DE102013215229A1 - Magnetisiertes kraftstoffeinspritzventil und magnetisierter kraftstoffeinspritzventilsitz - Google Patents

Magnetisiertes kraftstoffeinspritzventil und magnetisierter kraftstoffeinspritzventilsitz Download PDF

Info

Publication number
DE102013215229A1
DE102013215229A1 DE102013215229.9A DE102013215229A DE102013215229A1 DE 102013215229 A1 DE102013215229 A1 DE 102013215229A1 DE 102013215229 A DE102013215229 A DE 102013215229A DE 102013215229 A1 DE102013215229 A1 DE 102013215229A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
valve mechanism
injector
fuel
seat
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102013215229.9A
Other languages
English (en)
Inventor
Joseph Basmaji
Gopichandra Surnilla
Anand Gandhi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Publication of DE102013215229A1 publication Critical patent/DE102013215229A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0689Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means and permanent magnets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2037Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit for preventing bouncing of the valve needle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2048Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit said control involving a limitation, e.g. applying current or voltage limits

Landscapes

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

Abstract

Es werden Systeme und Verfahren für einen permanent magnetisierten Ventilmechanismus und/oder Ventilmechanismussitz für eine Kraftstoffeinspritzdüse offenbart. Eine Kraftstoffeinspritzdüse umfasst einen Ventilmechanismus und einen Ventilmechanismussitz, wobei der Ventilmechanismus und/oder der Ventilmechanismussitz permanent magnetisiert sind; eine Einspritzdüsen-Antriebsschaltung zum Betätigen des Ventilmechanismus; und eine Feder, die den Ventilmechanismus in einer geschlossenen Position gegen den Ventilmechanismussitz vorbelastet. Eine erste Strommenge kann z. B. in einer ersten Richtung dem Einspritzdüsen-Antrieb zugeführt werden, um den permanent magnetisierten Einspritzventilmechanismus von dem Einspritzventilmechanismussitz zu heben, während eine zweite Strommenge in einer zweiten Richtung dem Einspritzdüsen-Antrieb zugeführt werden kann, um den permanent magnetisierten Einspritzventilmechanismus auf dem Einspritzventilmechanismussitz zu schließen.

