DE102017209010B3 - Method for detecting the bias of a calibration spring of a magnetically operated fuel injection valve - Google Patents

Method for detecting the bias of a calibration spring of a magnetically operated fuel injection valve Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen der Vorspannung einer Kalibrationsfeder (2), die vorgesehen ist, eine Ventilnadel (1) eines magnetisch betriebenen Kraftstoffeinspritzventils gegen dessen Düsenöffnung (3) zu drücken, wobei durch Anlegen einer Spannung an eine Magnetspule (5) des Kraftstoffeinspritzventils durch den dadurch fließenden Strom (I) ein magnetischer Fluss (Ψ) in einemMagnetjoch (4), einem Magnetanker (6)und einem Gesamtluftspalt erzeugt wird, wodurch der Magnetanker (6) gegen die Kraft der Kalibrationsfeder (2) zum Magnetjoch (6) bewegt wird, wobei die in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ermittelten Werte des Stromes (I) und des magnetischen Flusses (Ψ) in einem Phasenraumdiagramm eine Kurve bilden, die während des Anliegens der Spannung erste Abschnitte aufweist, in denen die zeitliche Veränderung des Stroms (I) und des magnetischen Flusses (Ψ) nahezu proportional ist, und zwischen diesen ersten Abschnitten bei einem Kraftstoffinjektor ohne Leerhubweg ein zweiter Abschnitt und bei einem Kraftstoffinjektor mit Leerhubweg zwei zweite Abschnitte liegen, in denen die zeitliche Veränderung des Stroms und des magnetischen Flusses (Ψ) nahezu umgekehrt proportional ist, wobei ein Graph (G1, G2, G3) ermittelt wird, der bei einem Kraftstoffinjektor ohne Leerhubweg diesen zweiten Abschnitt und bei einem Kraftstoffinjektor mit Leerhubweg den zweiten von zwei zweiten Abschnitten der Kurve approximiert, wobei die Steigung des Graphen (G1, G2, G3) ermittelt wird, die ein Maß für die Vorspannung der Kalibrationsfeder (2) ist.The invention relates to a method for detecting the bias of a calibration spring (2), which is provided to press a valve needle (1) of a magnetically operated fuel injection valve against the nozzle opening (3), wherein by applying a voltage to a solenoid (5) of the fuel injection valve a magnetic flux (Ψ) is generated in a magnetic yoke (4), a magnet armature (6) and a total air gap by the current (I) flowing therethrough, whereby the magnet armature (6) against the force of the calibration spring (2) to the yoke (6) wherein the values of the current (I) and the magnetic flux (Ψ) determined in successive times form, in a phase-space diagram, a curve which, during the application of the voltage, has first sections in which the temporal variation of the current (I) and of the magnetic flux (Ψ) is almost proportional, and between these first sections in a fuel injector without Leerhub A second section and, in the case of a fuel injector with an idling stroke, there are two second sections in which the temporal variation of the current and the magnetic flux (Ψ) is almost inversely proportional, whereby a graph (G1, G2, G3) is determined which is at Fuel injector without Leerhubweg this second section and in a fuel injector with Leerhubweg the second of two second sections of the curve approximated, wherein the slope of the graph (G1, G2, G3) is determined, which is a measure of the bias of the calibration spring (2).

