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Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Aktuators,
der eine Spule, einen ersten Anker und einen zweiten Anker umfasst, wobei
die Spule wahlweise mit einem ersten Signal oder einem zweiten Signal
elektrisch angesteuert wird, eine Vorrichtung zur Durchführung eines
solchen Verfahrens und ein Computerprogramm mit Programmcode zur
Durchführung
aller Schritte eines solchen Verfahrens.
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Bei
Aktuatoren besteht die Möglichkeit,
eine Spule und zwei Anker vorzusehen, welche beide durch die Spule
betätigt
werden können.
Auf diese Weise können
zwei Steller betätigt
werden, indem lediglich die eine Spule bestromt wird. So ist es
möglich,
einen Aktuator zu verwenden, um beispielsweise mit dem einen Aktuator
und der genau einen Spule einen Luftsteller und eine Kraftstoffpumpe
einer Einspritzvorrichtung zu betätigen. Dies ist insbesondere
bei dem Erfordernis einer kompakten Bauform der Einspritzvorrichtung
vorteilhaft.
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Nachteilig
ist allerdings, dass bei Bestromung der einen Spule in der Regel
beide Anker gleichzeitig betätigt
werden, so dass es nicht möglich ist,
einen Anker alleine unabhängig
von einer Betätigung
des anderen zu betätigen,
so dass lediglich einer der beiden mit dem Aktuator verbundenen
Steller bewegt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es, bekannte Verfahren zum Steuern eines
Aktuators mit einer Spule und einem ersten Anker und einem zweiten Anker
zu verbessern, wo bei insbesondere eine Betätigung eines Ankers unabhängig von
einer Betätigung
des zweiten Ankers möglich
sein soll.
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Dieses
Problem wird gelöst
durch ein Verfahren zum Steuern eines Aktuators, der eine Spule,
einen ersten Anker und einen zweiten Anker umfasst, wobei die Spule
wahlweise mit einem ersten Signal oder einem zweiten Signal elektrisch
angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Signal derart
ist, dass bei einer Ansteuerung mit dem ersten Signal nur der erste
Anker betätigt
wird und dass das zweite Signal derart ist, dass bei einer Ansteuerung mit
dem zweiten Signal der erste Anker und der zweite Anker betätigt werden.
Dabei ist der Ausdruck „eine
Spule” vorzugsweise
so zu verstehen, dass genau ein unabhängiger Spulenstromkreis vorhanden
ist. Die Spule kann aus mehreren Einzelspulen bestehen, wobei jedoch
diese Einzelspulen nicht unabhängig
voneinander ansteuerbar sind. Vorteilhaft auf Grund einfachen Aufbaus
ist es, wenn lediglich ein Spulenstromkreis zum Aufbau eines Magnetfeldes zur
Betätigung
des ersten Ankers und des zweiten Ankers zur Verfügung steht.
Demgegenüber
ist die Anzahl der Anker nicht begrenzt, so dass auch ein dritter
Anker von dem Aktuator umfasst sein kann, wobei der dritte Anker
ebenfalls durch eine Bestrodung der Spule betätigbar ist. Die Möglichkeit
des Vorhandenseins eines dritten oder gar vierten oder weiterer
Anker gilt allgemein für
die Erfindung, so dass auch ohne besondere Hervorhebung alle in
der Anmeldung in Bezug auf die Anker genannten Merkmale auch auf
eine größere Anzahl
von Ankern analog anwendbar ist. Weiterhin ist durch die Erfindung umfasst,
dass ein Satz erster Anker und/oder ein Satz zweiter Anker vorhanden
sind, also mehrere erste Anker oder mehrere zweite Anker. Dies gilt
entsprechend für
dritte oder mehr Anker.
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Vorzugsweise
ist der Aktuator derart aufgebaut, dass zu einer Betätigung des
ersten Ankers eine geringere elektrische Energie über die
Spule aufgewendet werden muss, als zu einer Betätigung des zweiten Ankers.