Description

  • Kraftstoffeinspritzdüsen können verwendet werden, um Kraftstoff von einer Kraftstoffquelle in Brennkraftmaschinen einzuspritzen. Kraftstoffeinspritzdüsen können z. B. den Kraftstoff direkt in die Brennräume einer Kraftmaschine einspritzen, was als Direkteinspritzung bekannt ist, oder die Kraftstoffeinspritzdüsen können den Kraftstoff in einen Einlasskanal einer Kraftmaschine einspritzen, was als Kanaleinspritzung bekannt ist.
  • Die Kraftstoffeinspritzdüsen besitzen bewegliche Teile, die die Kraftstoffströmung durch die Einspritzdüse steuern. Eine Kraftstoffeinspritzdüse kann z. B. einen Ventilmechanismus enthalten, der sich mit einem Ventilmechanismussitz in Eingriff befindet, um die Kraftstoffförderung zu einer Kraftmaschine abzusperren. Ein Ventilaktuator, z. B. ein elektromagnetischer Ventilaktuator, kann den Ventilmechanismus z. B. betätigen, um ihn aus dem Ventilmechanismussitz zu heben, so dass der Kraftstoff während der Kraftstoffeinspritzungsereignisse zu der Kraftmaschine gefördert werden kann.
  • Die Erfinder haben hier jedoch erkannt, dass die beweglichen Teile einer Kraftstoffeinspritzdüse, wie z. B. jene, die oben beschrieben worden sind, während ihrer Bewegung aufeinander prallen können. Dieses Aufprallen kann zu einer Abnutzung der Komponenten und des Betriebs der Kraftstoffeinspritzdüse führen. Das Aufprallen kann z. B. dazu führen, dass Kraftstoff durch die Einspritzdüse entweicht, was verursacht, dass Kraftstoff in die Kraftmaschine tropft. Der getropfte Kraftstoff kann z. B. die Bildung partikelförmiger Materie (PM) während der Kraftmaschinen-Verbrennung vergrößern. Ferner wird der entweichende Kraftstoff nicht gemessen und kann Betankungssteuerprobleme verursachen. Der entweichende Kraftstoff kann außerdem zur Bildung von Ablagerungen in der Spitze der Einspritzdüse führen und dadurch z. B. die Strömungsübertragungsfunktion und die Sprühqualität der Einspritzdüse ändern. Ferner kann es aufgrund des Aufprallens der Einspritzdüse eine Grenze geben, wie schnell die Einspritzdüse für nachfolgende Einspritzungen geöffnet werden kann. Noch weiter kann das Aufprallen das Tickgeräusch der Einspritzdüse und den Verschleiß an den Einspritzdüsenkomponenten vergrößern.
  • Erfindungsgemäß umfasst eine Kraftstoffeinspritzdüse einen Ventilmechanismus und einen Ventilmechanismussitz, wobei der Ventilmechanismus und/oder der Ventilmechanismussitz permanent magnetisiert sind; eine Einspritzdüsen-Antriebsschaltung zum Betätigen des Ventilmechanismus; und eine Feder, die den Ventilmechanismus in einer geschlossenen Position gegen den Ventilmechanismussitz vorbelastet.
  • Auf diese Weise kann eine Magnetkraft den Ventilmechanismus an den Ventilmechanismussitz anziehen, was das Aufprallen verringern kann, wenn der Ventilmechanismus mit dem Ventilsitz in Eingriff gelangt, weil der Ventilmechanismus und/oder der Ventilmechanismussitz permanent magnetisiert sind. Diese Verringerung des Aufprallens kann das unerwünschte Entweichen restlichen Kraftstoffs verringern, wenn die Einspritzdüse geschlossen ist, was zur Verringerung der Bildung der partikelförmiger Materie und der partikelförmigen Emissionen führt. Ferner kann aufgrund der Verringerung des Entweichens von Kraftstoff die Genauigkeit der Kraftstoffmessung vergrößert werden. Bei einem verringerten Einspritzdüsen-Aufprallen können z. B. die Schließzeiten der Kraftstoffdüse verringert werden und können die Ansprechzeiten der Kraftstoffdüse verbessert werden. Außerdem können die Kraftstoffgeschwindigkeit und die Trägheit vergrößert werden, so dass der Zeitraum zwischen folgenden Einspritzungen verringert werden kann, was z. B. die geteilte Einspritzleistung vergrößern kann.
  • Wenn der Ventilmechanismus permanent magnetisiert ist, dann kann ferner die Einspritzdüsen-Antriebsschaltung in Abhängigkeit von der Richtung des ihr zugeführten Stroms in zwei Modi betrieben werden. Eine erste Strommenge kann z. B. in einer ersten Richtung dem Einspritzdüsen-Antrieb zugeführt werden, um den permanent magnetisierten Einspritzventilmechanismus aus dem Einspritzventilmechanismussitz zu heben, während eine zweite Strommenge in einer zweiten Richtung dem Einspritzdüsen-Antrieb zugeführt werden kann, um den permanent magnetisierten Einspritzventilmechanismus auf dem Einspritzventilmechanismussitz zu schließen.
  • Auf diese Weise kann z. B. die Polarität des Einspritzdüsen-Antriebs umgekehrt werden, um der Anziehung des Ventilmechanismus zum Sitz hin entgegen zu wirken und dadurch die Geschwindigkeit des Ventilmechanismus in der Nähe des Schließens zu verringern und den Effekt einer weichen Landung zu erzeugen. Dies kann das Tickgeräusch und die Belastung der Komponenten der Kraftstoffeinspritzdüse verringern. Es können z. B. die anfänglichen Federkräfte im Ventilmechanismus und der Verschleiß an einer Kontaktfläche zwischen dem Ventilmechanismus und dem Sitz verringert werden.
  • Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung leicht offensichtlich, wenn sie allein oder im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung genommen wird.
  • Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, in vereinfachter Form eine Auswahl der Konzepte einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie ist nicht gemeint, die Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen begrenzt, die irgendwelche der oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
  • Die Figuren zeigen:
  • 1 zeigt eine schematische graphische Darstellung eines Zylinders eines Beispiel-Kraftmaschinensystems.
  • 2 zeigt eine schematische graphische Darstellung eines Beispiel-Kraftstoffsystems.
  • 3 zeigt eine schematische graphische Darstellung einer Beispiel-Kraftstoffeinspritzdüse.
  • 4 zeigt ein Beispielverfahren für eine Kraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß der Offenbarung.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme und Verfahren für einen permanent magnetisierten Ventilmechanismus und/oder Ventilmechanismussitz einer Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine, wie z. B. die in 1 gezeigte Beispiel-Brennkraftmaschine. Derartige Kraftstoffeinspritzdüsen können in einem Kraftstoffsystem, wie z. B. dem in 2 gezeigten Beispiel-Kraftstoffsystem, enthalten sein, um den Kraftstoff von einer Kraftstoffquelle in die Brennkraftmaschine einzuspritzen. Wie oben angemerkt worden ist, besitzen die Kraftstoffeinspritzdüsen, wie z. B. die in 3 gezeigte Beispiel-Kraftstoffeinspritzdüse, bewegliche Teile, die die Kraftstoffströmung durch die Einspritzdüse steuern. Eine Kraftstoffeinspritzdüse kann z. B. einen Ventilmechanismus enthalten, der mit einem Ventilmechanismussitz in Eingriff gelangt, um die Kraftstoffförderung zu einer Kraftmaschine abzusperren. Ein Ventilaktuator, wie z. B. ein elektromagnetischer Ventilaktuator, kann den Ventilmechanismus betätigen, um ihn von dem Ventilmechanismussitz zu heben, so dass der Kraftstoff während der Kraftstoffeinspritzungsereignisse zu der Brennkraftmaschine gefördert werden kann. Um das Aufprallen und den Verschleiß der Komponenten und des Betriebs einer Kraftstoffeinspritzdüse zu verringern, können einige Komponenten der Kraftstoffeinspritzdüse permanent magnetisiert sein, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Derartige Kraftstoffeinspritzdüsen können dann z. B. betrieben werden, wie in dem Beispielverfahren nach 4 gezeigt ist, um den Kraftstoff in die Kraftmaschine einzuspritzen.
  • In den Figuren zeigt 1 eine schematische graphische Darstellung eines Zylinders einer Mehrzylinder-Kraftmaschine 10, die z. B. in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann. Die Kraftmaschine 10 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem, das einen Controller 12 enthält, und durch die Eingabe von einer Fahrzeug-Bedienungsperson 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Brennraum (d. h. der Zylinder) 30 der Kraftmaschine 10 kann Brennraumwandungen 32 enthalten, wobei der Kolben 36 darin positioniert ist. Der Kolben 36 kann an eine Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebesystem mit wenigstens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs verbunden sein. Ferner kann ein Anlassermotor über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um eine Anlassoperation der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen.
  • Der Brennraum 30 kann die Einlassluft von einem Einlasskanal 44 über einen Einlasskrümmer 42 empfangen und kann die Verbrennungsgase über einen Auslasskanal 48 ablassen. Der Einlasskanal 44 und der Auslasskanal 48 können wahlweise über ein Einlassventil 52 bzw. ein Auslassventil 54 mit den Brennraum 30 in Verbindung stehen. Bei einigen Ausführungsformen kann der Brennraum 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile enthalten.
