DE102016124139A1 - Fuel injector with integrated sensors - Google Patents

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DE102016124139A1
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Tomoyuki Harada
Sebastian Visser
Arne Pagel
Yuuki Horii
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Denso Corp
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor mit einem Ventil (13) zum Freigeben oder Beenden von Kraftstoffinjektionen, einem elektrisch steuerbaren Ventilaktuator (12) zur Betätigung des Ventils und einer integrierte Sensorik (16). Der Kraftstoffinjektor (10) umfasst einen Energiespeicher (30) mit einer Ladevorrichtung (31). Der Energiespeicher (30) ist über die Ladevorrichtung (31) mit zumindest einer Leitung (IV+) für die Versorgungsenergie des Ventilaktuators (12) verbunden. Die Ladevorrichtung (31) ist dazu ausgebildet, den Energiespeicher (30) aus den elektrischen Strömen in dieser Leitung (IV+) aufzuladen.
Die zur Veröffentlichung mit der Zusammenfassung vorgesehene Figur ist 1.

Figure DE102016124139A1_0000
The invention relates to a fuel injector with a valve (13) for releasing or ending fuel injections, an electrically controllable valve actuator (12) for actuating the valve and an integrated sensor system (16). The fuel injector (10) comprises an energy store (30) with a charging device (31). The energy store (30) is connected via the charging device (31) with at least one line (IV +) for the supply energy of the Ventilaktuators (12). The charging device (31) is designed to charge the energy store (30) from the electrical currents in this line (IV +).
The figure intended for publication with the abstract is 1 ,
Figure DE102016124139A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor zur Anbringung an einem Verbrennungsmotor, der über mehrere elektrische Leitungen mit einer elektronischen Steuereinheit verbindbar ist, wobei der Kraftstoffinjektor eine integrierte Sensorik zur Erfassung und Rückmeldung von momentanen Zuständen des Injektors ausgebildet ist.The invention relates to a fuel injector for attachment to an internal combustion engine, which is connectable via a plurality of electrical lines with an electronic control unit, wherein the fuel injector is an integrated sensor for detecting and feedback of instantaneous states of the injector is formed.

Bisher bekannte Kraftstoffinjektoren mit integrierter Sensorik benötigen eine Vielzahl von elektrischen Leitungen, insbesondere sechs separate elektrische Leitungen zur Verbindung mit der elektronischen Steuereinheit.Previously known fuel injectors with integrated sensors require a plurality of electrical lines, in particular six separate electrical lines for connection to the electronic control unit.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Kraftstoffinjektor und eine zugehörige elektrische Steuereinheit aufzuzeigen, mit denen die Anzahl der notwendigen elektrischen Leitungen reduziert werden. Ferner wird ein Kraftstoffversorgungssystem aufgezeigt, das einen solchen Kraftstoffinjektor und eine elektronische Steuereinheit umfasst.It is an object of the present invention to provide an improved fuel injector and an associated electrical control unit, with which the number of necessary electrical lines are reduced. Further, a fuel supply system is shown comprising such a fuel injector and an electronic control unit.

Der Kraftstoffinjektor gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Ventil zum Freigeben oder Beenden von Kraftstoffinjektionen, einen elektrisch steuerbaren Ventilaktuator zur Betätigung des Ventils und eine integrierte Sensorik.The fuel injector according to the present disclosure includes a valve for releasing or stopping fuel injections, an electrically controllable valve actuator for actuating the valve, and integrated sensors.

Der Kraftstoffinjektor umfasst weiterhin einen bevorzugt integrierten Energiespeicher mit einer Ladevorrichtung. Der Energiespeicher ist über die Ladevorrichtung mit einer Leitung für die Versorgungsenergie des Ventilaktuators verbunden. Die Ladevorrichtung ist dazu ausgebildet, den Energiespeicher aus den elektrischen Strömen in dieser Leitung aufzuladen.The fuel injector further comprises a preferably integrated energy store with a charging device. The energy storage is connected via the charging device with a line for the supply energy of the Ventilaktuators. The charging device is designed to charge the energy store from the electrical currents in this line.

Mit anderen Worten wird ein Anteil aus der vergleichsweise hohen Versorgungsenergie des Ventilaktuators zum Aufladen des Energiespeichers verwendet. Auf diese Weise kann auf eine separate Leitung für die Energieversorgung der integrierten Sensorik und etwaig weiterer Steuerungsbestandteile des Kraftstoffinjektors verzichtet werden. Insbesondere kann auf einen separaten Phasen-Leiter für die Energieversorgung der Sensorik und/oder eines Steuerungsabschnitts an oder im Kraftstoffinjektor verzichtet werden.In other words, a proportion of the comparatively high supply energy of the valve actuator is used to charge the energy store. In this way, it is possible to dispense with a separate line for the energy supply of the integrated sensor system and any further control components of the fuel injector. In particular, it is possible to dispense with a separate phase conductor for the energy supply of the sensor system and / or a control section on or in the fuel injector.

Die Reduzierung der Anzahl der notwendigen Leitungen hat verschiedene Vorteile. Einerseits sind kleinere und weniger aufwendig herstellbare Steckverbindungen verwendbar, sodass Kostenvorteile und eine einfachere Montage ermöglicht werden. Auch Fehlerquellen hinsichtlich der elektrischen Kontaktierung werden reduziert.The reduction in the number of necessary lines has several advantages. On the one hand smaller and less expensive manufacturable connectors can be used, so cost advantages and easier installation are possible. Also error sources with regard to the electrical contact are reduced.

Da die Preise für Kupfer und andere Metalle, die zur Herstellung von elektrischen Leitungen und Steckverbindungen benutzt werden, steigen und andererseits die Preise für Halbleiter fallen, wird der Kostenvorteil in der Zukunft noch höher ausfallen.As prices for copper and other metals used to make electrical wiring and connectors increase and semiconductor prices fall, the cost advantage will be even higher in the future.

In einer Leitung für die Versorgungsenergie des Ventilaktuators treten in der Regel pulsierende Ströme bzw. Stromimpulse auf. Die für das Aufladen des Energiespeichers nötige Energie kann auf verschiedene Weise abgezweigt werden.As a rule, pulsating currents or current pulses occur in a line for the supply energy of the valve actuator. The energy required for charging the energy store can be diverted in various ways.

Einerseits kann ein reiner Strompuls zur Betätigung des Ventilaktuators vorgesehen sein. Während des Strompulses steigt die Stromstärke von einem Nullniveau auf ein erhöhtes Niveau an und verbleibt auf diesem Niveau oder auf einem mittleren Stromniveau für die Dauer der Aktuierung. Zum Ende der Aktuierung fällt die Stromstärke wieder auf das Nullniveau ab. Aus diesem Strompuls kann ein Teil der übertragenen Energie abgezweigt werden. Während der Dauer des Stromimpulses wird dann ein Teil des Stromes zum Aufladen des Energiespeichers verwendet. Alternativ kann dem zur Betätigung notwendigen Strompuls ein Ladepuls überlagert werden. Während der Betätigung des Ventilaktuators kann das Stromniveau um ein solches Maß erhöht sein, dass zusätzlich zu der Energiemenge für die Aktuierung ein ausreichendes Maß an Energie übertragen wird, mit dem der Energiespeicher aufgeladen wird. In beiden Fällen findet eine Ladung des Energiespeichers (nur) während des Strompulses statt.On the one hand, a pure current pulse can be provided for actuating the valve actuator. During the current pulse, the current rises from a zero level to an elevated level and remains at that level or at an average current level for the duration of the actuation. At the end of the actuation, the current drops back to zero. From this current pulse, a part of the transmitted energy can be diverted. During the duration of the current pulse, a portion of the current is then used to charge the energy storage. Alternatively, a charging pulse can be superimposed on the current pulse necessary for actuation. During actuation of the valve actuator, the current level may be increased to such an extent that, in addition to the amount of energy for the actuation, a sufficient amount of energy is transferred to charge the energy storage device. In both cases, a charge of the energy storage takes place (only) during the current pulse.