Energie ist dabei vorzugsweise allgemein zu verstehen, so dass auch
die elektrische Leistung darunter fällt, wobei entscheidend ist,
dass zur Betätigung
des zweiten Ankers mehr Leistung oder Energie aufzuwenden ist als
zur Betätigung
nur des ersten Ankers. Dieses Merkmal ist analog auf einen dritten
Anker ausweitbar, dabei würde
zu einer Betätigung
des dritten Ankers vorzugsweise eine höhere elektrische Energie über die
Spule aufzuwenden sein als zu einer Betätigung des ersten Ankers und
des zweiten Ankers. Zusätzlich
können,
wie oben angemerkt, mehrere erste, zweite oder dritte Anker vorgesehen
sein, die jeweils bei einem bestimmten aufzuwendenden Energieniveau
durch die Spule bewegt werden können.
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Vorzugsweise
ist am ersten Anker ein erster Arbeitsspalt und am zweiten Anker
ein gegenüber dem
ersten Arbeitsspalt verschiedener zweiter Arbeitsspalt vorgesehen.
Vorzugsweise ist der zweite Arbeitsspalt größer. Auf diese Weise wird erreicht, dass
die Magnetkreise durch die Spule und den jeweiligen Anker unterschiedlich
sind, so dass die bei einer Bestromung der Spule auf die Anker ausgeübten Kräfte unterschiedlich
sind. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass bei einer Ansteuerung
der Spule entweder mit dem ersten Signal oder mit dem zweiten Signal
entweder nur der erste Anker bewegt wird oder beide Anker bewegt
werden. Dabei führt
ein größerer Arbeitsspalt
bei einem der beiden Anker und ansonsten gleichen oder symmetrischen
konstruktiven Randbedingungen dazu, dass für eine Bewegung dieses Ankers
eine höhere
elektrische Energie eingesetzt werden muss.
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Vorzugsweise
umfasst der Aktuator ein erstes Rückstellelement für den ersten
Anker und ein zweites Rückstellelement
für den
zweiten Anker, wobei das erste und das zweite Rückstellelement unterschiedliche
Federkonstanten aufweisen. Vorzugsweise ist die Federkonstante des
zweiten Rückstellelements
des zweiten Ankers größer. Auf
diese Weise wird erreicht, dass zur Betätigung des zweiten Ankers eine
höhere
elektrische Energie bzw. Leistung über die Spule aufgewendet werden
muss. Auf diese Weise kann durch eine geeignete Ausgestaltung des ersten
Signals und des zweiten Signals erreicht werden, dass je nach Ansteuerung
der Spule mit dem ersten Signal oder mit dem zweiten Signal nur
der erste Anker betätigt
wird oder beide Anker betätigt werden.
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Vorzugsweise
sind das erste Signal und das zweite Signal derart ausgestaltet,
dass es bei einer Ansteuerung der Spule mit dem ersten Signal zu
einer geringeren Energieaufnahme der Spule gegenüber einer Ansteuerung der Spule
mit dem zweiten Signal kommt. Auf diese Weise wird erreicht, dass
je nach Wahl des ersten Signals oder des zweiten Signals eine unterschiedliche
Kraft auf die Anker ausgeübt
wird.
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Vorzugsweise
sind das erste Signal und das zweite Signal pulsweitenmoduliert,
wobei die Pulsweite des ersten Signals kleiner ist als die Pulsweite des
zweiten Signals. Auf diese Weise wird erreicht, dass je nach Ansteuerung
mit dem ersten Signal oder mit dem zweiten Signal ein unterschiedliches
Maß an elektrischer
Energie der Spule zugeführt
wird und dementsprechend ein unterschiedlich starkes Magnetfeld
durch die Spule zur Betätigung
der Anker aufgebaut wird. Die Pulsweitenmodulation (PWM) erfolgt
dabei vorzugsweise durch Modulation eines Signals mit konstanter
maximaler Spannung. Dies macht die Ansteuerelektronik besonders
einfach und ausfallsicher.
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Vorzugsweise
umfassen das erste Signal und das zweite Signal jeweils einen Impuls
mit einer gleichen Spannung oder einem gleichen Strom für eine einmalige
Betätigung
zumindest des ersten Ankers, wobei die Dauer des Impulses des ersten
Signals größer ist
als die Dauer des Impulses des zweiten Signals. Im Gegensatz zu
einer pulsweitenmodulierten Ansteuerung wird bei dieser Ansteuerung
ein einziger Impuls verwendet, um den ersten Anker oder den ersten
Anker und den zweiten Anker zu betätigen. Dabei wird lediglich
die Dauer des Impulses bei dem zweiten Signal gegenüber dem
ersten Signal variiert. Durch einen längeren Impuls ist es möglich, der Spule
mehr Energie zuzuführen.