  • Das Einlassventil 52 kann über einen elektrischen Ventilaktuator (EVA) 51 durch den Controller 12 gesteuert sein. Ähnlich kann das Auslassventil 54 über den EVA 53 durch den Controller 12 gesteuert sein. Bei einiger Bedingungen kann der Controller 12 die den Aktuatoren 51 und 53 bereitgestellten Signale ändern, um das Öffnen und das Schließen der entsprechenden Einlass- und Auslassventile zu steuern. Die Positionen des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 können durch die Ventilpositionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. Bei alternativen Ausführungsformen können ein oder mehrere Einlass- und Auslassventile durch einen oder mehrere Nocken betätigt werden und können ein Nockenkurvenschaltsystem (CPS-System) und/oder ein System mit variabler Nockenzeitsteuerung (VCT-System) und/oder ein System mit variabler Ventilzeitsteuerung (VVT-System) und/oder ein System mit variablem Ventilhub (VVL-System) verwenden, um den Ventilbetrieb zu verändern. Der Zylinder 30 kann z. B. alternativ ein Einlassventil, das über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert ist, und ein Auslassventil, das über eine Nockenbetätigung einschließlich der CPS und/oder der VCT gesteuert ist, enthalten.
  • Die Kraftstoffeinspritzdüse 66 ist direkt an den Brennraum 30 gekoppelt gezeigt, um den Kraftstoff proportional zur Impulsbreite des Signals FPW, das über den elektronischen Treiber 68 vom Controller 12 empfangen wird, direkt einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 66 das bereit, was als Direkteinspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum 30 bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse kann z. B. an der Seite des Brennraums oder im Oberteil des Brennraums angebracht sein. Der Kraftstoff kann durch ein Kraftstoffsystem, das in 2 ausführlicher beschrieben ist, zu der Kraftstoffeinspritzdüse 66 gefördert werden. Bei einigen Ausführungsformen kann der Brennraum 30 alternativ oder zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzdüse enthalten, die in einer Konfiguration im Einlasskanal 44 angeordnet ist, die das bereitstellt, was als die Kanaleinspritzung des Kraftstoffs in den Einlasskanal stromaufwärts des Brennraums 30 bekannt ist. Eine Diesel-Kraftmaschine kann z. B. Kraftstoffdirekteinspritz-(DI) verwenden, wohingegen eine Benzin-Kraftmaschine Kanal-Kraftstoffeinspritzdüsen (PFI) verwenden kann, um den Kraftstoff für die Verbrennung zu der Kraftmaschine zu fördern. Ferner können, wie im Folgenden beschrieben wird, eine oder mehrere Komponenten einer Kraftstoffeinspritzdüse permanent magnetisiert sein, so dass einige Einspritzdüsenkomponenten magnetisch zueinander angezogen oder voneinander abgestoßen werden. Derartige Magnetisierungen können vorteilhaft bei der Verringerung des Aufprallens der Komponenten, der Belastung der Komponenten und des Verschleißes der Komponenten verwendet werden. Ferner können derartige Magnetisierungen zwischen den Komponenten der Einspritzdüse verwendet werden, um die Steuerung der Kraftstoffeinspritzdüsen-Komponenten während des Betriebs zu unterstützen, wie im Folgenden beschrieben wird.
  • Der Einlasskrümmer 42 enthält eine Drosselklappe 62 mit einer Drosselklappen-Platte 64. In diesem besonderen Beispiel kann die Position der Drosselklappen-Platte 64 durch den Controller 12 über ein Signal variiert werden, das einem Elektromotor oder einem Aktuator, der in der Drosselklappe 62 enthalten ist, bereitgestellt wird, eine Konfiguration, die üblicherweise als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drosselklappe 62 betätigt werden, um die dem Brennraum 30 bereitgestellte Einlassluft zwischen anderen Kraftmaschinenzylindern zu verändern. Die Position der Drosselklappen-Platte 64 kann durch das Drosselklappen-Positionssignal TP dem Controller 12 bereitgestellt werden. Der Einlasskrümmer 42 kann einen Massen-Luftströmungssensor 120 und einen Krümmer-Luftdrucksensor 122 enthalten, um die Signale MAF bzw. MAP dem Controller 12 bereitzustellen.
  • Das Zündsystem 88 kann in Ansprechen auf ein Zündverstellsignal SA vom Controller 12 gemäß ausgewählter Betriebsmodi über eine Zündkerze 92 dem Brennraum 30 einen Zündfunken bereitstellen. Obwohl Funkenzündungskomponenten gezeigt sind, kann bei einigen Ausführungsformen der Brennraum 30 oder ein oder mehrere andere Brennräume der Kraftmaschine 10 in einem Kompressionszündungsmodus mit oder ohne einen Zündfunken betrieben werden.
  • Der Abgassensor 126 ist stromaufwärts einer Abgasregelungsvorrichtung 70 an den Auslasskanal 48 gekoppelt gezeigt. Der Sensor 126 kann irgendein geeigneter Sensor sein, um eine Angabe des Luft-/Kraftstoffverhältnisses der Abgase bereitzustellen, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor oder ein UEGO (ein universeller oder Weitbereichs-Abgas-Sauerstoffsensor), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder EGO, ein HEGO (ein beheizter EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die Abgasregelungsvorrichtung 70 ist stromabwärts des Abgassensors 126 längs des Auslasskanals 48 angeordnet gezeigt. Die Vorrichtung 70 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Abgasregelungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus sein. Bei einigen Ausführungs-formen kann während des Betriebs der Kraftmaschine 10 die Abgasregelungsvorrichtung 70 durch das Betreiben wenigstens eines Zylinders der Kraftmaschine innerhalb eines speziellen Luft-/Kraftstoffverhältnisses periodisch zurückgesetzt werden.
  • Der Controller 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, die Eingabe-/Ausgabeports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichungswerte, das in diesem speziellen Beispiel als ein Festwertspeicher-Chip 106 gezeigt ist, einen Schreib-Lese-Speicher 108, einen Haltespeicher 110 und einen Datenbus enthält. Der Controller 12 kann zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, verschiedene Signale von an die Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassendurchflusses (MAF) vom Luftmassendurchflusssensor 120; der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem an den Kühlmantel 114 gekoppelten Temperatursensor 112; eines Profil-Zündungs-Ansprechsignals (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; eine Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappen-Positionssensor; und ein Absolut-Krümmerdrucksignal, MAP, von einem Sensor 122. Ein Kraftmaschinen-Drehzahlsignal, RPM, kann durch den Controller 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe des Vakuums oder des Drucks im Einlasskrümmer bereitzustellen. Es sei angegeben, dass verschiedene Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie z. B. ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Angabe des Kraftmaschinen-Drehmoments bereitstellen. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der detektierten Kraftmaschinendrehzahl eine Schätzung der in den Zylinder eingeleiteten Füllung (einschließlich der Luft) bereitstellen. Beispielsweise kann der Sensor 118, der außerdem als ein Kraftmaschinen-Drehzahlsensor verwendet wird, eine vorgegebene Anzahl gleich beabstandeter Impulse bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle bereitstellen. Ferner ist klar, dass das Kraftstoffsystem verschiedene Signale und/oder Informationen dem Controller bereitstellen kann, wobei dies unter Bezugnahme auf 2 ausführlicher erörtert wird.
  • Es sei angemerkt, dass 1 nur einen Zylinder einer Mehrzylinder-Kraftmaschine zeigt und dass jeder Zylinder ähnlich seinen eigenen Satz von Einlass-/Auslass-Krümmerventilen, Kraftstoffeinspritzdüse, Zündkerze usw. enthalten kann. Beispielsweise können die Kraftmaschinenzylinder in einer besonderen vorgegebenen Zündfolge arbeiten, wie sie durch die Ventil-Zeitsteuerung bestimmt ist.
  • In 2 ist bei 200 ein Kraftstoffsystem mit einer Hochdruck-Kraftstoff-Direkteinspritzung schematisch gezeigt. Das Kraftstoffsystem 200 kann einen Kraftstofftank 210 enthalten, der mit einer ersten Kraftstoffpumpe 212 gezeigt ist, die innerhalb des Kraftstofftanks 210, dem Kraftstofftank 210 benachbart oder außerhalb des Kraftstofftanks 210 angebracht sein kann. Die erste Kraftstoffpumpe 212 kann als eine Niederdruckpumpe bezeichnet werden und kann den Kraftstoffdruck auf ein mäßiges Druckniveau (z. B. etwa 4 bar) erhöhen. Der unter Druck gesetzte Kraftstoff kann die erste Pumpe 212 verlassen und kann zu einer zweiten Kraftstoffpumpe 214 gefördert werden, die als eine Hochdruckpumpe bezeichnet werden kann, die den Kraftstoffdruck in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen auf ein wesentlich höheres Druckniveau (z. B. etwa 50–150 bar) erhöhen kann. Die zweite Kraftstoffpumpe 214 kann den unter Druck gesetzten Kraftstoff zu einem Kraftstoffverteiler 216 fördern, der dann den Kraftstoff an mehrere Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen 218 verteilt, von denen eine die Kraftstoffeinspritzdüse 66 sein kann.
