DE102009029549A1 - Method for determining a time - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Zeitpunkts, zu dem eine in einem Einspritzventil angeordnete Düsennadel eine Bewegungsänderung ausführt, bei dem in einem Steuerraum des Einspritzventils eine Größe, die über einen Verlauf eines in dem Steuerraum herrschenden Drucks (40) Auskunft gibt, mit einem Sensor direkt gemessen wird, wobei aus der Größe für den Verlauf des Drucks (40) ermittelt wird, für welchen Zeitpunkt der Verlauf ein Extremum aufweist, und wobei dieser Zeitpunkt als Zeitpunkt der Bewegungsänderung identifiziert wird.The invention relates to a method for determining a point in time at which a nozzle needle arranged in an injection valve executes a change in movement, in which in a control chamber of the injection valve a variable that provides information about a profile of a pressure (40) prevailing in the control chamber with a Sensor is measured directly, the size for the course of the pressure (40) being used to determine the time at which the course has an extremum, and this time is identified as the time of the change in movement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Bestimmen eines Zeitpunkts, zu dem eine in einem Einspritzventil angeordnete Düsennadel eine Bewegungsänderung ausführt.The invention relates to a method and an arrangement for determining a time point at which a nozzle needle arranged in an injection valve makes a change in movement.

Stand der TechnikState of the art

Bei Kraftstoffinjektoren bzw. -einspritzdüsen beeinflusst neben dem Einspritzdruck die Öffnungsdauer einer Düsennadel eine eingespritzte Kraftstoffmenge. Diese Öffnungsdauer ergibt sich indirekt aus der Ansteuerdauer bzw. Bestromungsdauer des mit dem Kraftstoffinjektor zusammenwirkenden Aktors, bspw. eines Magnet- oder Piezoaktors, und dem dynamischen Verhalten einer Hochdruckhydraulik der Einspritzdüse.In the case of fuel injectors or injection nozzles, in addition to the injection pressure, the opening duration of a nozzle needle influences an injected fuel quantity. This opening duration results indirectly from the activation duration or energization duration of the actuator interacting with the fuel injector, for example a magnetic or piezoactuator, and the dynamic behavior of a high-pressure hydraulic system of the injection nozzle.

Weiterhin ist in Common-Rail-Injektoren für die Diesel-Einspritzung ein durch den Aktor betätigtes Schaltventil als Servoventil ausgebildet. Dieses steuert zunächst eine nachgeschaltete Hochdruckhydraulik an, die dann wiederum die Öffnungs- und Schließbewegung der Düsennadel steuert. Bei derartigen Injektoren wird die Öffnungsdauer der Düsennadel zusätzlich durch das dynamische Verhalten der Hochdruckhydraulik beeinflusst. Die eingespritze Kraftstoffmenge ist aber auch hier von der Öffnungsdauer der Düsennadel abhängig. Innerhalb einer Schaltkette vom Aktor über das Servoventil und der Hochdruckhydraulik bis zur Düsennadel kann es durch unvermeidliche Streuungen von Bauteileigenschaften sowie durch variable Randbedingungen während des Betriebs zu Abweichungen kommen, wodurch sich der Öffnungs- und Schließzeitpunkt der Düsennadel verändern. So ist als eine Einflussgröße der Verschleiß der Bauteile zu nennen, aber auch Fertigungstoleranzen sowie Druckwellen innerhalb des Einspritzsystems usw. können die Funktion beeinflussen.Furthermore, in common-rail injectors for the diesel injection actuated by the actuator switching valve is designed as a servo valve. This first controls a downstream high-pressure hydraulics, which in turn controls the opening and closing movement of the nozzle needle. In such injectors, the opening duration of the nozzle needle is additionally influenced by the dynamic behavior of the high-pressure hydraulics. The injected fuel quantity is also dependent on the opening duration of the nozzle needle. Within a switching chain from the actuator via the servo valve and the high-pressure hydraulics to the nozzle needle, deviations from component properties and variable boundary conditions during operation can lead to deviations, which changes the opening and closing time of the nozzle needle. So is to be mentioned as an influence of the wear of the components, but also manufacturing tolerances and pressure waves within the injection system, etc., can affect the function.

Für die Erkennung des Schließzeitpunkts, wie bspw. von Magnetventilen oder dem genannten Servoventil, sind verschiedene Methoden bekannt, die in den Druckschriften DE 38 43 138 A1 oder DE 36 09 599 A1 beschrieben sind. Der in diesen Druckschriften beschriebene Stand der Technik basiert auf dem Effekt, dass der Anker bei Erreichen seiner Schließstellung durch Kollision mit einem Anschlag abgebremst wird und dass sich diese üblicherweise schlagartige Geschwindigkeitsänderung des Ankers in einer ebenfalls schlagartigen Änderung des Stromgradienten bei eingeprägter Spulenspannung oder in einer schlagartigen Änderung der Spulenspannung bei eingeprägtem Spulenstrom widerspiegelt. Über die Erkennung des Schließzeitpunkts des Ventils lassen sich hier jedoch keine Fehler und Streuungen innerhalb der Hochdruckhydraulik erkennen.For the detection of the closing time, such as. By solenoid valves or said servo valve, various methods are known in the publications DE 38 43 138 A1 or DE 36 09 599 A1 are described. The prior art described in these documents is based on the effect that the armature is decelerated upon reaching its closed position by collision with a stop and that this usually sudden change in speed of the armature in a likewise abrupt change in the current gradient with impressed coil voltage or in a sudden Changes in the coil voltage reflected with impressed coil current. By detecting the closing time of the valve, however, no errors and variations within the high-pressure hydraulics can be detected.