Gemäß einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsvariante kann in der Leitung für die Versorgungsenergie des Ventilaktuators zumindest in einem Zeitraum zwischen den Aktuierungen ein vom Nullniveau unterschiedlicher Strom fließen, der für die Aufladung des Energiespeichers verwendet wird. Dieser Strom kann so gering sein, dass er nicht zu einer Betätigung des Ventilaktuators und somit nicht zu einer Öffnung des Ventils im Kraftstoffinjektor führt. Es kann vorgesehen sein, dass ein Ladestrom nur in den Zeiträumen zwischen zwei Aktuierungen übertragen wird. Alternativ kann ein Ladestrom in Überlagerung zu den Strompulsen für die Aktuierung übertragen werden.According to an alternative or additional embodiment variant, in the line for the supply energy of the Ventilaktuators at least in a period between the Aktuierungen a different flow from the zero level, which is used for charging the energy storage. This current can be so low that it does not lead to actuation of the valve actuator and thus to an opening of the valve in the fuel injector. It can be provided that a charging current is transmitted only in the periods between two actuations. Alternatively, a charging current can be transferred in superposition to the current pulses for the actuation.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass für die Aktuierung einer Kraftstoffinjektion ein Strompuls mit einer ersten Stromrichtung (Plus oder Minus) übertragen wird, während für den Ladestrom eine entgegengesetzte Stromrichtung (Minus oder Plus) vorgesehen ist.It may further be provided that for the actuation of a fuel injection, a current pulse having a first current direction (plus or minus) is transmitted, while for the charging current, an opposite current direction (minus or plus) is provided.

Die Ladevorrichtung ist bevorzugt dazu ausgebildet, einen Ladestrom für den Energiespeicher von einem Strompuls für die Aktuierung einer Kraftstoffinjektion zu separieren. Auf diese Weise kann eine negative Beeinträchtigung der Aktuierungsdynamik vermieden werden.The charging device is preferably designed to separate a charging current for the energy store from a current pulse for the actuation of a fuel injection. This way you can a negative impact on the dynamics of the actuation can be avoided.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der (integrierte) Energiespeicher durch einen Regulator mit der internen Sensorik und/oder einem Steuerungsabschnitt des Kraftstoffinjektors verbunden. Der Regulator ist dazu ausgebildet, eine regulierte Spannung oder ein reguliertes Potential abzugeben, insbesondere eine konstante Versorgungsspannung. In der Praxis sind geeignete Schaltungen für eine Spannungsregulierung bekannt.According to a preferred refinement, the (integrated) energy store is connected by a regulator to the internal sensor system and / or a control section of the fuel injector. The regulator is designed to deliver a regulated voltage or a regulated potential, in particular a constant supply voltage. In practice, suitable circuits for voltage regulation are known.

Durch den Betrieb der Sensorik mit einer regulierten und insbesondere konstanten Spannung kann die Genauigkeit der Durchführung einer Messung und/oder der Übertragung der Messwerte erhöht werden, insbesondere bei analogen Mess- und Übertragungstechniken. Es ist ferner möglich, Sensoren und zugehörige Komponenten der Sensorik in einfacher Bauart zu verwenden. Die von der integrierten Sensorik ausgegebenen Signale, insbesondere analoge Übertragungssignale, können bevorzugt direkt verwendet werden, d.h. ohne eine nachfolgende Korrektur der Signale zum Ausgleich von Fehlern, die aus Schwankungen der Versorgungsspannung resultieren. Gleichzeitig kann eine regulierte Versorgungsenergie, insbesondere eine regulierte Spannung für einen Steuerungsabschnitt des Kraftstoffinjektors bereitgestellt werden.By operating the sensors with a regulated and, in particular, constant voltage, the accuracy of performing a measurement and / or transmitting the measured values can be increased, in particular in the case of analog measuring and transmission techniques. It is also possible to use sensors and associated components of the sensors in a simple design. The signals output by the integrated sensor system, in particular analogue transmission signals, can preferably be used directly, i. without a subsequent correction of the signals to compensate for errors resulting from fluctuations in the supply voltage. At the same time, a regulated supply energy, in particular a regulated voltage for a control section of the fuel injector can be provided.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der für sich allein oder im Zusammenhang mit dem vorgenannten Energiespeicher verwendet werden kann, ist ein Massekontakt der integrierten Sensorik und/oder ein Massekontakt eines Steuerungsabschnitts des Kraftstoffinjektors dazu vorgesehen, mit einem Massekontakt des Motorgehäuses eines Verbrennungsmotors verbunden zu werden, an dem der Kraftstoffinjektor anordenbar ist. Der Kraftstoffinjektor weist weiterhin eine Schaltvorrichtung auf, die eine zur elektronischen Steuereinheit führende Übertragungsleitung abwechselnd einerseits mit einer Signalleitung der integrierten Sensorik und/oder einer Signalleitung des Steuerungsabschnitts und andererseits mit dem Massekontakt am bzw. zum Motorgehäuse verbindet, wobei das Umschalten gemäß einem Ablaufschema erfolgt.According to a further aspect of the present disclosure, which can be used alone or in conjunction with the aforementioned energy store, a ground contact of the integrated sensor and / or a ground contact of a control section of the fuel injector is provided to be connected to a ground contact of the motor housing of an internal combustion engine be, on which the fuel injector can be arranged. The fuel injector further comprises a switching device which alternately connects a transmission line leading to the electronic control unit on the one hand to a signal line of the integrated sensor and / or a signal line of the control section and on the other hand to the ground contact on the motor housing, wherein the switching takes place according to a flow chart.

Somit wird in der (gemeinsamen) Übertragungsleitung ein kombiniertes Übertragungssignal gebildet, das in einem ersten Zeitanteil gemäß dem Ablaufschema ein Übertragungssignal der integrierten Sensorik und/oder des Steuerabschnitts enthält und in einem zweiten Zeitanteil gemäß dem Ablaufschema eine Messung des momentanen Basis-Potenzials am Massekontakt ermöglicht. Auf eine separate Masse-Leitung von der integrierten Sensorik und/oder einem Steuerungsabschnitt zur elektronischen Steuereinheit kann somit verzichtet werden.Thus, a combined transmission signal is formed in the (common) transmission line, which contains a transmission signal of the integrated sensor and / or the control section in a first time component according to the flowchart and enables a measurement of the instantaneous base potential at the ground contact in a second time component according to the flowchart , On a separate ground line of the integrated sensors and / or a control section to the electronic control unit can thus be dispensed with.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung sieht vor, dass die (direkten oder korrigierten) Signale von zumindest zwei Sensoren durch einen Signaltransformator in einem gemeinsamen Übertragungssignal kombiniert werden, beispielsweise durch ein Multiplexing-Verfahren.Another aspect of the present disclosure provides that the (direct or corrected) signals from at least two sensors are combined by a signal transformer in a common transmission signal, for example by a multiplexing method.

Die Kombination von zwei oder mehr Signalen kann alternativ oder zusätzlich unter Verwendung einer Übertragungstechnik gemäß DE 10 2014 102 163 erfolgen, wobei der Signaltransformator einen Signalprozessor umfasst, der mindestens ein Roh-Signal eines Sensors in ein analoges Übertragungs-Signal mit einer endlichen Gesamtbandbreite konvertiert und das Roh-Signal gemäß einer Überdeckung mit vorbestimmten Unterabschnitten in Signalteile aufgespaltet wird. Jeder Signalteil wird durch eine dem Unterabschnitt zugeordnete Vorwärts-Transformation auf einen gemeinsamen Messwert-Übertragungsabschnitt in dem Übertragungssignal abgebildet. Ferner wird eine codierte Information über den betroffenen Unterabschnitt und/oder die angewendete Vorwärts-Transformation in das Übertragungssignal eingebettet.The combination of two or more signals may alternatively or additionally be performed using a transmission technique according to DE 10 2014 102 163 be performed, wherein the signal transformer comprises a signal processor, which converts at least one raw signal of a sensor into an analog transmission signal having a finite total bandwidth and the raw signal is split according to an overlap with predetermined subsections in signal parts. Each signal part is mapped to a common measured value transmission section in the transmission signal by a forward transformation associated with the subsection. Furthermore, coded information about the affected subsection and / or the applied forward transformation is embedded in the transmission signal.

Die elektronische Steuereinheit ist bevorzugt zum Empfang eines kombinierten Übertragungssignals und zur Extraktion der enthaltenen Signalanteile ausgebildet.The electronic control unit is preferably designed to receive a combined transmission signal and to extract the signal components contained therein.

Die elektronische Steuereinheit kann insbesondere zur Durchführung eines Demultiplexing-Verfahrens ausgebildet sein.The electronic control unit may be designed in particular for carrying out a demultiplexing method.

Wenn eine Übertragungstechnik gemäß der DE 10 2014 102 163 verwendet wird, kann die elektronische Steuereinheit insbesondere zum Empfang eines Übertragungssignals mit einer eingebetteten codierten Information ausgebildet sein, wobei ein A/D-Converter das Übertragungssignal empfängt und in ein digitales Zwischensignal umwandelt. Die eingebettete codierte Information über einen betroffenen Unterabschnitt und/oder eine ausgeführte Vorwärts-Transformation wird aus dem Übertragungssignal oder dem Zwischensignal extrahiert. Eine Rückwärts-Transformation wird ausgewählt und das Zwischensignal wird mit der Rückwärts-Transformation in eine digitale Rechengröße umgewandelt.When a transmission technique according to the DE 10 2014 102 163 is used, the electronic control unit may be designed in particular for receiving a transmission signal with an embedded coded information, wherein an A / D converter receives the transmission signal and converts it into a digital intermediate signal. The embedded coded information about an affected subsection and / or an executed forward transformation is extracted from the transmission signal or the intermediate signal. A backward transformation is selected and the intermediate signal is converted to a digital computation value with the backward transformation.