  • Der Kraftstoffdruck kann durch den Kraftstoffverteiler-Drucksensor 220 gemessen werden. Der Kraftstoffverteiler-Drucksensor 220 kann die Druckmesssignale an den Controller 12 senden, um den Kraftstoffdruck bei verschiedenen Betriebsbedingungen zu steuern. Insbesondere können die erste Kraftstoffpumpe 212 und die zweite Kraftstoffpumpe 214 mit dem Controller 12 in Verbindung stehen und können Befehlssignale empfangen, um den Kraftstoffdruck basierend auf verschiedenen Betriebsbedingungen und/oder -modi des Kraftmaschinenbetriebs einzustellen. Beispielsweise kann die zweite Kraftstoffpumpe 214 einen einstellbaren Pumpenhub besitzen, der durch den Controller 12 eingestellt werden kann, um in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen die Zunahme des erzeugten Kraftstoffdrucks zu verändern.
  • Es sei angegeben, dass, während 2 verschiedene direkte Verbindungen zeigt, wie z. B. zwischen der ersten und der zweiten Pumpe, verschiedene zusätzliche Ventile, Filter und/oder andere Vorrichtungen dazwischen geschaltet sein können, die es aber immer noch ermöglichen, dass die erste und die zweite Pumpe gekoppelt werden. Während 2 ein Beispiel-Direkteinspritzdüsensystem zeigt, kann beispielsweise ein Kanal-Kraftstoffeinspritzsystem verwendet werden, z. B. in Benzin-Kraftmaschinen.
  • 3 zeigt schematische eine graphische Darstellung einer Kraftstoffeinspritzdüse 300, die verwendet werden kann, um Kraftstoff von einem Kraftstoffsystem, z. B. dem Kraftstoffsystem 200, einer Kraftmaschine, z. B. der Kraftmaschine 10, zuzuführen. Die Kraftstoffeinspritzdüse 300 kann irgendein Typ Einspritzdüse sein. Die Kraftstoffeinspritzdüse 300 kann z. B. eine Direkteinspritzdüse oder eine Kanal-Kraftstoffeinspritzdüse sein. Wie im Folgenden beschrieben wird, können verschiedene Komponenten der Kraftstoffeinspritzdüse 300 permanent magnetisiert sein, um das Aufprallen der Komponenten während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzdüse zu verringern und die Steueroperationen zu unterstützen.
  • Die Kraftstoffeinspritzdüse 300 enthält einen Düsenkörper 302, der als ein Ventilsitz-Träger und ein Teil eines Ventilgehäuses verwendet werden kann. Ein Ventilmechanismus 303 innerhalb des Düsenkörpers 302 ist in einer axialen Richtung, z. B. entlang einer Mittelachse 355 der Kraftstoffeinspritzdüse 300, verschiebbar. Der Ventilmechanismus kann ein Düsenzapfen oder eine Nadel sein, der bzw. die z. B. in einer Richtung der Mittelachse 355 verschiebbar ist. Beispielsweise kann der Ventilmechanismus wenigstens teilweise aus einem Material bestehen, das permanent magnetisiert ist. Der Ventilmechanismus 303 kann z. B. aus einem Material, wie z. B. Eisen, bestehen, das durch ein äußeres Magnetfeld magnetisiert werden kann und magnetisiert bleibt, nachdem das äußere Feld entfernt worden ist. Beispielsweise kann der Ventilmechanismus 303 im Wesentlichen aus einem ferromagnetischen Material, wie z. B. Eisen, Nickel, Kobalt und/oder deren Legierungen, bestehen.
  • Die Kraftstoffeinspritzdüse 300 kann eine sich nach innen öffnende Kraftstoffeinspritzdüse sein, die wenigstens eine Spritz-Ausstoßöffnung 307 besitzt, die im Ventilsitz-Körper 305 ausgebildet ist, so dass, wenn eine Einspritzdüsen-Antriebsschaltung 311 aktiviert wird, um den Ventilmechanismus zu betätigen, der Ventilmechanismus 303 von dem Ventilmechanismussitz 305 gehoben wird, um eine Lücke zwischen dem Ventilverschlusselement 304 und der Ventilsitz-Oberfläche 306 zu erzeugen, so dass der Kraftstoff aus den Öffnungen 307 strömen kann.
  • Der Ventilmechanismus 303 ist an ein Ventilverschlusselement 304 gekoppelt, das mit einer Ventilsitz-Oberfläche 306 zusammenarbeitet, die in einem Ventilmechanismussitz-Körper 305 ausgebildet ist, um einen Dichtungssitz zu bilden. Der Ventilmechanismussitz-Körper 305 kann fest an ein stromabwärtiges Ende 356 des Düsenkörpers 302 gekoppelt sein. Die Ventilsitz-Oberfläche 306 kann jedoch außerdem direkt auf einem Basisabschnitt des Düsenkörpers 302 ausgebildet sein. Das Ventilverschlusselement 304 kann z. B. kugelförmig oder kegelstumpfförmig sein, so dass sich das Ventilverschlusselement 304 in einer geschlossenen Position mit der Ventilsitz-Oberfläche 306 in Eingriff befindet, um die Kraftstoffströmung durch die Kraftstoffeinspritzdüse über die Öffnungen, z. B. die Öffnungen 307, in dem stromabwärtigen Ende 356 der Kraftstoffeinspritzdüse abzustellen.
  • Beispielsweise kann das Ventilverschlusselement 304 im Wesentlichen aus einem permanent magnetisierten Material bestehen, anstatt oder zusätzlich dazu, dass der Ventilmechanismus 303 aus einem permanent-magnetischen Material besteht. In dem Fall, dass der Ventilmechanismus und/oder das Ventilverschlusselement permanent magnetisiert sind, können der Ventilsitz 305 und/oder die Ventilsitz-Oberfläche 306 aus einem ferromagnetischen Material bestehen, so dass der Ventilmechanismus 303 magnetisch an den Ventilsitz 305 angezogen wird. Auf diese Weise kann die magnetische Anziehungskraft zwischen dem Ventilmechanismus und dem Ventilsitz das Aufprallen verringern, wenn der Ventilmechanismus und der Ventilsitz in Kontakt gelangen.
  • Beispielsweise können der Ventilmechanismus 303 und/oder das Ventilverschlusselement 304 im Wesentlichen aus einem ferromagnetischen Material bestehen. Bei diesem Beispiel können der Ventilsitz 305 und/oder die Ventilsitz-Oberfläche 306 aus einem permanent magnetisierten Material bestehen, so dass der Ventilmechanismus und der Ventilmechanismus-Sitz magnetisch zueinander angezogen werden.
  • Beispielsweise können sowohl der Ventilmechanismus als auch der Ventilsitz permanent magnetisiert sein, so dass eine magnetische Anziehungskraft zwischen den zwei Komponenten vorhanden ist. In diesem Fall kann der magnetische Dipol des magnetisierten Ventilmechanismus im Wesentlichen antiparallel zu einem magnetischen Dipol des Ventilmechanismussitzes sein. Der magnetische Dipol des Ventilmechanismus kann z. B. etwa 180° bezüglich des magnetischen Dipols des Ventilsitzes oder in einem geeigneten Bereich, z. B. zwischen 90° und 270° bezüglich des magnetischen Dipols des Ventilsitzes, positioniert sein. Ein magnetischer Dipol des Ventilmechanismus kann z. B. entlang einer Mittelachse 355 der Kraftstoffeinspritzdüse von einem stromabwärtigen Ende 356 zu einem stromaufwärtigen Ende 359 verlaufen, wohingegen das magnetische Dipolmoment des Ventilsitzes längs einer entgegengesetzten Richtung verlaufen kann, nämlich entlang der Mittelachse 355 von dem stromaufwärtigen Ende 359 zu dem stromabwärtigen Ende 356 verlaufen kann. Auf diese Weise werden die Pole des magnetisierten Ventilmechanismus und des magnetisierten Ventilsitzes über die Magnetfelder, die in dem Ventilmechanismus und dem Ventilsitz vorhanden sind, zueinander angezogen.
  • Beispielsweise kann der Ventilmechanismus 303 einen Anker 320 in einer inneren Öffnung in einem stromaufwärtigen Ventilgehäuse 337 durchdringen. Der Anker 320 kann an einen Ventilmechanismus 303 gekoppelt sein, um entlang einer Richtung der Mittelachse 355 axial verschiebbar zu sein. Der Weg des Magnetankers 320 in der Richtung der Mittelachse 355 kann durch einen ersten oberen Flansch 321, der mit einem stromaufwärtigen Abschnitt des Ventilmechanismus 303 einteilig ausgebildet sein kann, und einen zweiten unteren Flansch 322, der stromabwärts des Ankers 320 an den Ventilmechanismus 303 gekoppelt ist, eingeschränkt sein. An den ersten Flansch 321 ist eine Rückstellfeder 323 geklammert, die den Ventilmechanismus 303 in einer geschlossenen Position gegen den Ventilmechanismussitz 305 vorspannt. Die Rückstellfeder 323 kann durch eine Einstellhülse 324 vorgespannt sein.
  • Das stromaufwärtige Ventilgehäuse 337 enthält einen Einspritzdüsen-Antrieb 311, der in Ansprechen auf ein Beginn-der-Einspritzung-Ereignisses (SOI-Ereignisses) den Ventilmechanismus betätigt. Der Einspritzdüsen-Antrieb 311 kann einen elektromagnetischen Aktuator zum Betätigen des Ventilmechanismus enthalten und kann eine Magnetspule 310 enthalten, die auf eine Spulenstrebe 312 gewickelt ist, die auf einem Verbindungsstück 313 ruht, das als ein innerer Pol 333 wirkt. Der Strom kann in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen in zwei entgegengesetzten Richtungen und in variierenden Mengen der Magnetspule zugeführt werden. In einer Auswärtsrichtung von der Mittelachse 355 kann der Magnetkreis durch eine äußere Magnetkomponente 314 abgedichtet sein. Der Magnetspule 310 wird über eine Leitung 19 durch einen elektrischen Strom, der über einen elektrischen Steckkontakt 317 zugeführt werden kann, Energie zugeführt.
