
wie das einschmelzende Glasmaterial hat, beispielsweise Molybdän.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Erfassung
des Endes des Einspritzens eines Kraftstoffs in einen Brennraum
und/oder zur Erfassung des Endanschlags eines Öffnungshubes eines Ventilkolbens
und/oder einer Düsennadel
mit einer Messeinrichtung. Dabei wird die Messeinrichtung entweder
mit einem konstanten elektrischen Strom oder mit einer konstanten
elektrischen Spannung beschrieben. Wird die Spule der Messeinrichtung
mit einem konstanten Strom beaufschlagt, so wird bei der Bewegung
des Ventilkolbens bzw. der Düsennadel eine
Spannung induziert, die in erster Näherung proportional zur Ventilkolbengeschwindigkeit
ist. Wird hingegen die Spule mit einer konstanten Spannung betrieben,
so ist im Wesentlichen eine Abweichung des Stroms von dessen Wert
im Ruhezustand messbar, wobei die Abweichung Näherungsweise proportional zur
Kolbengeschwindigkeit ist. Eine sehr schnelle Änderung der Ventilkolben- oder
Düsennadelgeschwindigkeit
hat quasi eine Unstetigkeit des Messsignals zur Folge, anhand derer
der Hubendanschlags- oder Schließzeitpunkt detektiert werden kann.
Diese Zeitpunkte können
dann von einem Regler durch eine Variation des entsprechenden Ansteuerbeginns
und des Ansteuerendes des Kraftstoffinjektors auf ihre Sollwerte
eingeregelt werden. Dieser Regler kann beispielsweise Bestandteil
eines Motorsteuergerätes
sein oder mit diesem zumindest in Verbindung gebracht werden.
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Das
vorliegende Verfahren erstreckt sich ferner darauf, dass sich aus
einer Änderung
der periodischen Ventilkolben- und/oder Düsennadelbewegung eine Änderung
des mittels der Messeinrichtung ausgegebenen Messsignals in Form
einer Unstetigkeit ergibt, und mittels der Unstetigkeit Hubendanschlags-
oder Schließzeitpunkte
periodisch aufeinander folgender Öffnungs- und Schließzyklen
ermittelt werden.
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Weitere,
die Erfindung verbessernde Maßnahmen
werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
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Ausführungsbeispiel
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Es
zeigt:
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1 eine
Ansicht eines Kraftstoffinjektors in einem Querschnitt, wobei der
Kraftstoffinjektor als magnetisch betriebener Injektor ausgebildet
ist, und die Messeinrichtung einen Ventilkolben innerhalb des Kraftstoffinjektors
umschließt;
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2 eine
schematisierte Ansicht eines piezoelektrisch betriebenen Kraftstoffinjektors,
wobei die Messeinrichtung einteilig mit der Dichthülse ausgeführt ist,
welche einen endseitig an der Düsennadel
angrenzenden Düsennadelsteuerraum
abdichtet;
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3 in
einem Diagramm einen Verlauf einer Öffnungs- und Schließbewegung
einer Düsennadel
und ein zugehöriges
Messsignal, welches durch die erfindungsgemäße Messeinrichtung ausgegeben wird.
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Die 1 zeigt
einen Ausschnitt eines Kraftstoffinjektors 1 in einer quergeschnittenen
Darstellung. Dieser erstreckt sich in länglicher Richtung um eine Bewegungsachse 2,
so dass die hubbeweglichen Bewegungseinrichtungen in der Bewegungsachse 2 bewegbar
aufgenommen sind. Die hubbeweglichen Bewegungseinrichtungen zur
Erzeugung einer Öffnungs-
und Schließbewegung
umfassen zunächst
einen Ventilkolben 7, welcher längsbeweglich innerhalb des
Injektorkörpers 12 aufgenommen
ist. Der Ventilkolben 7 steht in Wirkverbindung mit der ebenfalls
in der Bewegungsachse 2 längsbeweglich aufgenommenen
Düsennadel 9,
welche längsbeweglich
innerhalb eines Düsenkörpers 13 geführt ist. Der
Düsenkörper 13 ist
angrenzend an den Injektorkörper 12 angeordnet,
wobei sämtliche
die Bewegungseinrichtung bildenden Komponenten wie der Ventilkolben 7 und
die Düsennadel 9 innerhalb
der gleichen Bewegungsachse 2 längsbeweglich geführt sind.