Description

In heutige Verbrennungsmotoren wird der Kraftstoff mit Hilfe von Einspritzventilen entweder in das Saugrohr oder direkt in den Verbrennungsraum der Zylinder eingespritzt. Dabei werden zumeist magnetisch betätigte Einspritzventile verwendet, bei denen eine Magnetspule von einem Strom durchflossen wird, wodurch von der Magnetspule ein Magnetfeld erzeugt wird, das über ein Magnetjoch und einen Magnetanker, der vom Magnetjoch durch einen Luftspalt beabstandet ist, geschlossen wird. Aufgrund des Magnetfeldes wird der Magnetanker gegen eine Federkraft zum Magnetjoch gezogen und nimmt dabei eine Ventilnadel mit, die im hydraulisch geschlossenen Zustand des Ventils aufgrund der Kraft einer Kalibrationsfeder und des hydraulischen Drucks des Kraftstoffes die Ventildüsenöffnung verschließt und im hydraulisch geöffneten Zustand aufgrund des zum Magnetjoch gezogenen Magnetankers die Ventildüsenöffnung freigibt.In today's internal combustion engines, the fuel is injected by means of injectors either in the intake manifold or directly into the combustion chamber of the cylinder. In this case, magnetically operated injection valves are usually used, in which a magnetic coil is flowed through by a current, whereby a magnetic field is generated by the magnetic coil, which is closed by a magnetic yoke and a magnet armature which is spaced from the magnetic yoke by an air gap. Due to the magnetic field of the magnet armature is pulled against a spring force to the yoke and thereby takes a valve needle, which closes the valve nozzle opening in the hydraulically closed state of the valve due to the force of a calibration spring and the hydraulic pressure of the fuel and pulled in the hydraulic open state due to the magnet yoke Magnetic anchor releases the valve nozzle opening.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines solchen Einspritzventils, bei der der Magnetanker einen Leerhubweg zurücklegt, bevor er die Ventilnadel zum Öffnen der Ventildüse mitnimmt. Es gibt alternativ auch Einspritzventile, bei denen kein Leerhubweg vorhanden ist sondern stattdessen der Magnetanker bereits im unbestromten Zustand aufgrund einer Federkraft an der Ventilnadel anliegt.The 1 shows a schematic representation of such an injector, in which the armature covers a Leerhubweg before he takes the valve needle to open the valve nozzle. Alternatively, there are also injectors in which no Leerhubweg is present but instead the armature is already applied in the de-energized state due to a spring force on the valve needle.

Bei dem in der 1 dargestellten Einspritzventil wird eine Ventilnadel 1 von einer Kalibrationsfeder 2 und aufgrund des hydraulischen Drucks des Kraftstoffs in den Ventilsitz 3 gedrückt, so dass durch diese Federkraft der Kalibrationsfeder 2 und zusätzlich durch die hydraulische Kraft des auf die Ventilnadel 1 wirkenden Kraftstoffdrucks das Ventil geschlossen gehalten wird. Die Ventilnadel 1 ist innerhalb eines Magnetjoches 4 beweglich gelagert, wobei in dem Magnetjoch 4 eine Magnetspule 5 angeordnet ist, die einen magnetischen Fluss im Magnetjoch 4 und im Anker 6 erzeugt, wenn sie bestromt wird.In the in the 1 illustrated injection valve, a valve needle 1 is pressed by a calibration spring 2 and due to the hydraulic pressure of the fuel in the valve seat 3, so that the valve is kept closed by this spring force of the calibration spring 2 and additionally by the hydraulic force of acting on the valve needle 1 fuel pressure. The valve needle 1 is movably mounted within a magnetic yoke 4, wherein in the magnetic yoke 4, a magnetic coil 5 is arranged, which generates a magnetic flux in the magnetic yoke 4 and the armature 6 when it is energized.

Beabstandet zum Magnetjoch 4 liegt ein Magnetanker 6 auf einem mechanischen Anschlag 7 auf und wird dort durch eine Leerhubfeder 8 gehalten. Wenn die Magnetspule 5 bestromt wird, wird der Magnetanker 6 aufgrund des durch den Strom erzeugten Magnetfeldes gegen die Kraft der Leerhubfeder 2 zum Magnetjoch 4 gezogen und nimmt nach Überwinden des Leerhubweges die Ventilnadel 1 mit, so dass das Ventil geöffnet wird.Spaced to the yoke 4 is a magnet armature 6 on a mechanical stop 7 and is held there by a Leerhubfeder 8. When the solenoid 5 is energized, the armature 6 is pulled due to the magnetic field generated by the current against the force of the Leerhubfeder 2 to the magnetic yoke 4 and takes after overcoming the Leerhubweges the valve needle 1 so that the valve is opened.

Solche Einspritzventile sollen möglichst schnell geöffnet und auch wieder geschlossen werden und eine möglichst genaue vorbestimmte Zeit im geöffneten Zustand gehalten werden, so dass eine möglichst genau dossierte Kraftstoffmenge in den Verbrennungsmotor eingespritzt werden kann.Such injection valves should be opened as quickly as possible and also closed again and kept as accurately as possible predetermined time in the open state, so that a precisely dossierte amount of fuel can be injected into the engine.

Die 2 zeigt typische Spannungs- und Stromverläufe an der Magnetspule eines magnetischen Einspritzventils, die dazu dienen, ein oben beschriebenes Einspritzventil möglichst schnell zu öffnen, eine definierte Zeit offen zu halten und schließlich wieder möglichst schnell zu schließen.The 2 shows typical voltage and current waveforms on the magnetic coil of a magnetic injection valve, which serve to open an injection valve described above as quickly as possible to keep a defined time open and finally close again as quickly as possible.