Die elektronische Steuereinheit umfasst bevorzugt eine Auswerteeinheit, die dazu ausgebildet ist, aus dem kombinierten Übertragungssignal die verschiedenen Signalanteile zu extrahieren und/oder die Rücktransformation durchzuführen.The electronic control unit preferably comprises an evaluation unit which is designed to extract the various signal components from the combined transmission signal and / or to carry out the inverse transformation.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung erläutert. Further advantageous embodiments are explained in the following description of the drawings.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Es zeigen:

  • 1: Ein Kraftstoffversorgungssystem mit einem Kraftstoffinjektor und einer elektronischen Steuereinheit, bei dem eine hohe Anzahl elektrischer Leitungen zur Verbindung des Kraftstoffinjektors mit der elektronischen Steuereinheit vorgesehen sind.
  • 2 bis 5: Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Offenbarung, bei denen eine geringere Anzahl elektrischer Leitung zur Verbindung des Kraftstoffinjektors mit der elektronischen Steuereinheit ermöglicht ist.
The invention is illustrated by way of example and schematically in the drawings. Show it:
  • 1 : A fuel supply system with a fuel injector and an electronic control unit, in which a large number of electrical lines for connection of the fuel injector are provided with the electronic control unit.
  • 2 to 5 Embodiments according to the present disclosure, wherein a smaller number of electrical line for connection of the fuel injector with the electronic control unit is made possible.

Ein Kraftstoffversorgungssystem mit einem Kraftstoffinjektor (10) und einer elektronischen Steuereinheit (50) in einer Ausgansversion sind in 1 dargestellt. Der Kraftstoffinjektor (10) ist über insgesamt sechs elektrische Leitungen mit der elektronischen Steuereinheit (50) verbunden. In der elektronischen Steuereinheit (50) ist eine elektrische Treibereinheit / EDU (51) enthalten, welche die Versorgungsenergie für den Betrieb des Ventilaktuators (12) bereitstellt. Die Darstellung in 1 dient der Verdeutlichung von Vorteilen, die durch die Merkmale gemäß der vorliegenden Offenbarung zu erreichen sind.A fuel supply system with a fuel injector ( 10 ) and an electronic control unit ( 50 ) in a Ausgansversion are in 1 shown. The fuel injector ( 10 ) is a total of six electrical lines with the electronic control unit ( 50 ) connected. In the electronic control unit ( 50 ) is an electric drive unit / EDU ( 51 ) containing the supply energy for the operation of the Ventilaktuators ( 12 ). The representation in 1 serves to illustrate advantages that can be achieved by the features according to the present disclosure.

Soweit gleiche Bezugsziffern bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen verwendet werden, sind damit im Wesentlichen identische Komponenten gemeint. Die zugehörig offenbarten Merkmale gelten entsprechend für alle Ausführungsbeispiele, soweit nichts anderes erläutert ist.As far as the same reference numerals are used in the various embodiments, essentially identical components are meant. The associated disclosed features apply mutatis mutandis to all embodiments, unless otherwise explained.

Der Kraftstoffinjektor (10) umfasst ein Ventil (13), das einen Kraftstofffluss durch eine Kraftstoffpassage (14) zu den ein oder mehreren Injektionsöffnungen (15) zulassen oder blockieren kann, um hierdurch eine Kraftstoffinjektion freizugeben oder zu beenden. Die Betätigung des Ventils (13) erfolgt direkt oder indirekt durch den elektrisch steuerbaren Ventilaktuator (12).The fuel injector ( 10 ) comprises a valve ( 13 ), which permits fuel flow through a fuel passage ( 14 ) to the one or more injection ports ( 15 ) may allow or block to thereby release or terminate fuel injection. Actuation of the valve ( 13 ) takes place directly or indirectly through the electrically controllable valve actuator ( 12 ).

Der Wirkzusammenhang zwischen dem Ventilaktuator (12) und der konkreten Bewegung des Ventils (13) kann von beliebiger Art sein. Gemäß einer ersten Ausführungsvariante wird das Ventil (13) direkt durch den Ventilaktuator (12) bewegt (direkt aktuierter Kraftstoffinjektor). Gemäß einer alternativen und bevorzugten Variante betätigt der Ventilaktuator (12) ein Servoventil (nicht dargestellt), welches wiederum hydraulisch die Bewegung des Ventils (13) steuert (indirekt aktuierter Kraftstoffinjektor).The operative relationship between the valve actuator ( 12 ) and the concrete movement of the valve ( 13 ) can be of any kind. According to a first embodiment, the valve ( 13 ) directly through the valve actuator ( 12 ) (directly actuated fuel injector). According to an alternative and preferred variant, the valve actuator ( 12 ) a servo valve (not shown), which in turn hydraulically the movement of the valve ( 13 ) (indirectly actuated fuel injector).

Durch die Verwendung eines Servoventils ist es möglich, einen Hauptanteil der Energie, die für die Bewegung des Ventils (13) erforderlich ist, aus dem Druckniveau eines Hochdruckkraftstoffs zu beziehen, mit dem der Kraftstoffinjektor (10) gespeist wird. Über den elektrisch steuerbaren Ventilaktuator (12) wird dann ein verhältnismäßig geringerer Anteil der Betätigungsenergie beigesteuert, um die Schaltzustände des Servoventils vorzugeben. Dementsprechend ist eine geringere elektrische Leistung zum Betrieb des Ventilaktuators (12) erforderlich.By using a servo valve, it is possible to use a major part of the energy required for the movement of the valve ( 13 ) is to be obtained from the pressure level of a high-pressure fuel with which the fuel injector ( 10 ) is fed. Via the electrically controllable valve actuator ( 12 ) then a relatively lower proportion of the actuation energy is contributed to specify the switching states of the servo valve. Accordingly, a lower electrical power to operate the Ventilaktuators ( 12 ) required.

Der Kraftstoffinjektor (10) weist eine integrierte Sensorik (16) auf, die beliebig ausgebildet sein kann. Sie kann insbesondere einen ersten Sensor (17) und einen zweiten Sensor (18) aufweisen. Vorteilhafte Ausbildungen und Verwendungen der Sensoren (17, 18) werden weiter unten erläutert.The fuel injector ( 10 ) has an integrated sensor system ( 16 ), which can be configured as desired. It can in particular be a first sensor ( 17 ) and a second sensor ( 18 ) exhibit. Advantageous designs and uses of the sensors ( 17 . 18 ) will be explained below.

Der Kraftstoffinjektor (10) umfasst weiterhin einen Steuerungsabschnitt (20) mit einem Controller (21) und einem Speicher (22). Der Controller (21) und der Speicher (22) können beliebige Aufgaben übernehmen und entsprechende Verfahren ausführen. Beispielsweise kann der Controller Messwerte oder Signale der Sensoren (17, 18) korrigieren, bspw. um Einflüsse von bekannten Störgrößen, alterungsbedingter Drift etc. zu kompensieren bzw. zu eliminieren. Alternativ oder zusätzlich kann der Controller (21) Lernverfahren durchführen, um individuelle Eigenschaften des Kraftstoffinjektors oder der integrierten Sensorik zu ermitteln. Die Kompensation oder Eliminierung der oben genannten Einflüsse kann in Abhängigkeit von während der Lebensdauer des Kraftstoffinjektors gelernten Parametern erfolgen. Solche Parameter können in dem Speicher (22) abgelegt sein. Es können einerseits nach der Produktion vom Hersteller ermittelte Parameter oder gelernte Parameter sein. Wiederum alternativ kann es sich um Parameter handeln, die bei einer Wartung des Verbrennungsmotors aktualisiert werden.The fuel injector ( 10 ) further comprises a control section ( 20 ) with a controller ( 21 ) and a memory ( 22 ). The controller ( 21 ) and the memory ( 22 ) can take on any tasks and perform appropriate procedures. For example, the controller can read measured values or signals from the sensors ( 17 , 18) correct, for example, to compensate for influences of known disturbances, age-related drift, etc. or eliminate. Alternatively or additionally, the controller ( 21 ) Perform learning procedures to determine individual properties of the fuel injector or the integrated sensors. The compensation or elimination of the above-mentioned influences may occur depending on parameters learned during the life of the fuel injector. Such parameters can be stored in memory ( 22 ). On the one hand, it can be parameters determined by the manufacturer or learned parameters after production. Again, alternatively, they may be parameters that are updated during maintenance of the internal combustion engine.