Bei einer Hubbewegung der Düsennadel 9 werden
innerhalb des Düsenkörpers 13 eingebrachte Kraftstoffeinspritzöffnungen 3 bei
einer Hubbewegung kurzzeitig geöffnet
und wieder verschlossen. Diese Hubbewegung wird von allen die Bewegungseinrichtung
bildenden Komponenten ausgeführt.
So ist etwa die Hubbewegung im Ventilkolben 7 analog zur
Hubbewegung der Düsennadel 9.
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Konzentrisch
um den Ventilkolben 7 erstreckt sich eine Messeinrichtung 5.
Beispielhaft ist der Injektorkörper 12 geteilt
dargestellt, um eine Montagemöglichkeit
der Messeinrichtung 5 anzudeuten. Diese ist innerhalb des
Injektorkörpers 12 aufgenommen,
so dass die Messeinrichtung 5 keine Hubbewegung ausführt und
gegenüber
dem Ventilkolben 7 eine ruhende Position einnimmt. In der
Höhe der Messeinrichtung 5 weist
der Ventilkolben 7 einen Durchmesserabsatz 8 auf,
so dass aufgrund der verschiedenen Durchmesser des Ventilkolbens 7 der Magnetkreis
in Abhängigkeit
von der Längsposition des
Ventilkolbens 7 in Richtung der Bewegungsachse 2 seine
Induktivität ändert. Die
Messeinrichtung 5 besteht im Wesentlichen aus einem Magnetjoch 6, welches
ringförmig
ausgebildet ist und einen U-förmigen
Querschnitt aufweist. Die Öffnung
der U-Form weist dabei nach innen in Richtung des Ventilkolbens 7,
wobei der Durchmesserabsatz 8 an zumindest einen Ende des
Magnetjochs 6 angrenzt, um eine maximale Änderung
der Induktivität
hervorzurufen. Innerhalb des Magnetjochs 6 ist ein Spulenkörper 14 aufgenommen,
welcher über
eine Anschlussleitung 15 extern kontaktierbar ist. Führt nunmehr
der Ventilkolben 7 eine Hubbewegung entlang der Bewegungsachse 2 aus,
welche durch einen – nicht
näher dargestellten – Elektromagneten
eingeleitet wird, so öffnet
die Düsennadel 9 die
Kraftstoffeinspritzöffnungen 3,
so dass Kraftstoff in den Brennraum 4 eingespritzt werden
kann. Die Hubbewegung bewirkt gleichermaßen eine Ortsänderung
des Durchmesserabsatzes 8 relativ zum Magnetjoch 6,
so dass sich die Induktivität
des Magnetkreises ändert.
Diese Änderung
wird über
eine Auswerteeinheit analysiert und gibt eine direkte Information über die
Hubbewegung der Bewegungseinrichtung.
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In 2 ist
schematisch ein Kraftstoffinjektor 1 gezeigt, welcher nach
Art eines piezoelektrisch betriebenen Injektors ausgeführt ist.
Die Darstellung zeigt lediglich einen Teilschnitt des Kraftstoffinjektors 1 unterhalb
des Zwischenstückes 16. Über die
Verbindungskanäle 17, 18 und 19 findet
eine entsprechende Druckbeaufschlagung bzw. Druckentlastung eines
Düsennadelsteuerraums 10 statt,
so dass die Düsennadel 9 die
erforderliche Hubbewegung zur Öffnung
der Kraftstoffeinspritzöffnungen 3 zur
Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum 4 ausführt. Die
Düsennadel 9 ist
auch bei einem Kraftstoffinjektor 1 mit einem piezoelektrischen
Betrieb innerhalb eines Düsenkörpers 13 aufgenommen,
wobei zur Abdichtung des Düsennadelsteuerraums 10 eine
Dichthülse 11 vorgesehen
ist. Gemäß der vorliegenden
Erfindung bildet die Düsenhülse 11 zugleich das
Magnetjoch 6 der Messeinrichtung 5. Dargestellt ist
die Dichthülse 11 in
einer Ringform, welche außenseitig
den Spulenkörper 14 aufnimmt.