Ein weiterer Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine wird in der Druckschrift DE 10 2007 008 617 A1 beschrieben. Dieser Injektor weist einen Sensor zur Detektierung der Öffnungsbewegung und/oder der Schließbewegung einer Düsennadel auf, der als piezoelektrischer oder mikromechanischer Beschleunigungssensor ausgebildet ist. Der Sensor ist bevorzugt im Bereich des Injektorkopfs parallel oder quer zur Längsachse des Injektors angeordnet. Von besonderem Vorteil ist es, wenn der mindestens eine Sensor des Sensormoduls nicht unmittelbaren Kontakt zu dem unter Hochdruck stehenden Kraftstoff, bspw. im Injektorzulauf und/oder Druckraum des Injektors, hat, und die Messung durch den Injektorkörper und/oder den Düsenkörper und/oder den Injektorstecker hindurch erfolgt. Hierdurch können Hochdruckdichtigkeitsprobleme sowie Hochdruckfestigkeitsprobleme der Injektorkonstruktion vermieden werden. Etwaige Verzögerungen bei der Detektierung der sich zeitlich ändernden Betriebsparameter können ebenfalls kompensiert werden.Another injector for injecting fuel in a combustion chamber of an internal combustion engine is described in the document DE 10 2007 008 617 A1 described. This injector has a sensor for detecting the opening movement and / or the closing movement of a nozzle needle, which is designed as a piezoelectric or micromechanical acceleration sensor. The sensor is preferably arranged in the region of the injector head parallel or transverse to the longitudinal axis of the injector. It is particularly advantageous if the at least one sensor of the sensor module does not have direct contact with the high-pressure fuel, for example in the injector inlet and / or pressure chamber of the injector, and the measurement by the injector body and / or the nozzle body and / or through the injector plug. As a result, high-pressure tightness problems and high-pressure strength problems of the injector design can be avoided. Any delays in detecting the time-varying operating parameters can also be compensated.

Ein Verfahren zum Ermitteln einer vorgegebenen Position eines Ankers in einem Magnetventil ist in der Druckschrift DE 10 2007 031 552 A1 beschrieben. Dabei ist der Anker durch Reduzieren eines Stromes durch eine Magnetspule des Magnetventils mit einer Ausgangsstromstärke aus einer vorgegebenen Ausgangsposition in die vorgegebene Position überführbar.A method for determining a predetermined position of an armature in a solenoid valve is in the document DE 10 2007 031 552 A1 described. In this case, the armature can be converted by reducing a current through a solenoid of the solenoid valve with an output current from a predetermined starting position in the predetermined position.

Ein Erkennen eines Zeitpunkts, zu dem der Anker eine bestimmte Position einnimmt, kann anhand des zeitlichen Verlaufs der gemessenen Stromstärke des Stroms durch die Magnetspule während der vorgegebenen Zeitdauer erfolgen.A detection of a time at which the armature occupies a certain position, can be based on the time course of the measured current intensity of the current through the magnetic coil during the predetermined period of time.

Bei Common-Rail-Injektoren mit Servo-Ventil und nachgeschalteter Hochdruckhydraulik können sich während des Betriebs noch eine Reihe weiterer Einflüsse ergeben, die in der Schaltkette Ungenauigkeiten erzeugen. So wird durch einen Düsensitzverschleiß typischerweise der Öffnungszeitpunkt und die Öffnungsflugphase der Düsennadel bei unveränderter Funktion des Servoventils und der Hochdruckhydraulik verändert. Wenn z. B. die Düsennadel später oder langsamer aus dem Düsensitz abhebt, wird sie zum Umkehrzeitpunkt, wenn das Servoventil wieder schließt, einen kleineren Hub ausgeführt haben. Folglich wird sie beim Schließen den Düsensitz zwangsläufig auch früher erreichen. Somit ergibt sich aus einem verzögerten Öffnen der Nadel auch ein verfrühtes Schließen. Da die eingespritzte Kraftstoffmenge direkt von der Öffnungsdauer der Nadel abhängt, kommt es somit zu deutlichen Einflüssen einer eingespritzten Kraftstoffmenge. Der Einfluss von Druckwellen auf die eingespritzte Kraftstoffmenge basiert zumindest teilweise auf einem geänderten Öffnungszeitpunkt der Düsennadel. Einen weiteren Einfluss hat der während der Einspritzung zur Verfügung stehende Einspritzdruck.In common-rail injectors with servo-valve and downstream high-pressure hydraulics, a number of other influences can occur during operation that generate inaccuracies in the switching chain. Thus, a nozzle seat wear typically changes the opening timing and opening phase of the nozzle needle with the servo valve and high pressure hydraulics unchanged. If z. B. lifts the nozzle needle later or slower from the nozzle seat, it is at the time of reversal, when the servo valve closes again, have performed a smaller stroke. Consequently, when closing, it will inevitably reach the nozzle seat sooner. Thus, a delayed opening of the needle also results in premature closure. Since the injected fuel quantity depends directly on the opening duration of the needle, there is thus significant influence of an injected fuel quantity. The influence of pressure waves on the injected fuel quantity is based at least in part on one changed opening time of the nozzle needle. Another influence is the injection pressure available during injection.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren und eine Anordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.Against this background, a method and an arrangement with the features of the independent claims are presented. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description.