Zur Verbindung des Kraftstoffinjektors (10) gemäß 1 mit der elektronischen Steuereinheit (50) sind mehrere Leitungen vorgesehen. Eine erste und eine zweite elektrische Leitung (Phasen-Leitung IV-, und Masse-Leitung IV+) sind vorgesehen, um die Versorgungsenergie des Ventilaktuators direkt zwischen der elektronischen Steuereinheit (50) und dem Kraftstoffinjektor (10) zu übertragen. Eine dritte und eine vierte elektrische Leitung (Signalleitung Sl, Signalleitung S2) sind zur Übertragung eines Messsignals des ersten Sensors (17) und/oder des zweiten Sensors (18) vorgesehen. Sie können alternativ zur Übertragung von Kommunikationssignalen zwischen dem Controller (21) und der elektronischen Steuereinheit (50) vorgesehen sein.For connecting the fuel injector ( 10 ) according to 1 with the electronic control unit ( 50 ) Several lines are provided. A first and a second electrical line (phase line IV - and ground wire IV + ) are provided to supply the supply energy of the valve actuator directly between the electronic control unit ( 50 ) and the fuel injector ( 10 ) transferred to. A third and a fourth electrical line (signal line Sl, signal line S2 ) are for transmitting a measurement signal of the first sensor ( 17 ) and / or the second sensor ( 18 ) intended. Alternatively, you can transmit communication signals between the controller ( 21 ) and the electronic control unit ( 50 ) be provided.

Eine fünfte und eine sechste elektrische Leitung (Phasen-Leiter IS+, Masse-Leiter IS-) sind zur direkten Übertragung der Versorgungsenergie für die integrierte Sensorik (16) und/oder den Steuerungsabschnitt (20) zwischen der elektronischen Steuereinheit (50) und dem Kraftstoffinjektor (10) vorgesehen. Die Übertragung der Versorgungsenergie für die integrierte Sensorik (16) und/oder den Steuerungsabschnitt (20) erfolgt in der Regel bei erheblich niedrigeren Leistungen als die Übertragung der Versorgungsenergie für die Betätigung des Ventilaktuators.A fifth and a sixth electrical line (phase conductor IS + , Ground conductor IS -) are for the direct transmission of the supply energy for the integrated sensors ( 16 ) and / or the control section ( 20 ) between the electronic control unit ( 50 ) and the fuel injector ( 10 ) intended. The transmission of the supply energy for the integrated sensors ( 16 ) and / or the control section ( 20 ) is usually at considerable lower power than the transmission of the supply energy for the actuation of the valve actuator.

Die Verbindungsleitungen (IV+, IV-, Sl, S2, IS+, IS-) können bevorzugt über eine gemeinsame Steckverbindung (19) am Gehäuse des Kraftstoffinjektors (10) angeschlossen sein. Ferner kann bevorzugt eine weitere gemeinsame Steckverbindung an der elektronischen Steuereinheit (50) (nicht dargestellt) vorgesehen sein, um die Leitungen von einem oder mehreren Kraftstoffinjektoren (10) anzuschließen.The connecting lines ( IV + . IV -, Sl, S2, IS + . IS -) can preferably via a common connector ( 19 ) on the housing of the fuel injector ( 10 ). Furthermore, a further common plug-in connection to the electronic control unit ( 50 ) (not shown) to connect the lines of one or more fuel injectors ( 10 ).

2 zeigt einen Kraftstoffinjektor (10a) gemäß einer ersten Ausführungsvariante der vorliegenden Offenbarung. Der Kraftstoffinjektor (10a) umfasst einen Injektionsabschnitt (11) mit einer Kraftstoffpassage (14) und einem Ventil (13), das durch ein Ventilaktuator (12) direkt oder indirekt betätigbar ist, um eine Kraftstoffinjektion aus den ein oder mehreren Injektionsöffnungen (15) freizugeben oder zu beenden. Der Kraftstoffinjektor (10a) umfasst ferner eine integrierte Sensorik (16) mit einem ersten Sensor (17) und einem zweiten Sensor (18). Er kann ferner einen Steuerungsabschnitt (20) mit einem Controller (21) und einem Speicher (22) aufweisen. Die Ausbildung der vorgenannten Komponenten ist analog zu 1. 2 shows a fuel injector ( 10a ) according to a first embodiment of the present disclosure. The fuel injector ( 10a ) comprises an injection section ( 11 ) with a fuel passage ( 14 ) and a valve ( 13 ), which by a valve actuator ( 12 ) is operable directly or indirectly to permit fuel injection from the one or more injection ports ( 15 ) to release or terminate. The fuel injector ( 10a ) further comprises an integrated sensor system ( 16 ) with a first sensor ( 17 ) and a second sensor ( 18 ). He may also have a control section ( 20 ) with a controller ( 21 ) and a memory ( 22 ) exhibit. The formation of the aforementioned components is analogous to 1 ,

Darüber hinaus weist der Kraftstoffinjektor (10a) einen Energiespeicher (30) mit einer Ladevorrichtung (31) auf. In dem Beispiel von 2 ist die Ladevorrichtung (31) mit den Leitungen (Phasen-Leiter IV+, Masse-Leiter IV-) verbunden, über welche die Versorgungsenergie des Ventilaktuators von der elektronischen Steuereinheit (50) bereitgestellt wird.In addition, the fuel injector ( 10a ) an energy store ( 30 ) with a loading device ( 31 ) on. In the example of 2 is the loading device ( 31 ) with the wires (phase conductor IV + , Ground conductor IV -), via which the supply energy of the Ventilaktuators of the electronic control unit ( 50 ) provided.

Der Energiespeicher und die Ladevorrichtung können in verschiedener Weise ausgebildet sein. Der Energiespeicher (13) kann beispielsweise als Kondensator ausgebildet sein. Die Ladevorrichtung (31) umfasst in einer ersten Variante zumindest ein elektronisches Ventil (31), beispielsweise in der Form einer Diode. Durch das elektronische Ventil kann erreicht werden, dass im Falle eines Stromflusses in einer ersten Stromrichtung auf den Leitungen (IV-, IV+) ein anteiliger Stromfluss zum Aufladen des Energiespeichers (30) zugelassen wird, bspw. wenn auf der Phasen-Leitung (IV+) gegenüber der Masseleitung (IV-) ein starkes positives Potential anliegt. Wenn hingegen kein Stromfluss oder ein in der Gegenrichtung verlaufender Stromfluss vorliegen, wird ein Rückfließen von Energie aus dem Energiespeicher (30), das zur Entladung des Energiespeichers führen könnte, vermieden. Dies könnte ein Zustand sein, bei dem auf der Phasenleitung (IV+) ein Nullniveau anliegt.The energy store and the charging device can be designed in various ways. The energy store ( 13 ) may be formed, for example, as a capacitor. The loading device ( 31 ) comprises in a first variant at least one electronic valve ( 31 ), for example in the form of a diode. By the electronic valve can be achieved that in the case of a current flow in a first direction of current on the lines ( IV - IV + ) a proportionate current flow for charging the energy store ( 30 ), for example when on the phase line ( IV + ) opposite the ground line ( IV -) there is a strong positive potential. If, on the other hand, there is no current flow or a current flow running in the opposite direction, a backflow of energy from the energy store ( 30 ), which could lead to the discharge of the energy storage, avoided. This could be a condition where on the phase line ( IV + ) is at a zero level.

Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante kann die Ladevorrichtung (31) als spannungsabhängiger Filter ausgebildet sein und (nur) im Falle eines geringen Potentialunterschieds zwischen der Phasen-Leitung (IV+) und der Masse-Leitung (IV-) einen Stromfluss zu dem Energiespeicher (30) zulassen, so dass dieser aufgeladen wird. Hingegen kann bei einem verhältnismäßig großen Potentialunterschied zwischen der Phasen-Leitung (IV+) und der Masse-Leitung (IV-) ein Stromfluss zu oder von dem Energiespeicher (30) blockiert werden. Darüber hinaus kann die vorgenannte Funktion eines elektrischen Ventils (Diode) zum Schutz des Energiespeichers (30) vor Entladung vorgesehen sein.According to an alternative embodiment, the loading device ( 31 ) be designed as a voltage-dependent filter and (only) in the case of a small potential difference between the phase line ( IV + ) and the ground line ( IV -) a current flow to the energy store ( 30 ), so that it is charged. On the other hand, with a relatively large potential difference between the phase line ( IV + ) and the ground line ( IV -) a current flow to or from the energy store ( 30 ) are blocked. In addition, the aforementioned function of an electric valve (diode) to protect the energy storage ( 30 ) be provided before discharge.