Die elektrische Kontaktierung erfolgt auch gemäß dieses Ausführungsbeispiels über Anschlussleitungen 15,
welche aus dem Düsenkörper 13 herausgeführt sind.
Die Änderung
der Induktivität
des Magnetkreises basiert auf der Endfläche der Düsennadel 9 angrenzend
an den Düsennadelsteuerraum 10,
so dass der Durchmessersprung als ein Sprung auf „Durchmesser
Null" betrachtet
werden kann. Jedenfalls ändert
sich die Induktivität
bei einer Hubbewegung der Düsennadel 9, so
dass die Messeinrichtung 5 den Öffnungsendanschlag sowie den
Schließanschlag
der Düsennadel 9 in
ein entsprechendes elektrisches Signal umwandeln kann.
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Das
elektrische Messsignal, welches durch die Messeinrichtung 5 ausgegeben
wird, ist in 3 dargestellt. Die jeweiligen
Abszissen stellen die Zeit dar, wobei im oberen Diagramm die Ordinate
den Hub des Ventilkolbens darstellt, und die Ordinate im unteren
Diagramm das Messsignal ausgibt. Mit der analogen Bewegung des Ventilkolbens
und der Düsennadel
ist die Ordinate im oberen Diagramm mit VK gekennzeichnet, was den
Ventilkolben beschreibt. Die Ordinate im unteren Diagramm ist mit einem
m bezeichnet, welches das Messsignal andeutet. Öffnet der Kraftstoffinjektor
durch eine Hubbewegung des Ventilkolbens, so verläuft die
Kurve, welche im oberen Diagramm die Bewegung des Ventilkolbens
darstellt, von der Position I zur Position II. Die Zeit, welche
vergeht, in der sich der Ventilkolben von I bis II bewegt, stellt
die Öffnungsphase
dar. Der Zeitverlauf von II bis III zeigt die vollständig geöffnete Phase
des Ventilkolbens und damit der Düsennadel, wonach von III bis
IV die Schließphase
folgt. Damit beschreibt I den Öffnungsbeginn,
II das Öffnungsende,
III den Schließbeginn
und IV das Schließende. Zwischen
dem Öffnungsbeginn
I und dem Schließende
IV verläuft
die Einspritzzeit. Gemäß dem Verlauf der Öffnungs-
und Schließbewegung
des Ventilkolbens VK zeigt das Messsignal m zwischen dem Öffnungsbeginn
I und dem Öffnungsende
II einen Signalanstieg, wobei bei Erreichen des Öffnungsendes II das Signal
schlagartig auf Null abfällt
bzw. sich durch eine gedämpfte
periodische Schwingbewegung auf ein Null-Signal einstellt. Damit ist der Zeitpunkt
des Erreichens des Öffnungsendes
II sehr exakt detektierbar. Analog zur Detektion des Öffnungsendes
II kann auch das Schließende
IV detektiert werden. Aus der Änderung
der periodischen Ventilkolben- und/oder Düsennadelbewegung ist eine Änderung mittels
des Messsignals m ableitbar, wobei sich die Änderung des mittels der Messeinrichtung
ausgegebenen Messsignals m in Form einer Unstetigkeit ergibt, wobei
mittels der Unstetigkeit die Hubendanschlags- oder Schließzeitpunkte
periodisch aufeinander folgender Öffnungs- und Schließzyklen
ermittelt werden.
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Die
Erfindung beschränkt
sich in ihrer Ausführung
nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel.
Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch
bei grundsätzlich
anders gearteten Ausführungen
Gebrauch macht. Insbesondere sei angemerkt, dass die Position der
Messeinrichtung 5 nicht auf die dargestellten Anordnungen
begrenzt ist. Die Messeinrichtung 5 kann an einer beliebigen
Stelle entlang der gesamten Bewegungsseinrichtung angeordnet werden,
wobei die Bewegungseinrichtung nicht lediglich auf den Ventilkolben 7 sowie
die Düsennadel 9 begrenzt
ist.