Mit der Erfindung kann durch qualitative Sensierung des Drucks im Steuerraum der Schließzeitpunkt der Düsennadel des Einspritzventils detektiert werden.With the invention, the closing time of the nozzle needle of the injection valve can be detected by qualitative sensing of the pressure in the control chamber.

Bei einer möglichen Umsetzung der Erfindung ergibt sich, dass eine eingespritzte Kraftstoffmenge genau ermittelt werden kann, da nicht nur die Ungenauigkeiten des Servoventils sondern der gesamten Schaltkette des Einspritzventils bzw. Injektors korrigiert werden können. Es ist möglich, die Exemplarstreuungen gleichartiger Einspritzventile auszugleichen ebenso deren Drift über die Lebensdauer sowie den Einfluss variabler Randbedingungen, wie z. B. Druckschwingungen in der Leitung. Das Verfahren ist in einfacher Weise umzusetzen, da das Wirkprinzip der Erfindung typischerweise auf einer rein qualitativen Merkmalsdetektion basiert, mit deren Hilfe sowohl das Öffnen als auch das Schließen der Düsennadel detektiert werden können. Die Erfindung ist für Injektoren mit Magnetventilen und mit Piezostellern anwendbar.In one possible implementation of the invention, it can be determined that an injected fuel quantity can be accurately determined, since not only the inaccuracies of the servo valve but of the entire switching chain of the injection valve or injector can be corrected. It is possible to compensate for the example scattering of similar injection valves as well as their drift over the life and the influence of variable boundary conditions, such. B. pressure oscillations in the line. The method can be implemented in a simple manner, since the operating principle of the invention is typically based on purely qualitative feature detection, by means of which both the opening and the closing of the nozzle needle can be detected. The invention is applicable to injectors with solenoid valves and piezo actuators.

Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, in einem Verlauf des Drucks innerhalb des Steuerraums mindestens ein Extremum, d. h. ein Minimum und/oder ein Maximum, zu bestimmen. Üblicherweise ist der Verlauf des Drucks proportional zu der an dem Piezoelement anliegenden Spannung. Folglich tritt das zu bestimmende Extremum auch an einer Nullstelle bzw. einem Nulldurchgang eines Druckgradienten und somit der ersten zeitlichen Ableitung des Verlaufs des Drucks auf. Der Druckgradient ist in der Regel proportional zu dem durch ein Piezoelement fließenden Strom.In the context of the invention, it is provided that in a course of the pressure within the control space at least one extremum, d. H. a minimum and / or a maximum. Usually, the course of the pressure is proportional to the voltage applied to the piezoelectric element. Consequently, the extremum to be determined also occurs at a zero point or a zero crossing of a pressure gradient and thus the first time derivative of the course of the pressure. The pressure gradient is usually proportional to the current flowing through a piezoelectric element.

Die beschriebene Anordnung ist dazu ausgebildet, sämtliche Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen Komponenten der Anordnung durchgeführt werden. Weiterhin können Funktionen der Anordnung oder Funktionen von einzelnen Komponenten der Anordnung als Schritte des Verfahrens umgesetzt werden. Außerdem ist es möglich, dass Schritte des Verfahrens als Funktionen einzelner Komponenten der Anordnung oder der gesamten Anordnung realisiert werden.The arrangement described is designed to carry out all the steps of the presented method. In this case, individual steps of this method can also be carried out by individual components of the arrangement. Furthermore, functions of the arrangement or functions of individual components of the arrangement can be implemented as steps of the method. In addition, it is possible that steps of the method may be realized as functions of individual components of the device or the entire device.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt in schematischer Darstellung einer Schnittansicht durch einen Magnetventil-Injektor. 1 shows a schematic representation of a sectional view through a solenoid valve injector.

2 zeigt in schematischer Darstellung einen Steuerraum des Magnetventil Injektors aus 1. 2 shows a schematic representation of a control chamber of the solenoid valve injector 1 ,

3 zeigt Diagramme zu Betriebsparametern eines Injektors. 3 shows diagrams of operating parameters of an injector.