Durch den Energiespeicher (30) wird ein (internes) Versorgungspotential (IS+‘) für den Steuerungsabschnitt (20) und/oder die integrierte Sensorik (16) bereitgestellt. Es kann somit auf die Phasen-Leitung (IS+) zwischen der elektronischen Steuereinheit (50) und dem Kraftstoffinjektor (10a) verzichtet werden. Somit ist die Anzahl der elektrischen Leitungen bei dem Kraftstoffinjektor (10a) in 2 gegenüber dem Kraftstoffinjektor (10) in 1 um einen Leiter reduziert.Through the energy storage ( 30 ) becomes an (internal) supply potential ( IS + ' ) for the control section ( 20 ) and / or the integrated sensor system ( 16 ) provided. It can thus be applied to the phase line ( IS + ) between the electronic control unit ( 50 ) and the fuel injector ( 10a ) are waived. Thus, the number of electrical lines in the fuel injector ( 10a ) in 2 opposite the fuel injector ( 10 ) in 1 reduced by a ladder.

3 zeigt eine zweite Ausführungsvariante des Kraftstoffinjektors (10b) gemäß der vorliegenden Offenbarung. In dem Beispiel von 3 ist ebenfalls ein (integrierter) Energiespeicher (30) am Kraftstoffinjektor (10b) vorgesehen. Alternativ kann der Kraftstoffinjektor (10b) gemäß der zweiten Ausführungsvariante ohne einen solchen Energiespeicher (30) ausgebildet sein. 3 shows a second embodiment of the fuel injector (10b) according to the present disclosure. In the example of 3 is also an (integrated) energy store ( 30 ) is provided on the fuel injector (10b). Alternatively, the fuel injector (10b) according to the second embodiment without such an energy storage ( 30 ) be formed.

Bei dem Kraftstoffinjektor (10b) ist der zweite Sensor (18) zur Erfassung einer ersten physikalischen Größe ausgebildet, insbesondere zur Erfassung einer Temperatur wie der momentanen Kraftstofftemperatur. Der erste Sensor (17) ist zur direkten oder indirekten Erfassung eines Einspritzvorgangs (Injektionsbeginn, Injektionsende und/oder Injektionsmenge) ausgebildet. Es kann sich insbesondere um einen Drucksensor zur Erfassung eines momentanen Kraftstoffdrucks am oder im Kraftstoffinjektor (10b) und/oder um einen Kraft- oder Vibrationssensor zur Erfassung eines Öffnungs- oder Schließzustands des Ventils (13) handeln.In the fuel injector (10b), the second sensor ( 18 ) for detecting a first physical quantity, in particular for detecting a temperature such as the current fuel temperature. The first sensor ( 17 ) is designed for the direct or indirect detection of an injection process (start of injection, end of injection and / or injection). It may in particular be a pressure sensor for detecting a current fuel pressure at or in the fuel injector (10b) and / or a force or vibration sensor for detecting an opening or closing state of the valve (FIG. 13 ) act.

In der Praxis sind verschiedene Verfahren bekannt, um aus dem Verlauf eines Drucksignals oder dem Verlauf eines Vibrations- oder Kraftsignals verschiedene Bewegungszustände des Ventils (13) und/oder des Kraftstoffs abzuleiten. Beispielsweise kann aus einer fallenden Flanke im Druckverlauf kurz nach dem Beginn eines elektrischen Impulses zur Betätigung des Ventilaktuators (12) ein hydraulischer Injektionsbeginn, d.h. der Zeitpunkt des ersten Austretens von Kraftstoff aus den Injektionsöffnungen (15) hergeleitet werden. Andererseits kann aus einer steigenden Flanke im Druckverlauf und/oder einem Überschwingen des momentanen Kraftstoffdrucks über ein Druckniveau, das vor dem Beginn einer Kraftstoffinjektion vorgelegen hat, das hydraulische Ende der Kraftstoffinjektion abgeleitet werden. Weiterhin kann aus einem Druckniveau zwischen dem hydraulischen Injektionsbeginn und dem hydraulischen Injektionsende eine Injektionsrate ermittelt werden, also eine Menge von Kraftstoff, die pro Zeiteinheit aus den ein oder mehreren Injektionsöffnungen (15) austritt. Dementsprechend kann aus dem bekannten hydraulischen Injektionsbeginn, der (mittleren) Injektionsrate und dem bekannten Injektionsende mit hoher Genauigkeit die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge erfasst werden. Über einen Kraft- oder Vibrationssensor können beispielsweise das Abheben des Ventils (13) von einem Ventilsitzbereich (= hydraulischer Injektionsbeginn) und das erneute Aufsitzen des Ventils (13) auf dem Ventilsitzbereich (=hydraulisches Injektionsende) erfasst werden.In practice, various methods are known in order to determine from the course of a pressure signal or the course of a vibration or force signal different states of movement of the valve (FIG. 13 ) and / or the fuel. For example, from a falling edge in the pressure curve shortly after the start of an electrical pulse for actuating the Ventilaktuators ( 12 ) a hydraulic injection start, ie the time of the first leakage of fuel from the injection ports ( 15 ) are derived. On the other hand, from a rising edge in the pressure curve and / or an overshoot of the instantaneous fuel pressure over a pressure level, which was present before the start of a fuel injection, the hydraulic end of the Fuel injection are derived. Furthermore, an injection rate can be determined from a pressure level between the hydraulic start of injection and the hydraulic end of injection, that is to say an amount of fuel which is drawn from the one or more injection openings (per unit time). 15 ) exit. Accordingly, from the known hydraulic injection start, the (middle) injection rate and the known injection end with high accuracy, the actually injected amount of fuel can be detected. Via a force or vibration sensor, for example, the lifting of the valve ( 13 ) of a valve seat area (= hydraulic injection start) and reseating the valve ( 13 ) are detected on the valve seat area (= hydraulic injection end).

Die integrierte Sensorik (16) kann die Signale des ersten und des zweiten Sensors (17, 18) direkt an die elektronische Steuereinheit (50) übermitteln. Gemäß einer alternativen und bevorzugten Ausführungsvariante umfasst der Kraftstoffinjektor (10b) einen Signaltransformator (23), der dazu ausgebildet ist, zumindest zwei Sensorsignale (P,T) der Sensorik (16) in ein kombiniertes Übertragungssignal (S1') zu wandeln, so dass das kombinierte Übertragungssignal (S1') über nur eine Leitung zur elektronischen Steuereinheit (50) übermittelbar ist. Besonders bevorzugt wird der Signaltransformator (23) dabei mit Energie aus dem (integrierten) Energiespeicher (30) betrieben. Somit kann anstelle von zwei oder mehr separaten Signal-Leitungen (Sl, S2) nur eine einzige Leitung (S1') für das kombinierte Übertragungssignal vorgesehen sein. Dementsprechend weist der in 3 dargestellte Kraftstoffinjektor (10b) nur noch vier elektrische Leitungen (IV-, IV+, S1', IS-) zur Verbindung mit der elektronischen Steuereinheit (50) auf, also zwei Leitungen weniger als der Kraftstoffinjektor (10) gemäß 1.The integrated sensor system ( 16 ), the signals of the first and the second sensor ( 17 . 18 ) directly to the electronic control unit ( 50 ) to transfer. According to an alternative and preferred embodiment, the fuel injector (10b) comprises a signal transformer ( 23 ), which is designed to at least two sensor signals (P, T) of the sensor ( 16 ) into a combined transmission signal ( S1 ' ), so that the combined transmission signal ( S1 ' ) via only one line to the electronic control unit ( 50 ) is transferable. Particularly preferred is the signal transformer ( 23 ) with energy from the (integrated) energy store ( 30 ) operated. Thus, instead of two or more separate signal lines (Sl, S2) only a single line ( S1 ' ) may be provided for the combined transmission signal. Accordingly, the in 3 shown fuel injector (10b) only four electrical lines ( IV - IV + , S1 ', IS -) for connection to the electronic control unit ( 50 ), so two lines less than the fuel injector ( 10 ) according to 1 ,

In der elektronischen Steuereinheit (50) ist bevorzugt eine Auswerteeinheit (52) vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, aus dem kombinierten Übertragungssignal (S1') ein erstes und ein zweites Sensorsignal zu extrahieren.In the electronic control unit ( 50 ) is preferably an evaluation unit ( 52 ), which is designed to extract from the combined transmission signal ( S1 ' ) to extract a first and a second sensor signal.