Hierzu wird in einer sogenannten Boostphase eine relativ hohe Spannung Uboost von derzeit etwa 65 V an die Magnetspule angelegt, wodurch der Strom in der Magnetspule relativ schnell auf einen Spitzenwert I_PK ansteigt. Nach dem Erreichen des Spitzenwerts I_PK durch den Strom wird die Spannung zunächst wieder abgeschaltet, wodurch der Stromfluss durch die Magnetspule abnimmt, um dann in einer ersten Haltephase Hold0 Phase auf einem ersten höheren Niveau I_HOLD0_HIGH, I_HOLD0-HYST mittels eines Zweipunktreglers eine gewisse Zeit gehalten zu werden und in einer zweiten Phase auf einem zweiten niederen Halteniveau I_HOLD1_HIGH, I_HOLD1-HYST über eine zweite Zeitdauer bis zum Abschalten gehalten zu werden. Das zweite niedere Niveau I_HOLD1_HIGH, I_HOLD1-HYST wird eingestellt, damit beim Abschalten der Schließvorgang schneller abläuft, da sich das Magnetfeld von diesem zweiten niederen Niveau I_HOLD1_HIGH, I_HOLD1-HYST aus schneller abbaut.For this purpose, in a so-called boost phase, a relatively high voltage U boost of currently about 65 V is applied to the magnet coil, as a result of which the current in the magnet coil rises relatively quickly to a peak value I_PK. After reaching the peak value I_PK by the current, the voltage is first switched off again, whereby the current flow through the solenoid decreases, and then held in a first holding phase Hold0 phase at a first higher level I_HOLD0_HIGH, I_HOLD0-HYST by means of a two-point regulator for a certain time and to be held in a second phase at a second low hold level I_HOLD1_HIGH, I_HOLD1-HYST for a second period of time until shutdown. The second low level I_HOLD1_HIGH, I_HOLD1-HYST is set so that when switching off the closing process expires faster because the magnetic field degrades faster from this second low level I_HOLD1_HIGH, I_HOLD1-HYST.

In der 3 ist der Öffnungsvorgang bei einem Kraftstoffinjektor mit Leerhubweg in verschiedenen Phasen dargestellt. In der anfänglichen Ruhelage liegt der Magnetanker aufgrund der Federkraft der Leerhubfeder auf einem mechanischen Anschlag auf und die Ventilnadel wird aufgrund der Kalibrationsfederkraft und des auf die Ventilnadel wirkenden hydraulischen Kraftstoffdrucks in den Ventilsitz gedrückt, so dass das Kraftstoffeinspritzventil geschlossen ist (Ausgangslage).In the 3 the opening process is shown in a Kraftstoffinjektor Leerhubweg in different phases. In the initial rest position, the armature is due to the spring force of the Leerhubfeder on a mechanical stop and the valve needle is pressed due to the calibration spring force and acting on the valve needle hydraulic fuel pressure in the valve seat, so that the fuel injection valve is closed (initial position).

Wenn die Magnetspule bestromt wird, wird zunächst ein Magnetfeld aufgebaut, ohne dass sich der Magnetanker bewegt. Wenn das Magnetfeld groß genug ist, die Kraft der Leerhubfeder zu überwinden, wird dann in einer Leerhubphase der Magnetanker zum Magnetjoch hin gegen die Kraft der Leerhubfeder beschleunigt und trifft auf die Ventilnadel (Leerhubphase). Dort verharrt der Magnetanker zunächst, bis das sich weiter verstärkende Magnetfeld ausreichend groß geworden ist, um den Magnetanker und die Ventilnadel zusammen gegen die Federkraft der Kalibrationsfeder und die hydraulische Kraft des Kraftstoffdruckes weiter zu dem Magnetjoch hin zu bewegen (Öffnungsbeginn, Öffnung).When the magnetic coil is energized, a magnetic field is first built up without the armature moving. If the magnetic field is large enough to overcome the force of the Leerhubfeder, then in a Leerhubphase the armature is accelerated towards the yoke against the force of the Leerhubfeder and strikes the valve needle (Leerhubphase). There, the armature initially remains until the further amplifying magnetic field has become sufficiently large to move the armature and the valve needle together against the spring force of the calibration spring and the hydraulic force of the fuel pressure to the magnetic yoke back (opening, opening).