Der Impuls weist im Wesentlichen eine gleiche Spannung oder im Wesentlichen
einen gleichen Strom auf, d. h. dass der Impuls im Wesentlichen
rechteckförmig
ist. Es ist jedoch auch möglich,
dass der Impuls an einer Flanke oder an beiden Flanken abgeflacht
ist, um Leistungsspitzen in der Ansteuerungselektronik zu vermeiden.
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Vorzugsweise
umfassen das erste Signal und das zweite Signal jeweils einen Impuls
für eine einmalige
Betätigung
zumindest des ersten Ankers, wobei die Stromstärke des Impulses des ersten
Signals geringer ist als die Stromstärke des Impulses des zweiten
Signals. Auf diese Weise wird durch eine einfache Stromregelung
erreicht, dass das erste Signal und das zweite Signal zu einer unterschiedlichen Magnetkraft
führen,
so dass es möglich
ist, mit dem ersten Signal lediglich den ersten Anker zu betätigen und
mit dem zweiten Signal den ersten Anker und den zweiten Anker zu
betätigen.
Für alle
dargestellten Ausgestaltungen des Signals mit Pulsweitenmodulation,
unterschiedlicher Dauer eines Impulses oder einer unterschiedlichen
Stromstärke
eines Impulses, der von einer festgelegten Dauer oder von einer
variablen Dauer sein kann, gilt wie allgemein in dieser Anmeldung,
dass diese Merkmale auch analog an wendbar sind bei drei oder mehr
Ankern, welche zumindest teilweise voneinander unabhängig ansteuerbar
sein sollen.
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Vorzugsweise
ist der Aktuator Teil einer Einspritzvorrichtung. Vorzugsweise ist
der der erste Anker einem Luftsteller und/oder der zweite Anker
einer Kraftstoffpumpe zugeordnet. Die Einspritzvorrichtung ist vorzugsweise
eine Einspritzvorrichtung für
eine Brennkraftmaschine mit lediglich einem oder lediglich zwei
Brennräumen,
wie sie beispielsweise bei Krafträdern eingesetzt werden. Auf
diese Weise wird eine kompakte Einspritzvorrichtung erreicht, die
wenig Bauraum innerhalb des Zweirades einnimmt.
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Ein
weiterer unabhängiger
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, insbesondere ein Steuergerät oder eine
Brennkraftmaschine, die zur Durchführung eines Verfahrens in einer
der oben beschriebenen Ausgestaltungen eingerichtet ist.
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Ein
Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung eines solchen Verfahrens,
wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird, stellt einen weiteren
unabhängigen
Gegenstand der Erfindung dar.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Kleinmotors mit einer Einspritzvorrichtung,
die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren
betreibbar ist,
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2 eine
schematische Ansicht der Einspritzvorrichtung der 1,
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3 schematisch
ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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4a,
b, c schematisch den Verlauf von Ansteuersignalen gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung,
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5a,
b, c schematisch den Verlauf von Ansteuersignalen gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung,
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6a,
b, c schematisch den Verlauf von Ansteuersignalen gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung, und
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7a,
b, c schematisch den Verlauf von Ansteuersignalen gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine
Brennkraftmaschine bzw. ein Kleinmotor 1 mit einer Einspritzvorrichtung
beschrieben, die bzw. der mit einem erfindungsgemäßen Verfahren
betrieben werden kann. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die in den 1 und 2 gezeigte Anwendung
lediglich eine mögliche
Vorrichtung zeigt, mit welcher ein erfindungsgemäßes Verfahren angewendet werden
kann. Insbesondere ist es möglich,
das erfindungsgemäße Verfahren
auch bei anderen Stellern oder Einspritzvorrichtungen zu verwenden,
welche einen Aktuator mit einer Spule und mindestens zwei Ankern
umfassen. Allgemein ist die Erfindung bei Aktuatoren mit einer Spule,
welche einen ersten und einen zweiten und gegebenenfalls weitere
Anker betätigt,
vorteilhaft anwendbar.