4 zeigt eine dritte Ausführungsvariante des Kraftstoffinjektors (10c) gemäß der vorliegenden Offenbarung. Dieser weist analog zu den 2 und 3 einen (integrierten) Energiespeicher (30) und einen Signaltransformator (23) auf. Alternativ kann der Kraftstoffinjektor (10c) nur eine oder keine der vorgenannten Komponenten aufweisen. 4 shows a third embodiment of the fuel injector (10c) according to the present disclosure. This has analogous to the 2 and 3 an (integrated) energy store ( 30 ) and a signal transformer ( 23 ) on. Alternatively, the fuel injector (10c) may have only one or none of the aforementioned components.

Der Kraftstoffinjektor (10c) gemäß 4 ist an einem Motorgehäuse (61) eines Verbrennungsmotors (60) anordenbar bzw. zu einer solchen Anordnung vorgesehen. Die Anordnung ist bevorzugt derart, dass der Injektionsabschnitt (11) und zumindest dessen distales Ende (mit den Injektionsöffnungen (15)) in eine Brennkammer (62) des Verbrennungsmotors (60) reicht. Am Motorgehäuse (61) kann eine entsprechend angepasste Aufnahme für den Kraftstoffinjektor (10c) vorgesehen sein. Zwischen der Aufnahme und dem Kraftstoffinjektor (10c) ist bevorzugt eine Dichtung (63) angeordnet.The fuel injector (10c) according to 4 is on a motor housing ( 61 ) of an internal combustion engine ( 60 ) can be arranged or provided for such an arrangement. The arrangement is preferably such that the injection section ( 11 ) and at least its distal end (with the injection openings ( 15 )) in a combustion chamber ( 62 ) of the internal combustion engine ( 60 ) enough. On the motor housing ( 61 ) may be provided a correspondingly adapted receptacle for the fuel injector (10c). Between the receptacle and the fuel injector (10c) is preferably a seal ( 63 ) arranged.

Bei dem Kraftstoffinjektor (10c) gemäß 4 ist der Massekontakt des Ventilaktuators (12) mit einem Massekontakt (IG) am Motorgehäuse (61) verbunden. Auf eine separate Masse-Leitung (IV-) zur elektronischen Steuereinheit (50) kann folglich verzichtet werden.In the fuel injector (10c) according to 4 is the ground contact of the valve actuator ( 12 ) with a ground contact ( IG ) on the motor housing ( 61 ) connected. On a separate ground line ( IV -) to the electronic control unit ( 50 ) can therefore be dispensed with.

Besonders bevorzugt ist weiterhin die Dichtung (63) zwischen dem Kraftstoffinjektor (10c) und der Aufnahme im Motorgehäuse (61) als Kupferdichtung und damit elektrisch leitend ausgebildet. Die Verbindung des Massekontakts des Ventilaktuators (12) kann über diese Kupferdichtung (63) mit dem Massekontakt (IG) am Motorgehäuse (61) erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann ein elektrischer Kontakt am dorsalen Ende (von den Injektionsöffnungen (15) abgewandte Seite) des Kraftstoffinjektors (10c) vorgesehen sein, insbesondere in Form einer Klemme, die den Kraftstoffinjektor (10c) unter Vorspannung in die Aufnahme am Motorgehäuse (61) drückt.Particular preference is furthermore the seal ( 63 ) between the fuel injector (10c) and the receptacle in the motor housing ( 61 ) designed as a copper seal and thus electrically conductive. The connection of the mass contact of the valve actuator ( 12 ) can over this copper seal ( 63 ) with the ground contact ( IG ) on the motor housing ( 61 ) respectively. Alternatively or additionally, an electrical contact at the dorsal end (from the injection openings ( 15 ) facing away from the fuel injector (10c), in particular in the form of a clamp, which biases the fuel injector (10c) into the receptacle on the motor housing (10c). 61 ) presses.

Der in 4 dargestellte Kraftstoffinjektor (10c) hat somit nur noch drei Leitungen (IV+, S1', IS-) und damit drei Leitungen weniger als der Kraftstoffinjektor (10) gemäß 1.The in 4 shown fuel injector (10c) thus has only three lines ( IV + . S1 ' . IS -) and thus three lines less than the fuel injector ( 10 ) according to 1 ,

5 zeigt eine vierte Ausführungsvariante des Kraftstoffinjektors (10d) gemäß der vorliegenden Offenbarung. Dieser weist beispielhaft die Merkmale der drei vorhergehenden Ausführungsvarianten (10a, 10b, 10c) auf. Er kann alternativ nur einzelne oder keine der vorgenannten Merkmale aufweisen. 5 shows a fourth embodiment of the fuel injector ( 10d ) according to the present disclosure. This example shows the features of the three previous embodiments ( 10a , 10b, 10c). He may alternatively have only one or none of the aforementioned features.

Sensorwerte der Sensoren (17, 18), insbesondere mit analogen Signalen übertragene Sensorwerte, werden häufig als Differenz einer momentanen Spannung gegenüber einer Referenzspannung kodiert. Für eine genaue Erfassung und Übertragung von analogen Messwerten ist es daher vorteilhaft, wenn in der elektronischen Steuereinheit (50) sowohl der momentane Spannungswert als auch die Referenzspannung bekannt sind. Bei bisher bekannten Kraftstoffinjektoren hat man aus diesem Grund eine separate Masse-Leitung (IS-) für die Versorgungsenergie der Sensorik / Sensoren vorgesehen, auf der das Basispotenzial zwischen der elektronischen Steuereinheit (50) und dem Kraftstoffinjektor (10) als Referenzspannung übermittelbar war.Sensor values of the sensors ( 17 . 18 ), in particular sensor values transmitted with analog signals, are often coded as the difference between an instantaneous voltage and a reference voltage. For an accurate acquisition and transmission of analog measured values, it is therefore advantageous if in the electronic control unit ( 50 ) Both the instantaneous voltage value and the reference voltage are known. In previously known fuel injectors one has for this reason a separate ground line ( IS -) for the supply energy of the sensor / sensors provided on the base potential between the electronic control unit ( 50 ) and the fuel injector ( 10 ) was transmitted as a reference voltage.

Bei dem Kraftstoffinjektor (10d) gemäß 5 wird (auch) ein Massekontakt der integrierten Sensorik (16) und/oder eines Steuerungsabschnitts (20) des Kraftstoffinjektors (10d) mit einem Massekontakt (IG‘) des Motorgehäuses (61) verbunden. Dies kann derselbe Massekontakt (IG) sein, an dem der Ventilaktuator (12) angeschlossen ist, oder ein anderer Massekontakt (IG‘). Als Basis-Potential wird das momentane Potential des Motorgehäuses (61) bzw. des dort vorgesehenen Massekontakts (IG / IG‘) herangezogen. Dieses Basis-Potential kann sich allerdings von dem Basis-Potential unterscheiden, das an einem Masse-Kontakt der elektronischen Steuereinheit (50) vorliegt.In the fuel injector ( 10d ) according to 5 becomes (also) a ground contact of the integrated sensor ( 16 ) and / or a control section ( 20 ) of the fuel injector ( 10d ) with a ground contact (IG ') of the motor housing ( 61 ) connected. This can be the same ground contact ( IG ), on which the valve actuator ( 12 ) or another ground contact ( IG ' ). As a base potential, the instantaneous potential of the motor housing ( 61 ) or the ground contact provided there ( IG / IG ' ). However, this base potential may differ from the base potential that is present at a ground contact of the electronic control unit (FIG. 50 ) is present.

Der Kraftstoffinjektor (10d) weist eine Schaltvorrichtung (40) auf, welche eine Übertragungsleitung (S1") abwechselnd einerseits mit einer Signalleitung (S1') der integrierten Sensorik (16) und/oder des Steuerungsabschnitts (20) und andererseits mit dem Massekontakt (IG) am Motorgehäuse (61) verbindet, wobei das Umschalten zwischen der Signalleitung (S1') und dem Massekontakt (IG, IG‘) nach einem Ablaufschema erfolgt.The fuel injector ( 10d ) has a switching device ( 40 ), which is a transmission line ( S1 " ) alternately on the one hand with a signal line ( S1 ' ) of the integrated sensors ( 16 ) and / or the control section ( 20 ) and on the other hand with the ground contact ( IG ) on the motor housing ( 61 ), wherein the switching between the signal line ( S1 ' ) and the ground contact ( IG . IG ' ) according to a flow chart.

Durch die Schaltvorrichtung (40) wird erreicht, dass in einem ersten Zeitanteil gemäß dem Ablaufschema durch die elektronische Steuereinheit (50) das Basis-Potential am Massekontakt (IG, IG‘) als Referenzpotenzial erfassbar ist. In einem zweiten Zeitanteil gemäß dem Ablaufschema ist über dieselbe Übertragungsleitung (S1") ein Sensorsignal, insbesondere eine momentane Spannung erfassbar, die in Relation zu dem vorher erfassten Basis-Potential einen Messwert oder Signalwert wiedergibt, insbesondere einen analogen Messwert.By the switching device ( 40 ) is achieved that in a first time proportion according to the flowchart by the electronic control unit ( 50 ) the base potential at the ground contact ( IG . IG ' ) is detectable as a reference potential. In a second time portion according to the flowchart, the same transmission line ( S1 " ) A sensor signal, in particular an instantaneous voltage can be detected, which in relation to the previously detected base potential represents a measured value or signal value, in particular an analog measured value.