  • Der Kraftstoff wird über eine zentrale Kraftstoffzufuhr 316 an dem stromaufwärtigen Ende 359 der Kraftstoffeinspritzdüse 300 zugeführt und durch ein darin eingesetztes Filterelement 325 gefiltert. Die Kraftstoffeinspritzdüse 300 kann von einer Kraftstoff-Verteilerleitung, z. B. einem Kraftstoffverteiler 216, durch eine Dichtung 328 und von einem Zylinderkopf, z. B. dem Zylinder 30, durch eine weitere Dichtung 336 abgedichtet sein.
  • Insbesondere kann die Kraftstoffeinspritzdüse 300 ein Kraftstoffimpulsbreiten-Signal FPW von dem Controller 12 empfangen, um die Kraftstoff-Einspritzung zu steuern. Das Signal FPW steuert die Kraftstoff-Einspritzung durch das Zuführen von Energie zu der elektromagnetischen Aktuatorspule 310, um den Beginn der Einspritzung (SOI) des Kraftstoffs von der Kraftstoffeinspritzdüse 300 einzuleiten. Außerdem kann das FPW das Ende der Einspritzung (EOI) des Kraftstoffs von der Kraftstoffeinspritzdüse 300 vorschreiben. Insbesondere kann während der Kraftstoffeinspritzung unter Druck gesetzter Kraftstoff von dem (in 2 gezeigten) Kraftstoffverteiler 216 über den Einlass 316 der Kraftstoffeinspritzdüse 300 zugeführt werden, dessen Strömung durch die elektromagnetische Aktuatorspule 310 gesteuert wird, die an den Ventilmechanismus 303 gekoppelt ist, der von dem Ventilsitz 305 gehoben wird, um den Kraftstoff in den Zylinder 30 zu sprühen.
  • Im Betrieb wirkt die Rückstellfeder 323 auf den ersten Flansch 321 der Ventilnadel 303, um ihrer Heberichtung entgegenzuwirken, so dass das Ventilverschlusselement 304 in Dichtungskontakt gegen die Ventilsitz-Oberfläche 306 gehalten ist. Die Erregung der Magnetspule 310 kann durch das Zuführen einer ersten Strommenge in einer ersten Richtung durch die Magnetspule 310 ausgeführt werden. Die erste Strommenge in der ersten Richtung erzeugt ein Magnetfeld, das den Ventilmechanismus 303 nach oben anzieht, um den Ventilmechanismus 303 von dem Ventilsitz 305 abzuheben. Das Magnetfeld kann z. B. den Magnetanker 320 in der Heberichtung bewegen, um der Federkraft der Rückstellfeder 323 entgegenzuwirken. Die Gesamthebung des Ventilmechanismus kann durch eine Arbeitslücke definiert sein, die zwischen dem Verbindungsstück 313 und dem Magnetanker 320 in der Ruheposition vorhanden ist. Der Magnetanker 320 führt ebenso den ersten Flansch 321 in der Heberichtung mit. Das Ventilverschlusselement 34, das mit dem Ventilmechanismus 303 verbunden ist, wird von der Ventilsitz-Oberfläche 306 gehoben, wobei der Kraftstoff durch die Spritz-Ausstoßöffnungen 307 durch Spritzen ausgestoßen wird.
  • In dem Fall, dass der Ventilmechanismus aus einem permanent magnetisiertem Material besteht, ist ein Magnetfeld in dem Ventilmechanismus vorhanden, ein magnetisches Dipolmoment des Ventilmechanismus kann z. B. entlang einer Richtung einer Mittelachse des Ventilmechanismus verlaufen. In diesem Falle kann die Richtung des dem Einspritzdüsen-Antrieb 311 zugeführten Stroms so gewählt werden, dass das durch die Magnetspule 310 erzeugte Magnetfeld ein magnetisches Dipolmoment besitzt, dessen Richtung zu dem magnetischen Dipolmoment des Ventilmechanismus entgegengesetzt ist, so dass das durch die Magnetspule 310 erzeugte Magnetfeld den permanent magnetisierten Ventilmechanismus anzieht, um den Ventilmechanismus von dem Ventilmechanismussitz zu heben. Bei diesem Beispiel kann die dem Einspritzdüsen-Antrieb zugeführte Strommenge verringert werden, weil das Magnetfeld in dem Ventilmechanismus eine zusätzliche Kraft bereitstellt, um den Ventilmechanismus zu heben.
  • In Ansprechen auf ein Ende des Einspritzungsereignisses wird die erste Strommenge, die dem Einspritzdüsen-Antrieb 311 in der ersten Richtung zugeführt wird, abgestellt, wobei nach dem ausreichenden Zerfall des Magnetfeldes der Magnetanker 320 aufgrund des Drucks der Rückstellfeder 323 von dem Verbindungsstück 313 abfällt, so dass sich der Ventilmechanismus 303 entgegen der Heberichtung bewegt. Das Ventilverschlusselement 304 wird auf der Ventilsitz-Oberfläche 306 abgesetzt, wobei die Kraftstoffeinspritzdüse 300 abermals geschlossen ist.
  • Beispielsweise kann in dem Fall, in dem der Ventilmechanismus aus einem permanent magnetisierten Material besteht, in Ansprechen auf ein Ende eines Einspritzungsereignisses eine zweite Strommenge für ein Magnetfeld in einer zweiten Richtung dem Einspritzdüsen-Antrieb 311 zugeführt werden, um das Schließen des Ventilmechanismus gegen den Ventilsitz zu unterstützen. In diesem Fall kann die Richtung des dem Einspritzdüsen-Antrieb 311 zugeführten Stroms so gewählt werden, dass das durch die Magnetspule 310 erzeugte Magnetfeld ein magnetisches Dipolmoment mit der gleichen Richtung wie das magnetische Dipolmoment des Ventilmechanismus besitzt, so dass das durch die Magnetspule 310 erzeugte Magnetfeld den permanent magnetisierten Ventilmechanismus abstößt, um den Ventilmechanismus auf den Ventilmechanismus-Sitz zu zwingen. Auf diese Weise kann die Einspritzdüse mit einer höheren Kraft als die, die die Rückstellfeder allein bereitstellt, auf den Sitz gezwungen werden.
  • Beispielsweise kann eine während eines Einspritzdüsen-Verschlussereignisses dem Einspritzdüsen-Antrieb 311 zugeführte zweite Strommenge bereitgestellt werden, um einer magnetischen Anziehung zwischen dem Ventilmechanismus und dem Ventilsitz entgegenzuwirken, z. B. wenn der Ventilmechanismus und/oder der Ventilsitz permanent magnetisiert sind. Insbesondere kann die zweite Strommenge in einer zweiten Richtung dem Einspritzdüsen-Antrieb 311 zugeführt werden, um die Bewegung beim Schließen des Ventilmechanismus gegen den Ventilsitz zu dämpfen. In diesem Fall kann die Richtung des dem Einspritzdüsen-Antrieb 311 zugeführten Stroms so gewählt werden, dass das durch die Magnetspule 310 erzeugte Magnetfeld ein magnetisches Dipolmoment mit der entgegengesetzten Richtung wie das magnetische Dipolmoment des Ventilmechanismus besitzt, so dass das durch die Magnetspule 310 erzeugte Magnetfeld den permanent magnetisierten Ventilmechanismus anzieht, um die durch die Rückstellfeder auf den Ventilmechanismus ausgeübte Kraft zu puffern.
  • In diesem Fall kann die dem Ventilmechanismus zugeführte zweite Strommenge so gewählt werden, um eine Anziehungskraft zwischen dem durch die Magnetspule erzeugten Magnetfeld und dem Magnetfeld des Ventilmechanismus zu erzeugen, die kleiner als die durch die Rückstellfeder 323 auf den Ventilmechanismus 303 ausgeübte Kraft ist. Ferner kann bei einigen Beispielen die zweite Strommenge durch den Ventilmechanismus-Verschlussprozess verändert werden. Die zweite Strommenge kann z. B. abnehmen, bis der Ventilmechanismus mit dem Sitz in Eingriff gelangt, um den Effekt einer weichen Landung bereitzustellen.
  • 4 zeigt beispielhaft ein Verfahren 400 für eine Kraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzdüse, wie z. B. der in 3 gezeigten Kraftstoffeinspritzdüse. Insbesondere ist das Verfahren 400 auf das Betreiben einer Kraftstoffeinspritzdüse mit einem permanent magnetisierten Ventilmechanismus und/oder einem permanent magnetisierten Ventilmechanismussitz gerichtet, wie oben beschrieben worden ist.
  • Bei 402 enthält das Verfahren 400 das Bestimmen, ob die Eintrittsbedingungen für ein Kraftstoff-Einspritzungsereignis erfüllt sind. Die Eintrittsbedingungen können z. B. den Beginn des Einspritzungsereignisses enthalten, wie oben beschrieben worden ist. Insbesondere kann die Kraftstoffeinspritzdüse 300 ein Kraftstoffimpulsbreiten-Signal FPW von dem Controller 12 empfangen, um die Kraftstoffeinspritzung zu steuern. Das Signal FPW steuert die Kraftstoffeinspritzung durch das Zuführen von Energie zu der elektromagnetischen Aktuatorspule 310, um den Beginn der Einspritzung (SOI) des Kraftstoffs von der Kraftstoffeinspritzdüse 300 einzuleiten. Die Eintrittsbedingungen können ferner auf einem der Kraftstoffeinspritzdüse zugeführten Kraftstoffdruck basieren, wie er z. B. durch einen Drucksensor im Kraftstoffverteiler gemessen wird.