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1 zeigt
schematisch den Aufbau des Kleinmotors 1, der ein Einspritzmodul 2,
einen Brennraum bzw. einen Zylinder 3, einen darin verschieblichen
Kolben 4, ein Steuergerät 5 und
einen Tank 6 umfasst. Der Tank 6 ist über eine
Kraftstoffzuleitung 6a mit dem Einspritzmodul 2 verbunden.
Von dem Einspritzmodul 2 führt eine Kraftstoffrückleitung 6b zum
Tank 6 zur Rückführung überschüssigen Kraftstoffs.
Wie aus der 1 schematisch ersichtlich ist, ist
der Tank 6 über
dem Einspritzmodul 2 angeordnet, so dass Kraftstoff durch
die Kraftstoffleitung 6a ohne die Notwendigkeit einer Pumpe
lediglich aufgrund der Schwerkraft zum Einspritzmodul 2 gelangt.
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Weiterhin
umfasst der Kleinmotor 1 eine Drosselklappe 7,
welche die Luftzufuhr in ein Saugrohr 8 beeinflusst. Am
Zylinder 3 sind außerdem
eine Zündkerze 9,
ein Einlassventil 10 und ein Auslassventil 11 angeordnet. Über eine
Bypassleitung 12 kann Luft vom Saugrohr 8 stromaufwärts der
Drosselklappe abgezweigt werden und zu einem in dem Einspritzmodul 2 integrierten
Luftsteller geführt
werden. Das stromabwärts
gelegene Ende oder der Auslass der Bypassleitung 12 ist
unmittelbar benachbart zu einem Injektor des Einspritzmoduls 2 angeordnet. Stromabwärts des
Auslassventils 11 ist eine Abgasleitung 13 angeordnet,
die über
einen Sauerstoffsensor 14 verfügt. Neben dem Sauerstoffsensor 14 ist
an dem Steuergerät 5 weiterhin
ein Kühlwassersensor 15,
ein Öltemperatursensor 16 und
ein Drosselklappenpositionssensor 17 verbunden. Außerdem ist
das Steuergerät
mit einem in Saugrohr 8 angeordneten Temperaturfühler und
einem im Saugrohr 8 angeordneten Drucksensor verbunden.
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Das
Einspritzmodul 2 wird im Folgenden im Zusammenhang mit
der 2 genauer beschrieben. Das Einspritzmodul 2 kann
mit einer Kraftstoffpumpe 20a, dem Druckregler 20b,
dem Injektor 20c und dem Luftsteller 20d besonders
kompakt aufgebaut werden. Es ist besonders für den Einsatz in Zweirädern oder
Rasenmähern
oder in ähnlichen
Maschinen interessant. Die Erfindung ist jedoch keinesfalls auf
die Steuerung von solchen Einspritzmodulen oder Einspritzvorrichtungen
beschränkt.
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Im
Zusammenhang mit der Erfindung ist besonders hervorzuheben, dass
ein gemeinsamer Aktuator die Kraftstoffpumpe 20a und den
Luftsteller 20d betätigt.
Hierzu umfasst der gemeinsame Aktuator eine Spule 21, einen
ersten Anker 22 und einen zweiten Anker 23a. Der
erste Anker 22 ist mit dem Luftsteller 20d verbunden,
der ein Ventilglied 22a umfasst, das an einem Ventilsitz 12a der
Bypassleitung 12 dieselbe freigeben oder verschließen kann.
Der ersten Anker 22 wird bei abgeschalteter Spule durch eine
Rückstellfeder 28 gehalten.
Der zweite Anker 23a betätigt die Kraftstoffpumpe 20a,
wobei der zweite Anker 23a integral mit dem Kolben 23 der
Kraftstoffpumpe 20a ausgeführt ist. Am zweiten Anker 23a stützt sich
eine zweite Rückstellfeder 24 ab.