4 zeig in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung. 4 show a schematic representation of an embodiment of an arrangement according to the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.

Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.The figures are described in a coherent and comprehensive manner, like reference numerals designate like components.

1 zeigt ein schematisches Schnittbild durch ein als Magnetventil-Injektor ausgebildetes Einspritzventil 2. Dieses Einspritzventil 2 umfasst einen Injektorkörper 4, in dem ein Ventilkolben 6 angeordnet ist, der an einem oberen Ende in einem Ventilstück 8 geführt ist und dessen unteres Ende sich in Richtung einer Düse 10 erstreckt. Eine Düsennadel 11 ist mit dem Ventilkolben 6 verbunden und innerhalb der Düse 10 angeordnet. Außerdem ist der Ventilkolben 6 mit einer Hochdruckbohrung 12 und einer Rücklaufbohrung 14 verbunden. An einem oberen Ende des Einspritzventils 2 sind ein Magnetkopf 16, eine Ankergruppe 18 und ein Rücklauf 20 angeordnet. Das Einspritzventil 2 ist weiterhin über einen elektrischen Anschluss 22 mit einer elektrischen Energiequelle und über einen Hochdruck- bzw. HD-Anschluss 23, der einen Stabfilter umfasst, mit einer Kraftstoffzuleitung verbunden. 1 zeigt auch einen Steuerraum 24 des Einspritzventils 2. 1 shows a schematic sectional view through an injection valve designed as a solenoid valve injector 2 , This injector 2 includes an injector body 4 in which a valve piston 6 is arranged, which at an upper end in a valve piece 8th is guided and the lower end in the direction of a nozzle 10 extends. A nozzle needle 11 is with the valve piston 6 connected and inside the nozzle 10 arranged. In addition, the valve piston 6 with a high pressure bore 12 and a return bore 14 connected. At an upper end of the injector 2 are a magnetic head 16 , an anchor group 18 and a return 20 arranged. The injection valve 2 is still via an electrical connection 22 with an electric power source and a high-pressure or high-pressure connection 23 comprising a rod filter connected to a fuel supply line. 1 also shows a control room 24 of the injection valve 2 ,

Bei Betrieb des Einspritzventils 2 ist vorgesehen, dass der Magnetkopf 16 bestromt wird, wodurch die Ankergruppe 18 zum Magnetkopf hin bewegt wird. Dadurch öffnet sich die Verbindung zwischen dem Steuerraum 24 oberhalb des Ventilkolbens 6 und dem Rücklauf 20. Dies löst ein Absinken des Drucks im Steuerraum 24 und damit eine Öffnungsbewegung des Verbunds aus Ventilkolben 6 und Düsennadel 11 aus. Durch das Öffnen der Düsennadel 11 wird die Verbindung zwischen der Hochdruckbohrung 12 und den Spritzlöchern der Düse 10 hergestellt, wodurch Kraftstoff zur Düse 10 gefördert und in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors eingespritzt wird.During operation of the injector 2 is provided that the magnetic head 16 energized, causing the anchor group 18 is moved towards the magnetic head. This opens the connection between the control room 24 above the valve piston 6 and the return 20 , This triggers a drop in pressure in the control room 24 and thus an opening movement of the composite of valve piston 6 and nozzle needle 11 out. By opening the nozzle needle 11 becomes the connection between the high pressure bore 12 and the spray holes of the nozzle 10 manufactured, whereby fuel to the nozzle 10 promoted and injected in a cylinder of an internal combustion engine.

Details eines derartigen Einspritzventils 2 bzw. Injektors sind in 2 schematisch dargestellt. Neben dem Ventilkolben 6 und dem Ventilstück 8, dass den Ventilkolben 6 umgibt, ist in 2 ein Steuerraum 24 dargestellt, der von einer Innenwandung des Ventilstücks 8 und dem innerhalb des Ventilstücks 8 angeordneten Ventilkolben 6 begrenzt ist.Details of such an injection valve 2 or injectors are in 2 shown schematically. Next to the valve piston 6 and the valve piece 8th that the valve piston 6 surrounds is in 2 a control room 24 represented by an inner wall of the valve piece 8th and within the valve piece 8th arranged valve piston 6 is limited.