Das Ablaufschema zum Umschalten kann beliebig gewählt sein. Bevorzugt sieht das Ablaufschema vor, dass ein erstes Umschalten in Abhängigkeit von einem Stromimpuls zum Betätigen des Ventilaktuators (12) erfolgt, ggfs. unter Nutzung einer Zeitregel. Es kann eine steigende oder eine fallende Flanke des Stromes in der Phasen-Leitung (IV+) für die Versorgungsenergie des Ventilaktuators (12) als Auslöser dienen. Alternativ oder zusätzlich kann eine steigende oder fallende Flanke des Stromes in einer Masse-Leitung (IV-) für die Versorgungsenergie des Ventilaktuators (12) (in 5 nicht dargestellt) genutzt werden. Es kann ein sofortiges Umschalten nach dem Auslöser vorgesehen sein. Alternativ kann gemäß der Zeitregel ein um eine bestimmte Zeitdauer verzögertes Umschalten vorgesehen sein.The flowchart for switching can be selected as desired. Preferably, the flowchart provides that a first switching in response to a current pulse for actuating the Ventilaktuators ( 12 ) takes place, if necessary, using a time rule. It can be a rising or a falling edge of the current in the phase line ( IV + ) for the supply energy of the valve actuator ( 12 ) serve as a trigger. Alternatively or additionally, a rising or falling edge of the current in a ground line ( IV -) for the supply energy of the valve actuator ( 12 ) (in 5 not shown). There may be an immediate switchover to the trigger. Alternatively, according to the time rule, a switching delayed by a certain period of time may be provided.

Das Ablaufschema kann vorsehen, dass ein zweites Umschalten, insbesondere das Rückumschalten, nach einer (weiteren) Zeitregel erfolgt, insbesondere nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls, das mit dem ersten Umschalten beginnt.The flowchart may provide that a second switching, in particular the switching back, takes place after a (further) time rule, in particular after a predetermined time interval has elapsed, which begins with the first switching.

In dem Beispiel von 5 verfügt der Massekontakt (IS-‘) der integrierten Sensorik (16) über eine eigene Verbindung zu einem (zweiten) Massekontakt (IG‘) am Motorgehäuse (61), während der Massekontakt des Ventilaktuators (12) mit einem (ersten) Massekontakt (IG) verbunden ist. Dementsprechend ist eine an der Schaltvorrichtung (40) unten dargestellte Schaltposition zur Herstellung der Verbindung zwischen der elektronischen Steuereinheit (50) und dem (zweiten) Massekontakt (IG‘) vorgesehen. Als alternative oder zusätzliche Ausführungsvariante weist die Schaltvorrichtung (40) gemäß 5 eine obere Schaltposition auf, in der eine Verbindung zu dem Massekontakt des Ventilaktuators (12) und damit zu dem (ersten) Massekontakt (IG) am Motorgehäuse (61) hergestellt wird.In the example of 5 the ground contact (IS- ') of the integrated sensor system ( 16 ) via its own connection to a (second) ground contact ( IG ' ) on the motor housing ( 61 ), while the ground contact of the valve actuator ( 12 ) with a (first) ground contact ( IG ) connected is. Accordingly, one on the switching device ( 40 ) shown below switching position for establishing the connection between the electronic control unit ( 50 ) and the (second) ground contact ( IG ' ) intended. As an alternative or additional variant, the switching device ( 40 ) according to 5 an upper switching position, in which a connection to the ground contact of the Ventilaktuators ( 12 ) and thus to the (first) ground contact ( IG ) on the motor housing ( 61 ) will be produced.

Abwandlungen der Erfindung sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können alle zu den Ausführungsbeispielen gezeigten, beschriebenen, beanspruchten oder in sonstiger Weise offenbarten Merkmale in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.Modifications of the invention are possible in various ways. In particular, all features shown, described, claimed or disclosed in any other way can be combined with one another in any desired manner.

Der Controller (21) und der Speicher (22) können beliebige Aufgaben übernehmen. Sie können beispielsweise zur Korrektur von Messwerten oder Steuersignalen in Abhängigkeit von individuellen Eigenschaften eines Kraftstoffinjektors (10a-10d) dienen. Solche individuellen Eigenschaften können beispielsweise durch Messung beim Hersteller nach der Produktion und/oder durch Lernverfahren ermittelt werden. Zu den Eigenschaften gehören beispielsweise verschleißbedingte Änderungen des Einspritzverhaltens, insbesondere Veränderungen einer Leckagerate des Kraftstoffinjektors, einer Einspritzrate in Bezug auf einen momentanen Versorgungsdruck usw.The controller ( 21 ) and the memory ( 22 ) can take on any tasks. For example, they can be used to correct measured values or control signals as a function of the individual properties of a fuel injector ( 10a - 10d ) serve. Such individual properties can be determined, for example, by measurement at the manufacturer after production and / or by learning methods. The properties include, for example, wear-related changes in the injection behavior, in particular changes in a leakage rate of the fuel injector, an injection rate with respect to a current supply pressure, etc.

Es kann vorteilhaft sein, einen Kraftstoffinjektor (10a, 10b, 10c, 10d) ohne einen Steuerungsabschnitt (20) vorzusehen oder zumindest einen Teil der Lern- und Korrekturaufgaben in die elektronische Steuereinheit (50) zu verlegen. In einem solchen Fall kann ein Kraftstoffinjektor mit einer individuellen Kennung versehen werden. In der elektronischen Steuereinheit (50) kann hinterlegt werden, welcher konkrete Kraftstoffinjektor an welchem Anschluss verbunden ist. Beim Hersteller nach der Produktion ermittelte individuelle Eigenschaften des Kraftstoffinjektors können in einer Datenbank hinterlegt und mittels der individuellen Kennung abgefragt und in die elektronische Steuereinheit übertragen werden. Beispielsweise kann auf dem Kraftstoffinjektor ein Code (Bar-code / QR-Code) aufgedruckt sein, der bei der Anbringung an einem Verbrennungsmotor bzw. bei der Verbindung mit der elektronischen Steuereinheit eingelesen wird. Mit Hilfe des Barcodes kann eine Datenbank des Herstellers abgefragt werden, um die Parameter über die individuellen Eigenschaften abzurufen. It may be advantageous to use a fuel injector ( 10a , 10b, 10c, 10d) without a control section ( 20 ) or at least part of the learning and correction tasks in the electronic control unit ( 50 ) relocate. In such a case, a fuel injector may be provided with an individual identifier. In the electronic control unit ( 50 ) can be deposited, which specific fuel injector is connected to which port. Individual properties of the fuel injector determined by the manufacturer after production can be stored in a database and interrogated by means of the individual identifier and transmitted to the electronic control unit. For example, a code (bar code / QR code) can be printed on the fuel injector, which code is read when it is attached to an internal combustion engine or when it is connected to the electronic control unit. With the help of the barcode, a database of the manufacturer can be queried to retrieve the parameters via the individual properties.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Kraftstoffinjektor mit sechs LeitungenFuel injector with six lines
10a-10a-
Kraftstoffinjektor in vier AusführungsvariantenFuel injector in four variants
10d10d
gemäß der vorliegenden Offenbarungaccording to the present disclosure
1111
Injektorabschnittinjector section
1212
Ventilaktuatorvalve actuator
1313
VentilValve
1414
KraftstoffpassageFuel passage
1515
Injektionsöffnunginjection port
1616
Sensoriksensors
1717
Erster Sensor / Druck-SensorFirst sensor / pressure sensor
1818
Zweiter Sensor / Temp-SensorSecond sensor / Temp sensor
1919
Steckverbindungconnector
2020
Steuerungsabschnittcontrol section
2121
Controllercontroller
2222
SpeicherStorage
2323
Signaltransformatorsignal transformer
3030
Energiespeicherenergy storage
3131
Ladevorrichtungloader
3232
Regulatorregulator
4040
Schaltvorrichtungswitching device
5050
Elektronische Steuereinheit / ECUElectronic control unit / ECU
5151
Elektrische Treibereinheit / EDUElectric driver unit / EDU
5252
Auswerteeinheitevaluation
6060
Verbrennungsmotorinternal combustion engine
6161
Motorgehäusemotor housing
6262
Brennkammercombustion chamber
6363
Dichtungpoetry
IS+IS +
Phasen-Leitung für Versorgungsenergie des Steuerungsabschnitts / der SensorikPhase line for supply energy of the control section / sensor system
IS+‘IS + '
Von Energiespeicher bereitgestelltes (internes) VersorgungspotentialEnergy storage provided (internal) supply potential
IS-IS
Masse-Leitung für Versorgungsenergie des Steuerungsabschnitts / der SensorikGround line for supply energy of the control section / sensor system
IV+IV +
Phasen-Leitung für Versorgungsenergie des VentilaktuatorsPhase line for supply power of the valve actuator
IV-IV-
Masse-Leitung für Versorgungsenergie des VentilaktuatorsGround pipe for supply power of the valve actuator
S1S1
Leitung für erstes Signal - bspw. DruckLine for first signal - eg pressure
S1'S1 '
Leitung für kombiniertes ÜbertragungssignalLine for combined transmission signal
S1"S1 "
Leitung für kombiniertes Übertragungssignal und Massekontakt-AbfrageLine for combined transmission signal and ground contact query
S2S2
Leitung für zweites Signal / Bus-Kommunikation - bspw. Temp / LINLine for second signal / bus communication - eg Temp / LIN
IGIG
Massekontakt am MotorgehäuseGround contact on the motor housing