Die zweite Rückstellfeder 24 stellt
dabei ein zweites Rückstellelement
für die
Rückstellung
des zweiten Ankers 23a dar. Ebenso stellt die erste Rückstellfeder 28 das
erste Rückstellelement
für den
ersten Anker 22 dar. Weiterhin umfasst das Einspritzmodul 2 ein
mehrteiliges Gehäuse 25,
umfassend ein erstes Gehäuseteil 25a, ein
zweites Gehäuseteil 25b,
ein drittes Gehäuseteil 25c und
ein viertes Gehäuseteil 25d.
Das vierte Gehäuseteil 25d ist
zwischen der Kraftstoffpumpe 20a und dem Luftsteller 20d angeordnet
und weist eine im Wesentlichen topfförmige Form und an einem inneren
Bodenbereich zusätzlich
einen Anschlag 26 auf. Der Anschlag 26 ist fest
am inneren Boden des vierten Gehäuseteils 25d befestigt
und dient als Anschlag für
den zweiten Anker 23a. Die erste Rückstellfeder 28 ist
an einer äußeren Grundfläche des vierten
Gehäuseteils 25d angeordnet
und stützt
sich dort ab. Auf diese Weise ist das vierte Gehäuseteil 25d innerhalb
der Spule 21 ortsfest angeordnet und über eine Hülse 34 mit dem zweiten
Gehäuseteil 25b verbunden.
In dem zweiten Gehäuseteil 25b sind
Anschlüsse
für die
Kraftstoffzuleitung 6a sowie für die Kraftstoffrückleitung 6b angeordnet,
wobei die Kraftstoffzuleitung 6a in einen Ansaugbereich 32 mündet und
die Kraftstoffrückleitung 6b Kraftstoff
aus einem Rücklaufbereich 33, 40 abführt.
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Der
dritte Gehäuseteil 25c ist
ebenfalls im Wesentlichen topfförmig
ausgebildet und bildet einen Teil der Kraftstoffpumpe 20a,
wobei der dritte Gehäuseteil 25c eine
Pumpkammer 27 definiert, in der ein erstes Rückschlagventil 29,
ein zweites Rückschlagventil 30 und
ein drittes Rückschlagventil 31 angeordnet
sind. Das erste Rückschlagventil 29 verwendet den
Ansaugbereich 32 mit der Pumpkammer 27, das zweite
Rückschlagventil 30 verbindet
die Pumpkammer mit einer Kammer in dem Injektor 20c und
das dritte Rückschlagventil
verbindet die Pumpkammer 27 mit dem Rücklaufbereich 33 und
bildet so den Druckregler 20b aus, dessen Aufgabe es ist,
einen gegebenenfalls in der Pumpkammer 27 entstehenden Überdruck
abzubauen. Das zweite Rückschlagventil 30 ist
aufgebaut, so dass es sich bei einem vorbestimmten Druck in der
Pumpkammer 27 öffnet,
um Kraftstoff zum Injektor 20c zu leiten. Der Injektor 20c öffnet bei
einem vorbestimmten Druck gegen eine Rückstellkraft einer Feder und
spritzt dabei Kraftstoff in das Saugrohr 8 ein. Dem ersten
Anker 22 ist ein erster Arbeitsspalt S1 und dem zweiten
Anker 23a ein zweiter Arbeitsspalt S2 zugeordnet. Der erste
Arbeitsspalt S1 wird durch eine zwischen einem Gehäuse des
Luftstellers 20d und dem Gehäusebauteil 25d angeordneten
Unterlegscheibe 35 definiert. An der Innenseiten der Unterlegscheibe 35 ist
eine O-Ring-Dichtung 36 vorgesehen, welche den Luftsteller 20d abdichtet.
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Im
Nachfolgenden wird die Arbeitsweise des Einspritzmoduls 2 dargestellt.
Die Ansaugphase der Kraftstoffpumpe 20a ist dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Rückstellelement 24 den
zweiten Anker 23a verschiebt, wobei das erste Rückschlagventil 29 geöffnet wird
und das zweite und das dritte Rückschlagventil 30 und 31 geschlossen
werden, so dass Kraftstoff in die Pumpkammer 27 strömt. Anschließend erfolgt
mit einer Bestromung der Spule 21 eine Betätigung des
Ankers 23a entgegen der Kraft des zweiten Rückstellelements 24 in
Richtung des Pfeiles A. Durch den in der Pumpkammer 27 aufgebauten
Druck schließt
das erste Rückschlagventil 29. Ab
einem bestimmten Druck in der Pumpkammer 27 öffnet das
zweite Rückschlagventil 30,
so dass Kraftstoff zum Injektor 20c strömt und von dort eingespritzt
werden kann. Gleichzeitig wird durch die Bestromung der Spule 21 der
erste Anker 22 betätigt,
so dass der Luftsteller 20d öffnet. Dabei strömt Luft durch
die Bypassleitung 12.