2 zeigt den Steuerraum 24 des Einspritzventils 2 im Ruhezustand. Der Steuerraum 24 ist über eine Zulaufdrossel 26 mit dem Hochdruck-Anschluss zur Bereitstellung von Kraftstoff, der unter Raildruck steht, und über eine schaltbare Ablaufdrossel 28 mit dem Rücklauf 20 des Einspritzventils 2 verbunden. Der Durchfluss durch die Ablaufdrossel 28 ist im Ruhezustand durch ein hier nicht gezeigtes Schaltventil blockiert und wird durch Aktivierung des Schaltventils freigegeben. Der Druck innerhalb des Steuerraums 24 bewirkt eine nach unten, also in Schließrichtung der Düsennadel 11, gerichtete Kraft auf den Ventilkolben 6, der diese Kraft zur Düsennadel 11 weiterleitet. 2 shows the control room 24 of the injection valve 2 at rest. The control room 24 is via an inlet throttle 26 with the high pressure port to provide fuel that is under rail pressure, and a switchable outlet throttle 28 with the return 20 of the injection valve 2 connected. The flow through the outlet throttle 28 is blocked in the idle state by a switching valve, not shown here, and is released by activation of the switching valve. The pressure inside the control room 24 causes a downward, ie in the closing direction of the nozzle needle 11 , directed force on the valve piston 6 , that this force to the nozzle needle 11 forwards.

Während einer sog. Flugphase der Düsennadel 11 wirkt eine durch das Druckfeld unter der Düsennadel 11 bestimmte Öffnungskraft auf die Düsennadel 11. Der Druck im Steuerraum 24 stellt sich in diesem Zeitintervall so ein, dass zwischen Öffnungs- und Schließkraft ein Kräftegleichgewicht besteht. Der Druck im Steuerraum 24 spiegelt folglich die Öffnungskraft der Düsennadel 11 wieder. Aus funktionalen Gründen ist das Einspritzventil 2 stets so dimensioniert, dass in diesem Fall im Steuerraum 24 ein Druck herrscht, der kleiner als der Raildruck ist.During a so-called flight phase of the nozzle needle 11 one acts through the pressure field under the nozzle needle 11 certain opening force on the nozzle needle 11 , The pressure in the control room 24 adjusts in this time interval so that there is a balance of forces between the opening and closing force. The pressure in the control room 24 thus reflects the opening force of the nozzle needle 11 again. For functional reasons, the injector is 2 always dimensioned so that in this case in the control room 24 There is a pressure that is less than the rail pressure.

In 3 sind ein erstes Diagramm 30 und ein zweites Diagramm 32 dargestellt. Dabei umfasst das erste Diagramm 30 eine vertikal orientierte Achse 34, entlang der ein Druck im Steuerraum 24 in der Einheit bar über einer horizontal orientierten Achse 36 für die Zeit in Millisekunden aufgetragen ist. Innerhalb des zweiten Diagramms 32 ist über der horizontal orientierten Achse 36 für die Zeit eine vertikal orientierte Achse 38 für eine Strecke in Mikrometern aufgetragen. Innerhalb des ersten Diagramms 30 ist ein Verlauf für einen Druck 40 innerhalb des Steuerraums 24 dargestellt. Hierzu synchron ist im zweiten Diagramm 32 ein Verlauf für einen Hub 42 der Düsennadel 11 dargestellt. Die beiden Diagramme 30, 32 zeigen, dass sich ein Öffnen und Schließen als Bewegungsänderung der Düsennadel 11 auf den Druck 40 innerhalb des Steuerraums 24 auswirkt. So zeigt der Druck 40 zu Beginn des Öffnens der Düsennadel 11 ein erstes, als Minimum ausgebildetes Extremum 44. Nach einem Schließen der Düsennadel 11 weist der Druck 40 ein zweites als Minimum ausgebildetes Extremum 46 auf.In 3 are a first diagram 30 and a second diagram 32 shown. This includes the first diagram 30 a vertically oriented axis 34 , along the pressure in the control room 24 in unit bar over a horizontally oriented axis 36 is plotted in milliseconds for the time. Within the second diagram 32 is above the horizontally oriented axis 36 a vertically oriented axis for the time 38 applied for a distance in microns. Within the first diagram 30 is a progression for a print 40 within the control room 24 shown. This is synchronous in the second diagram 32 a gradient for a hub 42 the nozzle needle 11 shown. The two diagrams 30 . 32 show that opening and closing as a change in movement of the nozzle needle 11 on the pressure 40 within the control room 24 effect. This is how the pressure shows 40 at the beginning of opening the nozzle needle 11 a first extremum formed as a minimum 44 , After closing the nozzle needle 11 indicates the pressure 40 a second extremum formed as a minimum 46 on.