  • Falls die Eintrittsbedingungen für ein Kraftstoff-Einspritzungsereignis bei 402 erfüllt sind, geht das Verfahren 400 zu 404 weiter. Bei 404 enthält das Verfahren 400 das Zuführen einer ersten Strommenge in einer ersten Richtung zu einem Einspritzdüsen-Antrieb, um einen Einspritzventilmechanismus von einem Einspritzventilmechanismussitz zu heben. Die in einer ersten Richtung dem Einspritzdüsen-Antrieb zugeführte Strommenge kann gewählt werden, um eine Federkraft, die den Ventilmechanismus in einer geschlossenen Position gegen den Ventilmechanismussitz vorbelastet, und eine Magnetkraft zwischen dem Ventilmechanismus und dem Ventilsitz zu überwinden, um den Einspritzventilmechanismus von dem Einspritzventilmechanismussitz zu heben. Folglich kann die erste Strommenge z. B. auf einem Kraftstoffdruck-Messergebnis in dem Kraftstoffverteiler basieren.
  • Bei 406 enthält das Verfahren 400 das Aufrechterhalten der ersten Strommenge in der ersten Richtung zu dem Einspritzdüsen-Antrieb, um das Einspritzventil offen oder von dem Einspritzventilsitz abgehoben zu halten. Die erste Strommenge in der ersten Richtung kann z. B. basierend auf einer Kraftstoffimpulsbreite oder einem Sollbetrag des Kraftstoffs, der während des aktuellen Kraftstoff-Einspritzungsereignisses in die Kraft-maschine einzuspritzen ist, dem Einspritzdüsen-Antrieb zugeführt werden.
  • Bei 408 enthält das Verfahren 400 das Abstellen der Zufuhr der ersten Strommenge in der ersten Richtung zu dem Einspritzdüsen-Antrieb. In Ansprechen auf ein Ende des Einspritzungsereignisses kann z. B. die in der ersten Richtung dem Einspritzdüsen-Antrieb 311 zugeführte erste Strommenge abgestellt werden, so dass eine Federkraft der Rückstellfeder 323 beginnt, den Ventilmechanismus 303 in eine geschlossene Position gegen den Ventilsitz 305 zurückzuführen.
  • Bei 410 enthält das Verfahren 400 das Bestimmen, ob die Eintrittsbedingungen für das Dämpfen des Schließens des Einspritzventils erfüllt sind. Bei Bedingungen eines hohen Kraftstoffdrucks im Kraftstoffverteiler kann z. B. ein Dämpfen des Schließens des Ventilmechanismus auf den Sitz ausgeführt werden, wie im Folgenden beschrieben wird. Folglich können beispielsweise die Eintrittsbedingungen für das Dämpfen des Schließens des Einspritzventils einen Kraftstoffverteilerdruck, der größer als ein Schwellenwert ist, enthalten. Die Eintrittsbedingungen für das Dämpfen des Schließens des Einspritzventils können ferner auf dem Alter der Einspritzdüse oder der Einspritzdüsenkomponenten basieren und darauf basieren, ob der Ventilmechanismus magnetisiert ist oder nicht.
  • Falls die Eintrittsbedingungen für das Dämpfen des Schließens des Einspritzventils bei 410 erfüllt sind, geht das Verfahren 400 zu 412 weiter. Bei 412 enthält das Verfahren 400 das Zuführen einer zweiten Strommenge in einer zweiten Richtung zu dem Einspritzdüsen-Antrieb, um das Schließen des Einspritzventilmechanismus auf dem Einspritzventilmechanismussitz zu dämpfen. Wie oben beschrieben worden ist, kann z. B. die zweite Strommenge, die während eines Einspritzdüsen-Verschlussereignisses dem Einspritzdüsen-Antrieb 311 zugeführt wird, bereitgestellt werden, um einer magnetischen Anziehung zwischen dem Ventilmechanismus und dem Ventilsitz entgegenzuwirken, z. B. wenn der Ventilmechanismus und/oder der Ventilsitz permanent magnetisiert sind. Insbesondere kann die zweite Strommenge in einer zweiten Richtung dem Einspritzdüsen-Antrieb 311 zugeführt werden, um die Bewegung beim Schließen des Ventilmechanismus gegen den Ventilsitz zu dämpfen. In diesem Fall kann die Richtung des dem Einspritzdüsen-Antrieb 311 zugeführten Stroms so gewählt werden, dass das durch die Magnetspule 310 erzeugte Magnetfeld ein magnetisches Dipolmoment mit der entgegengesetzten Richtung wie das magnetische Dipolmoment des Ventilmechanismus besitzt, so dass das durch die Magnetspule 310 erzeugte Magnetfeld den permanent magnetisierten Ventilmechanismus anzieht, um die durch die Rückstellfeder auf den Ventilmechanismus ausgeübte Kraft zu puffern. In diesem Fall kann die dem Ventilmechanismus zugeführte zweite Strommenge so gewählt werden, um eine Anziehungskraft zwischen dem durch die Magnetspule erzeugten Magnetfeld und dem Magnetfeld des Ventilmechanismus zu erzeugen, die kleiner als die durch die Rückstellfeder 323 auf den Ventilmechanismus 303 ausgeübte Kraft ist. In diesem Fall kann die zweite Strommenge kleiner als die erste Strommenge sein.
  • Bei 414 enthält das Verfahren 400 das Einstellen der dem Einspritzdüsen-Antrieb zugeführten zweiten Strommenge basierend auf den Betriebsbedingungen, bis das Ventil geschlossen ist. Die zweite Strommenge kann z. B. durch den Ventilmechanismus-Schließprozess verändert werden. Die zweite Strommenge kann z. B. abnehmen, bis der Ventilmechanismus mit dem Sitz in Eingriff gelangt, um die Wirkung einer weichen Landung bereitzustellen. Ferner kann die zweite Strommenge basierend auf einer auf den magnetisierten Einspritzventilmechanismus ausgeübten Schließfederkraft eingestellt werden. Der Betrag und die Geschwindigkeit der Stromabnahme können auf einem Kraftstoffimpulsbreiten-Signal, einer Federkonstante der Rückstellfeder und verschiedenen anderen Kraftmaschinen-Betriebsbedingungen basieren.
  • Falls die Eintrittsbedingungen für das Dämpfen des Ventilverschlusses bei 410 nicht erfüllt sein, geht das Verfahren 400 zu 416 weiter, um zu bestimmen, ob die Eintrittsbedingungen zum Beschleunigen oder Unterstützen des Ventilverschlusses erfüllt sind. Eine Beschleunigung des Verschlusses des Ventilmechanismus kann z. B. erwünscht sein, um ein weiteres Komponentenaufprallen zu verringern, und/oder während der Bedingungen eines niedrigen Kraftstoffdrucks erwünscht sein. Folglich können die Eintrittsbedingungen, die für die magnetische Unterstützung beim Schließen des Einspritzventils erfüllt sind, enthalten, dass ein Kraftstoffverteilerdruck kleiner als ein Schwellenwert ist. Die Eintrittsbedingungen für das Beschleunigen oder Unterstützen des Schließens des Einspritzventils können ferner auf einem Alter der Einspritzdüse oder der Einspritzdüsenkomponenten basieren und darauf basieren, ob der Ventilmechanismus magnetisiert ist oder nicht.
  • Falls die Eintrittsbedingungen für das Beschleunigen oder Unterstützen des Schließens des Einspritzventils bei 416 erfüllt sind, geht das Verfahren 400 zu 418 weiter. Bei 418 enthält das Verfahren 400 das Zuführen einer zweiten Strommenge in einer zweiten Richtung zu dem Einspritzdüsen-Antrieb, um das Schließen des Einspritzventilmechanismus auf den Einspritzventilmechanismussitz zu beschleunigen.
  • Wie oben beschrieben worden ist, kann z. B. in dem Fall, in dem der Ventilmechanismus aus einem permanent magnetisierten Material besteht, eine zweite Strommenge in einer zweiten Richtung dem Einspritzdüsen-Antrieb 311 zugeführt werden, um das Schließen des Ventilmechanismus gegen den Ventilsitz zu unterstützen. In diesem Fall kann die Richtung des dem Einspritzdüsen-Antrieb 311 zugeführten Stroms so gewählt werden, dass das durch die Magnetspule 310 erzeugte Magnetfeld ein magnetisches Dipolmoment mit der gleichen Richtung wie das magnetische Dipolmoment des Ventilmechanismus besitzt, so dass das durch die Magnetspule 310 erzeugte Magnetfeld den permanent magnetisierten Ventilmechanismus abstößt, um den Ventilmechanismus auf den Ventilmechanismussitz zu zwingen. Auf diese Weise kann die Einspritzdüse mit einer höheren Kraft als die, die die Rückstellfeder allein bereitstellt, auf den Sitz gezwungen werden.
  • Wenn die Eintrittsbedingungen zum Beschleunigen oder Unterstützen des Schließens des Einspritzventils bei 416 nicht erfüllt sind, dann werden die Kraft der Rückstellfeder zusammen mit der magnetischen Anziehung zwischen dem Ventilmechanismus und dem Ventilsitz verwendet, um den Ventilmechanismus auf dem Ventilmechanismussitz zu schließen und folglich das Abprallen des Ventilmechanismus von dem Ventilmechanismussitz über die magnetische Anziehung zu verringern.
  • Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Verfahren beispielhafter Art sind und dass die spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf V-6, I-4, I-6, V-12, Boxer-4 und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
  • Die folgenden Ansprüche legen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders dar, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder dessen Äquivalent beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente enthalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer in Beziehung stehenden Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob ihr Umfang umfassender als der, enger als der oder gleich dem Umfang der ursprünglichen Ansprüche ist oder vom Umfang der ursprünglichen Ansprüche verschieden ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims (15)