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Um
auch in Phasen, bei denen nicht eine Betätigung des zweiten Ankers 23a gewünscht ist,
eine Öffnung
des Luftstellers 20d zu erreichen, wird das nachfolgend
beschriebene erfindungsgemäße Verfahren
angewendet. Eine solche Betriebsweise kann zur Verbrauchs- oder
Leistungs-Optimierung eingesetzt werden. Ein weiteres Ziel für eine solche
Maßnahme
kann eine Verringerung von Schadstoffen im Abgas sein.
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In
der 3 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens
gezeigt, wobei lediglich die Ansteuerung der Spule 21 durch
das Steuergerät 5 gezeigt
ist. Allgemein wird bei der Beschreibung der 3 bis 7 auf die Beschreibung der 1 und 2 Bezug
genommen. In der Regel steuert das Steuergerät 5 weitaus mehr Vorgänge des
Einspritzmoduls 2 als die hier besonders hervorgehobene
erfindungsgemäße Ansteuerung
der Spule 21.
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Der
erfindungsgemäße Verfahrensabschnitt beginnt
mit einem Schritt 51. Anschließend wird in einem Schritt 52 ermittelt,
ob die Kraftstoffpumpe 20a und der Luftsteller 20d betätigt werden
sollen oder ob lediglich der Luftsteller 20d betätigt werden
soll, beispielsweise weil keine Zuführung von zusätzlichem Kraftstoff
in das Saugrohr 8 erwünscht
ist. Eine solche Vorgabe wird durch andere Routinen des Steuergeräts 5 vorgegeben.
Ist eine Ansteuerung lediglich des Luftstellers 20d vorgesehen,
so springt das Verfahren nach dem Schritt 52 zu einem Schritt 53,
in dem die Spule 21 mit einem ersten Signal elektrisch angesteuert
wird. Dabei wird die Spule 21 so bestromt, dass lediglich
der erste Anker 22 betätigt
wird. Dabei nutzt das erfindungsgemäße Verfahren den Aufbau der
Einspritzvorrichtung, insbesondere den konstruktiven Aufbau im Zusammenhang
mit den beiden Ankern und der Lagerung der Anker aus. So ist für eine Betätigung des
ersten Ankers 22 eine geringere magnetische Energie bzw.
Magnetkraft notwendig als zur Betätigung des zweiten Ankers 23a. Dies
wird erreicht, da der Luftspalt S1 kleiner ist als der Luftspalt
S2 und außerdem
die Federkonstante der ersten Rückstellfeder 28 kleiner
ist als die Federkonstante der zweiten Rückstellfeder 24. Auf
diese Weise wird ermöglicht,
dass mit einem für
die Betätigung
des ersten Ankers 22 ausreichenden aber für eine Betätigung des
zweiten Ankers 23a nicht ausreichenden Signals eine Betätigung lediglich
des ersten Ankers 22 erreicht wird. Dabei bedeutet „ausreichend” oder „nicht
ausreichend” dass
die durch die Ansteuerung der Spule 21 mit dem ersten Signal
aufgebaute Magnetkraft ausreicht oder eben nicht ausreicht, um den
jeweiligen Anker zu betätigen.
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Stellt
das Verfahren im Schritt 52 hingegen fest, dass eine Betätigung sowohl
des Luftstellers 20d als auch der Kraftstoffpumpe 20a gefordert
ist, so springt das Verfahren zu einem Schritt 54, in welchem
die Spule 21 mit einem zweiten Signal elektrisch angesteuert
wird, das zu einer höheren
Magnetkraft der Spule 21 führt, so dass der erste Anker 22 und
der zweite Anker 23a betätigt werden. Zu möglichen
typischen, erfindungsgemäßen Ausgestaltungen
des ersten Signals und des zweiten Signals wird auf die Beschreibungen
im Zusammenhang mit den 3 bis 7 verwiesen.