Eine Öffnungskraft auf die Düsennadel 11 und damit auch der Druck 40 im Steuerraum 24 sind wegen der dann vorhandenen Sitzdrosselung bei kleinem Hub 42 der Düsennadel 11, also unmittelbar nach dem Öffnen und unmittelbar vor dem Schließen, besonders klein. Bei geschlossenem Einspritzventil 2 herrscht dagegen im Steuerraum 24 der Raildruck. Der dann vorhandene Überschuss der Schließkraft gegenüber der Öffnungskraft wird in diesem Fall mechanisch in den Düsenkörpersitz geleitet. Bei bereits geöffnetem Schaltventil kommt es folglich vor dem Öffnen der Düsennadel 11 wegen des Kraftstoffabflusses aus der Ablaufdrossel 28 zu einem schnellen Absinken des Drucks 40 im Steuerraum 24. Diese Phase endet mit dem Öffnen der Düsennadel 11. Ab diesem Zeitpunkt steigt der Druck 40 im Steuerraum 24 wegen des dann steigenden Drucks unterhalb des Düsensitzes wieder an. Der Druck 40 im Steuerraum 24 weist folglich zum Zeitpunkt des Öffnens der Düsennadel 11 das Minimum auf. Außerdem ist der Druck 40 unmittelbar vor dem Schließzeitpunkt der Düsennadel 11 wegen des dann geringen Drucks unter dem Düsensitz deutlich kleiner als der Raildruck. Unmittelbar nach dem Schließen der Düsennadel 11 kommt es wegen des nun stehenden Ventilkolbens 6 zu einem steilen Anstieg des Drucks 40 im Steuerraum 24 bis über das Niveau des Raildrucks hinaus. Der Druck 40 im Steuerraum 24 weist folglich auch zum Zeitpunkt des Schließens der Düsennadel 11 ein ausgeprägtes Minimum auf.An opening force on the nozzle needle 11 and thus the pressure 40 in the control room 24 are due to the then existing seat throttling at a small stroke 42 the nozzle needle 11 , ie immediately after opening and immediately before closing, especially small. With closed injection valve 2 prevails against it in the control room 24 the rail pressure. The then existing excess of the closing force against the opening force is conducted in this case mechanically into the nozzle body seat. When the switching valve is already open, it therefore occurs before opening the nozzle needle 11 because of the fuel drain from the outlet throttle 28 to a rapid drop in pressure 40 in the control room 24 , This phase ends with the opening of the nozzle needle 11 , From this point the pressure increases 40 in the control room 24 because of the then increasing pressure below the nozzle seat again. The pressure 40 in the control room 24 thus indicates at the time of opening the nozzle needle 11 the minimum. Besides, the pressure is 40 immediately before the closing time of the nozzle needle 11 because of the then low pressure under the nozzle seat significantly smaller than the rail pressure. Immediately after closing the nozzle needle 11 it comes because of the now standing valve piston 6 to a steep increase in pressure 40 in the control room 24 beyond the level of rail pressure. The pressure 40 in the control room 24 Consequently, also at the time of closing the nozzle needle 11 a pronounced minimum.

Zur Detektion von Öffnungs- und Schließzeitpunkt der Düsennadel 11 ist vorgesehen, den Druck 40 im Steuerraum 24 in seinem Verlauf qualitativ zu erfassen. Wie 4 schematisch zeigt, ist in der Wandung des Steuerraums 24, üblicherweise im Bereich des feststehenden Ventilstücks 8, ein kleines Piezoelement 48 angeordnet, das als Sensor dient. Elektrische Anschlüsse 50 des Piezoelements 48 sind nach hinten in den Niederdruckbereich des Einspritzventils 2 herausgeführt. Weiterhin sind die beiden Anschlüsse 50 mit von außen zugänglichen Steckkontakten verbunden. Das Piezoelement 48 stellt in einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Spannung 52 bereit, die abzüglich einer Offsetspannung, proportional zum Druck 40 im Steuerraum 24 ist. Die Offsetspannung ist dabei zeitlich variabel, unterliegt aber nur deutlich langsameren Schwankungen, als dies beim Druck 40 im Steuerraum 24 der Fall ist.For detection of opening and closing time of the nozzle needle 11 is provided, the pressure 40 in the control room 24 to capture qualitatively in its course. As 4 schematically shows is in the wall of the control room 24 , usually in the area of the fixed valve piece 8th , a small piezo element 48 arranged, which serves as a sensor. Electrical connections 50 of the piezoelectric element 48 are back in the low pressure area of the injector 2 led out. Furthermore, the two connections 50 connected with externally accessible plug contacts. The piezo element 48 provides in one embodiment of the method according to the invention a voltage 52 ready, minus an offset voltage, proportional to the pressure 40 in the control room 24 is. The offset voltage is variable over time, but is only subject to significantly slower fluctuations than during printing 40 in the control room 24 the case is.

Das Öffnen und/oder das Schließen der Düsennadel 11 wird jeweils über ein Extremum im Verlauf der vom Piezoelement 48 abgegebenen Spannung 52 detektiert. Opening and / or closing the nozzle needle 11 is in each case via an extremum in the course of the piezoelectric element 48 delivered voltage 52 detected.

Eine Abdichtung des Steuerraums 24 im Bereich des Piezoelements 48 zum Niederdruck kann durch Anwendung von Technologien erfolgen, die für Produkte mit elektrischen Aktoren im Hochdruckbereich, z. B. CRI3.3i der Robert Bosch GmbH, bekannt sind, z. B. durch Glaseinschmelzungen zur Durchführung elektrischer Kontaktierungen und dergleichen.A seal of the control room 24 in the region of the piezoelectric element 48 Low pressure can be achieved by applying technologies that are used for products with high-pressure electrical actuators, eg. B. CRI3.3i the Robert Bosch GmbH, known, for. B. by Glaseinschmelzungen for performing electrical contacts and the like.