  1. Kraftstoffeinspritzdüse für eine Kraftmaschine, die Folgendes umfasst: einen Ventilmechanismus und einen Ventilmechanismussitz, wobei der Ventilmechanismus und/oder der Ventilmechanismussitz permanent magnetisiert sind; eine Einspritzdüsen-Antriebsschaltung zum Betätigen des Ventilmechanismus; und eine Feder, die den Ventilmechanismus in einer geschlossenen Position gegen den Ventilmechanismussitz vorbelastet.
  2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, wobei der Ventilmechanismus permanent magnetisiert ist und der Ventilmechanismussitz ferromagnetisch ist.
  3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, wobei der Ventilmechanismussitz permanent magnetisiert ist und der Ventilmechanismus ferromagnetisch ist.
  4. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, wobei sowohl der Ventilmechanismus als auch der Ventilmechanismussitz permanent magnetisiert sind.
  5. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 4, wobei ein magnetischer Dipol des Ventilmechanismus zu einem magnetischen Dipol des Ventilmechanismussitzes im Wesentlichen antiparallel ist.
  6. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, wobei der Ventilmechanismus einen Düsenzapfen und eine Kugel enthält, die an ein stromabwärtiges Ende des Düsenzapfens gekoppelt ist, und wobei sich die Kugel in der geschlossenen Position mit dem Ventilmechanismussitz in Eingriff befindet.
  7. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 6, wobei die Kugel ein Permanentmagnet ist und der Ventilmechanismussitz aus einem ferromagnetischen Material besteht.
  8. Verfahren für eine Kraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzdüse, das Folgendes umfasst: Zuführen einer ersten Strommenge in einer ersten Richtung zu einem Einspritzdüsen-Antrieb, um einen permanent magnetisierten Einspritzventilmechanismus von einem Einspritzventilmechanismussitz zu heben; und Zuführen einer zweiten Strommenge in einer zweiten Richtung zu dem Einspritzdüsen-Antrieb, um den permanent magnetisierten Einspritzventilmechanismus auf dem Einspritzventilmechanismussitz zu schließen.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Ventilmechanismussitz ferromagnetisch ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Ventilmechanismussitz permanent magnetisiert ist und wobei der magnetische Dipol des Ventilmechanismus zu einem magnetischen Dipol des Ventilmechanismussitzes im Wesentlichen antiparallel ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Ventilmechanismus einen Düsenzapfen und eine Kugel enthält, die an ein stromabwärtiges Ende des Düsenzapfens gekoppelt ist, und wobei die Kugel als Reaktion auf das Zuführen einer zweiten Strommenge in einer zweiten Richtung zu dem Einspritzdüsen-Antrieb mit dem Ventilmechanismussitz in Eingriff gelangt.
  12. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die zweite Strommenge auf dem Kraftstoffdruck des der Einspritzdüse zugeführten Kraftstoffs basiert.
  13. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die zweite Strommenge auf einer auf den magnetisierten Einspritzventilmechanismus ausgeübten Schließfederkraft basiert.
  14. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die erste Richtung von der zweiten Richtung verschieden ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die erste Richtung die gleiche wie die zweite Richtung ist und die erste Strommenge größer als die zweite Strommenge ist.
DE102013215229.9A 2012-08-09 2013-08-02 Magnetisiertes kraftstoffeinspritzventil und magnetisierter kraftstoffeinspritzventilsitz Pending DE102013215229A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/571,242 US9115678B2 (en) 2012-08-09 2012-08-09 Magnetized fuel injector valve and valve seat
US13/571,242 2012-08-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013215229A1 true DE102013215229A1 (de) 2014-05-22