Dabei sind verschiedene Möglichkeiten
denkbar, mit denen erreicht wird, dass durch die Spule 21 bei
Ansteuerung mit dem ersten Signal ein magnetisches Feld aufgebaut
wird, durch welches lediglich der erste Anker 22 betätigt wird,
und bei Ansteuerung mit dem zweiten Signal ein magnetisches Feld
durch die Spule 21 aufgebaut wird, das eine Betätigung des
ersten Ankers 22 und des zweiten Ankers 23a bewirkt.
Der in 3 dargestellte Verfahrensabschnitt endet in einem
Schritt 55, in welchem das Steuerverfahren des Steuergeräts 5 wieder
in eine übergeordnete
Routine zurückspringt.
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In
der 4a ist eine Signalfolge dargestellt, mit welcher
die Spule 21 erfindungsgemäß angesteuert wird. Das in
der 4a dargestellte Signal ist ein Pulsweitenmoduliertes
Signal. Das Signal der 4a umfasst Impulse mit lediglich
zwei definierten Pulsweiten, nämlich
W1 und W2. In der 4b ist ein Detail des Signals
der 4a einzeln dargestellt, wobei in der 4b eine
Ansteuerung der Spule 21 mit einem Pulsweitenmodulierten
Signal mit der Pulsweite W1 dargestellt ist. In der 4c ist
ein anderes Detail des Signals der 4a dargestellt,
wobei in der 4c ein Pulsweitenmoduliertes
Signal mit einer gegenüber
der Pulsweite W1 breiteren Pulsweite W2 dargestellt ist. Dies führt dazu,
dass bei einer Ansteuerung mit dem Signal der 4c der
Spule 21 mehr elektrische Energie zugeführt wird im Vergleich zu einer
Ansteue rung mit dem in der 4b gezeigten
Signal, so dass durch die Spule 21 eine größere Magnetkraft
aufgebaut wird. Auf diese Weise wird bewirkt, dass bei einer Ansteuerung
der Spule 21 mit einem Signal entsprechend der 4b lediglich
der erste Anker 22 betätigt
wird und bei einer Ansteuerung der Spule 21 mit einem Signal
entsprechend der 4c der erste Anker 22 und
der zweite Anker 23a betätigt werden. Das in der 4a dargestellte
Signal bewirkt eine Folge von Betätigungen beider Anker 22 und 23a,
wobei zu Beginn kein Anker betätigt
wird, nachfolgend lediglich der erste Anker 22 betätigt wird,
nachfolgend wiederum wieder kein Anker betätigt wird und darauf folgend
beide Anker 22 und 23a betätigt werden. Nachfolgend wird
die Spule 21 weiterhin mit verschiedenen Signalen angesteuert,
die jedoch nicht näher
erläutert
werden, da sich die Wirkung aus dem bisher geschilderten analog
ergibt.
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Für den hier
nicht dargestellten aber von der Erfindung umfassten Fall, dass
der elektromagnetische Aktuator drei Anker umfasst, die durch eine Spule
betätigt
werden, sind weitere Differenzierungen möglich. So könnte in diesem Fall mit Impulsen mit
einer Impulsweite = W1 nur ein erster Anker betätigt werden, Impulse mit einer
Pulsweite gleich W2, wobei W2 wiederum größer W1, würde zu einer Betätigung des
ersten Ankers und eines zweiten Ankers und eventuell eines dritten
Ankers führen.
Alternativ könnte
auch vorgesehen sein, dass eine Ansteuerung mit einer Impulsweise
größer W2,
d. h. mit einer Impulsweite gleich W3 größer W2 eine Betätigung des
ersten Ankers und des zweiten Ankers und des dritten Ankers bewirken
würde.
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Die 5a zeigt
ein weiteres erfindungsgemäßes Ansteuersignal.
Das Signal besteht aus einer Sequenz von Impulsen mit konstanter
Spannung, jedoch unterschiedlicher zeitlicher Impulsdauer. In den 5b und
c sind zwei verschiedene Impulse mit verschiedener Impulsdauer gezeigt.