Die Spannung 52, die das Piezoelement 48 im Ruhezustand abgibt, kann über einen Ableitwiderstand zwischen den Zuleitungen zum Piezoelement 48 unabhängig vom Raildruck zu null gesetzt werden. Der Ableitwiderstand kann dabei im Einspritzventil 2, in einem Steuergerät 54, das im Rahmen des Verfahrens als Auswerteeinrichtung verwendet wird und ein Spannungsmessgerät sowie ein Strommessgerät aufweist, oder auch in einer Zuleitung zwischen dem Steuergerät 54 und dem Piezolement 48 angeordnet sein. Bei Bedarf kann der Ableitwiderstand auch an eine im Steuergerät 48 vorhandene Spannungsquelle angeschlossen sein, so dass sich die Ruhespannung des Piezoelements 48 auf einen beliebigen Wert, bspw. die Spannung dieser Spannungsquelle, einstellen lässt. Eine Elektrode des Piezoelements 48 kann im Injektor bzw. dem Einspritzventil 2 mit dem Injektorkörper 4 bzw. Injektorgehäuse und damit mit der Masse des Fahrzeugs verbunden sein. In diesem Fall wird nur noch eine Sensorleitung aus dem Einspritzventiil 2 herausgeführt und deren elektrisches Potential gegen Masse ausgewertet.The voltage 52 that the piezo element 48 in the idle state, can via a bleeder between the leads to the piezoelectric element 48 be set to zero regardless of the rail pressure. The bleeder resistor can in the injection valve 2 , in a control unit 54 , which is used in the context of the method as evaluation and has a voltage measuring device and an ammeter, or in a supply line between the control unit 54 and the piezo element 48 be arranged. If required, the bleeder resistor can also be connected to one in the control unit 48 be connected existing voltage source, so that the quiescent voltage of the piezoelectric element 48 to an arbitrary value, for example the voltage of this voltage source. An electrode of the piezoelectric element 48 can in the injector or the injection valve 2 with the injector body 4 Injector housing and thus be connected to the mass of the vehicle. In this case, only one sensor line from the Einspritzventiil 2 led out and evaluated their electrical potential to ground.

Das Piezoelement 48 kann alternativ auch über einen niederohmigen Widerstand abgeschlossen sein, so dass an Stelle der Spannung 52 U der vom Piezoelement 48 abgegebene Strom I ausgewertet wird. Dieser Strom ist gleich dem Gradienten der Ladung auf den Elektroden des Piezoelements 48 und damit proportional zum Druckgradienten dp/dt im Steuerraum. Der Öffnungs- und der Schließzeitpunkt der Düsennadel 11 gehen in diesem Fall stets mit einer Vorzeichenumkehr des vom Piezoelement 48 abgegebenen Stroms einher. Dieser Stromnulldurchgang wird dann jeweils detektiert.The piezo element 48 Alternatively, it can also be terminated by means of a low-resistance resistor, so that instead of the voltage 52 U of the piezoelectric element 48 discharged current I is evaluated. This current is equal to the gradient of the charge on the electrodes of the piezoelectric element 48 and thus proportional to the pressure gradient dp / dt in the control room. The opening and closing time of the nozzle needle 11 In this case always go with a sign reversal of the piezoelectric element 48 passed stream. This current zero crossing is then detected in each case.

Das Piezoelement 48 kann in Einschicht-Technik, ähnlich einem Zündpiezo eines Feuerzeugs, besonders vorteilhaft in Verbindung mit der Auswertung der Spannung 52, oder in Multilayertechnik besonders vorteilhaft in Verbindung mit der Auswertung des Stroms ausgebildet sein.The piezo element 48 can in single-layer technique, similar to a Zündpiezo of a lighter, particularly advantageous in conjunction with the evaluation of the voltage 52 , or be formed in multilayer technology particularly advantageous in connection with the evaluation of the current.

Die Erfindung ist hier am Beispiel eines als Magnetventil-Injektor ausgebildeten Einspritzventils 2 beschrieben. Sie kann aber auch für Piezo-Injektoren angewendet werden.The invention is based on the example of an injection valve designed as a solenoid valve injector 2 described. But it can also be used for piezo injectors.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (9)