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102014102163 [0019, 0022]DE 102014102163 [0019, 0022]

Claims (11)

Kraftstoffinjektor umfassend ein Ventil (13) zum Freigeben oder Beenden von Kraftstoffinjektionen, einen elektrisch steuerbaren Ventilaktuator (12) zur Betätigung des Ventils (13) und eine integrierte Sensorik (16), dadurch gekennzeichnet , dass der Kraftstoffinjektor (10) einen Energiespeicher (30) mit einer Ladevorrichtung (31) umfasst, wobei der Energiespeicher (30) über die Ladevorrichtung (31) mit zumindest einer Leitung (IV+) für die Versorgungsenergie des Ventilaktuators (12) verbunden ist, und wobei die Ladevorrichtung (31) dazu ausgebildet ist, den Energiespeicher (30) aus den elektrischen Strömen in dieser Leitung (IV+) aufzuladen.Fuel injector comprising a valve (13) for releasing or ending fuel injections, an electrically controllable valve actuator (12) for actuating the valve (13) and an integrated sensor system (16), characterized in that the fuel injector (10) has an energy store (30). with a charging device (31), wherein the energy store (30) via the charging device (31) with at least one line (IV +) for the supply energy of the Ventilaktuators (12) is connected, and wherein the loading device (31) is adapted to the Energy storage (30) from the electrical currents in this line (IV +) to charge. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, wobei der Energiespeicher (30) durch einen Regulator (32) mit der internen Sensorik (16) und/oder einem Steuerungsabschnitt (20) des Kraftstoffinjektors (10) verbunden ist, wobei der Regulator (32) dazu ausgebildet ist, eine regulierte Spannung abzugeben, insbesondere eine konstante Spannung.Fuel injector after Claim 1 wherein the energy store (30) is connected by a regulator (32) to the internal sensor (16) and / or a control section (20) of the fuel injector (10), wherein the regulator (32) is adapted to deliver a regulated voltage , in particular a constant voltage. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die integrierte Sensorik (16) zumindest zwei Sensorsignale (P, T) erzeugt und insbesondere umfasst: - einen ersten Sensor (17) zur direkten oder indirekten Erfassung eines Einspritzvorgangs, insbesondere einen Drucksensor zur Erfassung eines momentanen Kraftstoffdrucks am oder im Injektor und/oder einen Kraft- oder Vibrationssensor zur Erfassung eines Öffnungs- oder Schließzustands des Ventils (13), und - einen zweiten Sensor (18) zur Erfassung einer Temperatur.Fuel injector after Claim 1 or 2 in which the integrated sensor system (16) generates at least two sensor signals (P, T) and in particular comprises: a first sensor (17) for direct or indirect detection of an injection process, in particular a pressure sensor for detecting a current fuel pressure at or in the injector and / or or a force or vibration sensor for detecting an opening or closing state of the valve (13), and - a second sensor (18) for detecting a temperature. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 3, wobei der Kraftstoffinjektor (10) einen Signaltransformator (23) aufweist, der dazu ausgebildet ist, zumindest zwei Sensorsignale (P, T) der Sensorik in ein kombiniertes Übertragungssignal (S1') zu wandeln.Fuel injector after Claim 3 in that the fuel injector (10) has a signal transformer (23) which is designed to convert at least two sensor signals (P, T) of the sensor system into a combined transmission signal (S1 '). Kraftstoffinjektor nach Anspruch 4, wobei der Signaltransformator (23) mit Energie aus dem Energiespeicher (30) betrieben ist.Fuel injector after Claim 4 , wherein the signal transformer (23) is operated with energy from the energy store (30). Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kraftstoffinjektor (10) an einem Motorgehäuse (61) eines Verbrennungsmotors (60) anordenbar ist, und wobei ein Massekontakt (IV-) des Ventilaktuators (12) dazu vorgesehen ist, mit einem Massekontakt (IG) des Motorgehäuses (61) verbunden zu werden.Fuel injector according to one of the preceding claims, wherein the fuel injector (10) on a motor housing (61) of an internal combustion engine (60) can be arranged, and wherein a ground contact (IV) of the Ventilaktuators (12) is provided with a ground contact (IG) the motor housing (61) to be connected. Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffinjektor (10) an einem Motorgehäuse (61) eines Verbrennungsmotors (60) anordenbar ist, wobei ein Massekontakt (IS-) der integrierten Sensorik (16) und/oder eines Steuerungsabschnitts (20) des Kraftstoffinjektors (10) dazu vorgesehen ist, mit einem Massekontakt (IG) des Motorgehäuses (61) verbunden zu werden, und dass der Kraftstoffinjektor (10) eine Schaltvorrichtung (40) aufweist, die eine Übertragungsleitung (S1") abwechselnd mit einer Signalleitung (S1') der integrierten Sensorik (16) und dem Massekontakt (IG) verbindet, wobei das Umschalten gemäß einem Ablaufschema erfolgt.Fuel injector according to the preamble of Claim 1 or according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel injector (10) on an engine housing (61) of an internal combustion engine (60) can be arranged, wherein a ground contact (IS) of the integrated sensor (16) and / or a control section (20 ) of the fuel injector (10) is intended to be connected to a ground contact (IG) of the motor housing (61), and that the fuel injector (10) comprises a switching device (40) having a transmission line (S1 ") alternating with a signal line (S1 ') of the integrated sensor (16) and the ground contact (IG) connects, wherein the switching takes place according to a flowchart. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 7, wobei das Ablaufschema vorsieht, dass ein erstes Umschalten durch eine steigende oder fallende Flanke des Stromes in einer Leitung (IV+) für die Versorgungsenergie des Ventilaktuators (12) ausgelöst wird.Fuel injector after Claim 7 , wherein the flowchart provides that a first switching is initiated by a rising or falling edge of the current in a line (IV +) for the supply energy of the Ventilaktuators (12). Kraftstoffinjektor nach Anspruch 8, wobei das Ablaufschema vorsieht, dass ein zweites Umschalten nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls nach dem ersten Umschalten erfolgt.Fuel injector after Claim 8 wherein the flowchart provides that a second switch occurs after a predetermined time interval has elapsed after the first switchover. Kraftstoffversorgungsystem umfassend einen Kraftstoffinjektor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche und eine elektronische Steuereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (50) eine Auswerteeinheit (52) umfasst, die dazu ausgebildet ist, aus einem kombinierten Übertragungssignal (S1' und/oder S1") ein erstes und ein zweites Sensorsignal zu extrahieren.Fuel supply system comprising a fuel injector according to at least one of the preceding claims and an electronic control unit, characterized in that the electronic control unit (50) comprises an evaluation unit (52), which is adapted to a combined transmission signal (S1 'and / or S1 ") to extract a first and a second sensor signal. Kraftstoffversorgungssystem nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Auswerteeinheit (52) dazu ausgebildet ist, aus einem kombinierten Übertragungssignal (S1") in einem ersten Signalanteil gemäß einem ersten Zeitanteil eines Abfolgeschemas mindestens einen Sensorwert zu erfassen und in einem zweiten Signalanteil gemäß einem zweiten Zeitanteil eines Abfolgeschemas einen Referenzwert für ein Basispotential zu erfassen, auf das der mindestens eine Sensorwert referenziert ist.Fuel supply system according to the preceding claim, wherein the evaluation unit (52) is adapted to detect from a combined transmission signal (S1 ") in a first signal component according to a first time portion of a sequence scheme at least one sensor value and in a second signal component according to a second time component of a sequence scheme to detect a reference value for a base potential to which the at least one sensor value is referenced.
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