Dabei ist in der 5b ein Impuls mit der Impulsdauer
T1 gezeigt. In der 5c ist ein Impuls mit derselben
Spannung aber mit einer längeren
Zeitdauer T2 gezeigt. Bei der Ansteuerung der Spule 21 bewirkt
eine Ansteuerung mit einem Impuls T1 entsprechend der Darstellung
in der 5b eine Betätigung nur des ersten Ankers 22,
wobei der zweite Anker 23a nicht betätigt wird. Bei einer längeren Impulsdauer
als T1, so beispielsweise bei einer Impulsdauer T2 (5c)
wird nicht nur der erste Anker 22 betätigt, vielmehr reicht die aufgebaute
Magnetkraft auch aus, um den zweiten Anker 23a zu betätigen. In
der 5a sind verschiedene Impulse mit verschiedener
Impulsdauer dargestellt, wobei die kurzen Impulse (Dauer T1) nur
zu einer Betätigung
des ersten Ankers 22 führen
und alle Impulse, die länger
sind, zu einer Betätigung
des ersten Ankers 22 und des zweiten Ankers 23a führen.
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Wie
oben im Zusammenhang mit den 4a, b
und c beschrieben, ist es auch möglich,
einen Aktuator mit einer Spule und drei Ankern mit einem Signal
entsprechend der 5a differenziert anzusteuern.
Dabei ist der besonders lange Impuls, der etwa in der Mitte der 5a dargestellt
ist, geeignet, um eine noch größere Magnetkraft
durch die Spule aufzubauen als dies durch einen Impuls mit der Impulsdauer
T2 geschieht, um einen dritten Anker zusätzlich zu betätigen. Bei
Vorhandensein eines dritten Ankers, der eine größere Magnetkraft zur Betätigung benötigt als
der zweite Anker, kann mit der Ansteuerung eine Entscheidung darüber getroffen werden,
ob der erste Anker alleine, der erste und der zweite Anker oder
der erste Anker, der zweite Anker und der dritte Anker zusammen
angesteuert werden sollen.
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In
den 6a, b und c ist eine Ansteuerung mit einer Sequenz
von Impulsen konstanter Stromstärke
aber unterschiedlicher zeitlicher Impulsdauer gezeigt. Wie im Zusammenhang
mit den 5a, b und c beschrieben, bewirken
auch diese unterschiedlichen Impulse unterschiedliche Ankerbetätigungen. Im
Rahmen der Erfindung ist es möglich,
dass Impulse einen vom idealen rechteckförmigen Verlauf abweichenden
Verlauf aufweisen, beispielsweise wie in den 6a, b
und c gezeigt wird, mit einem zu Beginn und Ende asymptotischen
Verlauf. Dies gilt analog für
die Impulse mit konstanter Spannung der 5a, b
und c.
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In
den 7a, b und c sind Ansteuersignale gezeigt, bei
denen Stromimpulse unterschiedlicher Stromstärke und eventuell auch unterschiedlicher zeitlicher
Impulsdauer verwendet werden. So ist nicht nur eine Variation der
Stromstärke
oder der Impulsdauer möglich,
die von der Spule 21 aufgebaute Magnetkraft kann auch durch
eine Variation beider Größen, also
der Stromstärke
und der Impulsdauer variiert werden. Auf diese Weise ist ebenfalls
eine Ansteuerung der Anker 22 und 23a derart möglich, dass nur
der erste Anker 22 oder beide Anker 22 und 23a angesteuert
werden.
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Mit
dem Signal, das in der 7a gezeigt ist, ist es außerdem möglich, auch
einen Aktuator mit mehr als zwei Ankern, welche durch eine Spule
betätigt
werden, differenziert anzusteuern. Dabei wird wiederum analog zu
dem Aufbau mit zwei Ankern ausge nützt, dass zur Ansteuerung verschiedener
Anker verschiedene Magnetkräfte
notwendig sind, soweit der Aktuator entsprechend konstruktiv ausgelegt ist.
Wie bei allen Ausführungsformen
kann auch bei dieser typischen Ausführungsform ein dritter Anker oder
noch mehr Anker vorgesehen werden, welche analog erfindungsgemäß angesteuert
werden.