Verfahren zum Bestimmen eines Zeitpunkts, zu dem eine in einem Einspritzventil (2) angeordnete Düsennadel (11) eine Bewegungsänderung ausführt, bei dem in einem Steuerraum (24) des Einspritzventils (2) eine Größe, die über einen Verlauf eines in dem Steuerraum (24) herrschenden Drucks (40) Auskunft gibt, mit einem Sensor direkt gemessen wird, wobei aus der Größe für den Verlauf des Drucks (40) ermittelt wird, für welchen Zeitpunkt der Verlauf ein Extremum (44, 46) aufweist, und wobei dieser Zeitpunkt als Zeitpunkt der Bewegungsänderung identifiziert wird.Method for determining a point in time at which an injection valve (in 2 ) arranged nozzle needle ( 11 ) performs a movement change, in which in a control room ( 24 ) of the injection valve ( 2 ) a variable that is over a course of a in the control room ( 24 ) of prevailing pressure ( 40 ) Information is measured directly with a sensor, whereby the size of the course of the pressure ( 40 ) is determined, at which time the course of an extremum ( 44 . 46 ), and wherein this time is identified as the time of change of movement. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Bewegungsänderung ein Schließen der Düsennadel (11) untersucht und der Zeitpunkt des Schließens bestimmt wird.Method according to Claim 1, in which a movement change is made by closing the nozzle needle ( 11 ) and the time of closure is determined. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als Bewegungsänderung ein Öffnen der Düsennadel (11) untersucht und der Zeitpunkt des Öffnens bestimmt wird.Method according to Claim 1 or 2, in which a movement change is an opening of the nozzle needle ( 11 ) and the time of opening is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Größe mit einem im Steuerraum (24) angeordneten Sensor, der als Piezoelement (48) ausgebildet ist, gemessen wird.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the size with one in the control room ( 24 ) arranged as a piezoelectric element ( 48 ) is measured, is measured. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem als Größe eine an dem Piezoelement (48) anliegende Spannung (52) gemessen wird, wobei der Verlauf des Drucks (40) aus der Spannung (52) ermittelt und auf das Vorliegen eines Minimums untersucht wird.Method according to one of claims 1 to 4, wherein the size of one on the piezoelectric element ( 48 ) voltage applied ( 52 ), the course of the pressure ( 40 ) from the tension ( 52 ) and examined for the existence of a minimum. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem als Größe ein durch das Piezoelement (48) fließender Strom gemessen und daraus ein Gradient des im Steuerraum (24) herrschenden Drucks (40) ermittelt und ein Verlauf des Gradienten auf das Vorliegen eines Nulldurchgangs untersucht wird.Method according to one of claims 1 to 4, wherein the size of a by the piezoelectric element ( 48 ) flowing current and therefrom a gradient of the in the control room ( 24 ) of prevailing pressure ( 40 ) and a gradient of the gradient is examined for the presence of a zero crossing. Anordnung zum Bestimmen eines Zeitpunkts, zu dem eine in einem Einspritzventil (2) angeordnete Düsennadel (11) eine Bewegungsänderung ausführt, wobei die Anordnung einen Sensor und eine Auswerteeinrichtung aufweist, wobei der Sensor dazu ausgebildet ist, in einem Steuerraum (24) des Einspritzventils (2) eine Größe, die über einen Verlauf eines in dem Steuerraum (24) herrschenden Drucks Auskunft gibt, direkt zu messen, wobei die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, aus der Größe für den Verlauf des Drucks (40) zu ermitteln, für welchen Zeitpunkt der Verlauf ein Extremum aufweist, und diesen Zeitpunkt als Zeitpunkt der Bewegungsänderung zu identifizieren.Arrangement for determining a point in time at which an injection valve (in 2 ) arranged nozzle needle ( 11 ) carries out a movement change, wherein the arrangement has a sensor and an evaluation device, wherein the sensor is designed to be in a control room ( 24 ) of the injection valve ( 2 ) a variable that is over a course of a in the control room ( 24 ) pressure to directly measure, wherein the evaluation device is adapted to the size of the course of the pressure ( 40 ) to determine the time at which the course has an extremum, and to identify this time as the time of change of movement. Anordnung nach Anspruch 7, die zum Messen des Drucks (40) als Größe ein einschichtiges Piezoelement (48) und ein Spannungsmeßgerät aufweist, wobei das Spannungsmeßgerät dazu ausgebildet ist, eine an dem Piezoelement (48) anliegende Spannung (52) zu messen, und wobei die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, den Verlauf des Drucks (40) anhand der gemessenen Spannung (52) zu ermitteln.Arrangement according to claim 7, for measuring the pressure ( 40 ) as a single-layer piezoelectric element ( 48 ) and a voltage measuring device, wherein the voltage measuring device is adapted to one on the piezoelectric element ( 48 ) voltage applied ( 52 ), and wherein the evaluation device is adapted to the course of the pressure ( 40 ) based on the measured voltage ( 52 ) to investigate. Anordnung nach Anspruch 7, die zum Messen eines Druckgradienten als Größe ein mehrschichtiges Piezoelement (48) und ein Strommeßgerät aufweist, wobei das Strommeßgerät dazu ausgebildet ist, einen durch das Piezoelement (48) fließenden Strom zu messen, und wobei die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, einen Verlauf eines Druckgradienten anhand des gemessenen Stroms zu ermitteln.Arrangement according to claim 7, which for measuring a pressure gradient as the size of a multilayer piezoelectric element ( 48 ) and a current measuring device, wherein the current measuring device is adapted to a through the piezoelectric element ( 48 ), and wherein the evaluation device is designed to determine a course of a pressure gradient based on the measured current.
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