Family

ID=50046062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013215229.9A Pending DE102013215229A1 (de) 2012-08-09 2013-08-02 Magnetisiertes kraftstoffeinspritzventil und magnetisierter kraftstoffeinspritzventilsitz

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9115678B2 (de)
CN (1) CN103573512B (de)
DE (1) DE102013215229A1 (de)
RU (1) RU2612870C2 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140299676A1 (en) * 2013-04-05 2014-10-09 Enginetics, Llc Dual solenoid dual angle entry multi-physics fuel atomizer
JP6511266B2 (ja) * 2014-12-25 2019-05-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射弁制御装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3107160A1 (de) * 1981-02-26 1982-09-09 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart "kraftstoffeinspritzduese"
CN85103178A (zh) * 1985-04-26 1986-10-22 株式会社日立制作所 电磁式燃料喷射阀
DE4408875A1 (de) * 1994-03-16 1995-09-21 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
US5544816A (en) * 1994-08-18 1996-08-13 Siemens Automotive L.P. Housing for coil of solenoid-operated fuel injector
RU2140559C1 (ru) * 1995-08-16 1999-10-27 Громыко Петр Семенович Электромагнитная форсунка для двигателя внутреннего сгорания
DE19547406B4 (de) * 1995-12-19 2007-10-31 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
US5975053A (en) 1997-11-25 1999-11-02 Caterpillar Inc. Electronic fuel injection quiet operation
DE19900406A1 (de) 1999-01-08 2000-07-13 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
DE19921489A1 (de) 1999-05-08 2000-11-09 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
US6412713B2 (en) 1999-12-07 2002-07-02 Denso Corporation Fuel injection apparatus
JP2002130072A (ja) 2000-10-18 2002-05-09 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射装置
JP2003328901A (ja) * 2002-05-13 2003-11-19 Hitachi Unisia Automotive Ltd 燃料噴射弁
DE102004058803A1 (de) * 2004-12-07 2006-06-08 Robert Bosch Gmbh Einspritzventil
RU2327897C1 (ru) * 2006-08-31 2008-06-27 ООО НПК "Базальт" Электромагнитная форсунка
DE102009046466A1 (de) * 2009-11-06 2011-05-12 Robert Bosch Gmbh MIM 2K-Hülse für Einspritzventil

Also Published As

Publication number Publication date
US20140041639A1 (en) 2014-02-13
US9115678B2 (en) 2015-08-25
CN103573512A (zh) 2014-02-12
RU2612870C2 (ru) 2017-03-13
RU2013137204A (ru) 2015-02-20
CN103573512B (zh) 2017-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009057399A1 (de) Steuerung einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe zur Verringerung von Leerlaufgeräusch
DE102012211798B4 (de) Verfahren zur Betätigung eines Schaltelements einer Ventileinrichtung
DE102013222603A1 (de) Verfahren zum Erkennen eines Fehlers im Öffnungsverhalten eines Injektors
DE102013202411A1 (de) Kraftstoffpumpe mit geräuscharmem nockenbetätigtem saugventil
DE102013202419A1 (de) Kraftstoffpumpe mit geräuscharmem volumensteuerungsbetätigtem Saugventil
DE102010041880B4 (de) Ermitteln der ballistischen Flugbahn eines elektromagnetisch angetriebenen Ankers eines Spulenaktuators
DE19951537B4 (de) Ventil-Antriebsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE102011085277A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Schaltventils
DE102008042801A1 (de) Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung
EP2724011B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer kraftstofffördereinrichtung einer brennkraftmaschine
DE102013202390A1 (de) Kraftstoffpumpe mit geräuscharmem rotierendem saugventil
DE102013215229A1 (de) Magnetisiertes kraftstoffeinspritzventil und magnetisierter kraftstoffeinspritzventilsitz
DE112016006055B4 (de) Steuervorrichtung für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
DE102015104117B4 (de) Bewegungssteuerung eines aktors
EP2501916B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung eines mengensteuerventils
DE102013215939A1 (de) Positionsbestimmung eines Magnetaktors einer Brennkraftmaschine mittels Induktivitätsmessung
WO2016188726A1 (de) Verfahren zur ansteuerung eines kraftstoffinjektors
EP2176575B1 (de) Verfahren zur ansteuerung eines elektromagnetischen schaltventils
DE102016110030A1 (de) Systeme und Verfahren für Kraftmaschinenluftpfadrückführungsmanagement
DE102011086151A1 (de) Verfahren zum Betreiben mindestens eines Magnetventils
DE102014100338A1 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
DE102016110207A1 (de) Kraftstoffdampfsperrventilsteuerung
DE102015207274A1 (de) Verfahren zur geräuschmindernden Ansteuerung von schaltbaren Ventilen, insbesondere von Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
DE102017204849B3 (de) Verfahren zum Erkennen einer Veränderung eines zumindest einen Teil eines Gesamtluftspaltes bildenden Arbeitsweges eines Magnetankers eines Kraftstoffeinspritzventils
DE102017209523B3 (de) Verfahren zur Ermittlung des in einem Kraftstoffeinspritzventil herrschenden Kraftstoffdruckes

Legal Events

Date Code Title Description
R082 Change of representative

Representative=s name: LORENZ SEIDLER GOSSEL RECHTSANWAELTE PATENTANW, DE

R012 Request for examination validly filed