Nachdem der Magnetanker am Magnetjoch angeschlagen hat endet die Bewegung des Magnetankers, und das Einspritzventil ist geöffnet. Da die Ventilnadel jedoch nicht fest mit dem Magnetanker verbunden ist, bewegt sich diese aufgrund ihrer Trägheit gegen die Kraft der Kalibrationsfeder noch ein Stückchen weiter, bis sich ihre Bewegung umkehrt und sie sich wieder zum Magnetanker hin bewegt, bis sie in ihrer Endlage verharrt. Damit ist der Öffnungsvorgang beendet (Endlage).After the armature has struck the magnetic yoke, the movement of the armature ends and the injector is opened. However, since the valve needle is not firmly connected to the armature, this still moves due to its inertia against the force of the calibration spring a little further, until her movement reverses and she moves back to the magnet armature, until she remains in its final position. This completes the opening process (end position).

In der 3 sind ebenfalls der zeitliche Verlauf der Bewegungen des Magnetankers I und der Ventilnadel II sowie der statische Durchfluss des Kraftstoffes III über der Zeit aufgezeichnet. In the 3 are also recorded the time course of the movements of the armature I and the valve needle II and the static flow of fuel III over time.

Die 4 zeigt den Schließvorgang des Kraftstoffeinspritzventils mit Leerhubweg, wenn die Spannung an der Magnetspule abgeschaltet wird. Das Magnetfeld im Magnetjoch und im Magnetanker baut sich dann ab, wobei sich der Magnetanker aus der Ausgangslage zusammen mit der Ventilnadel aufgrund der Kraft der Kalibrationsfeder von dem Magnetjoch weg bewegt (Schließbeginn, Schließvorgang,), bis die Ventilnadel im Ventilsitz angekommen ist und die Kraftstoffeinspritzventildüse schließt (Schließende), wobei sich anschließend der Magnetanker aufgrund der Kraft der Leerhubfeder weiter bis zu seinem mechanischen Anschlag hin bewegt (Leerhub), bis er in seiner Endlage anlangt.The 4 shows the closing operation of the fuel injection valve with Leerhubweg when the voltage at the solenoid is turned off. The magnetic field in the magnetic yoke and in the magnet armature then breaks down, with the armature moving away from the starting position together with the valve needle due to the force of the calibration spring from the yoke (closing start, closing operation,) until the valve needle has arrived in the valve seat and the fuel injector closes (closing), wherein then the magnet armature continues to move due to the force of the Leerhubfeder to its mechanical stop (idle stroke) until it arrives in its final position.

In den 5 und 6 ist im Unterschied zur Darstellung in den 3 und 4 noch der Bewegungsablauf des Magnetankers und der Ventilnadel bei einem Kraftstoffeinspritzventil ohne Leerhubweg dargestellt.In the 5 and 6 is in contrast to the representation in the 3 and 4 nor the movement of the armature and the valve needle in a fuel injection valve without Leerhubweg shown.

Dort liegt bereits in der Ausgangslage der Magnetanker aufgrund einer Federkraft an der Ventilnadel an, die jedoch durch die Kraft der Kalibrationsfeder und des hydraulischen Kraftstoffdrucks in den Ventilsitz gedrückt wird. Aufgrund des Bestromens der Magnetspule wird der Magnetanker zum Magnetjoch hin gezogen und nimmt die Ventilnadel gegen die Kraft der Kalibrationsfeder und des hydraulischen Kraftstoffdruckes mit, wodurch sich die Ventildüse öffnet.There is already in the starting position of the armature due to a spring force on the valve needle, which is pressed by the force of the calibration spring and the hydraulic fuel pressure in the valve seat. Due to the energization of the solenoid, the armature is pulled towards the yoke and takes the valve needle against the force of the calibration spring and the hydraulic fuel pressure, whereby the valve nozzle opens.

In entsprechender Weise wird zum Schließen die Spannung von der Magnetspule weggenommen, wodurch sich das Magnetfeld im Magnetjoch und dem Magnetanker abbaut und aufgrund der Federkraft der Kalibrationsfeder die Ventilnadel wieder zurück in den Ventilsitz gedrückt und entsprechend der Magnetanker in seine Ausgangslage geführt wird.In a corresponding manner, the voltage is removed from the magnetic coil to close, whereby the magnetic field in the magnetic yoke and the armature degrades and pressed due to the spring force of the calibration spring, the valve needle back into the valve seat and is guided according to the armature to its original position.

Bei beiden Arten von Kraftstoffeinspritzventilen kann es vorkommen, dass die Kalibrationsfeder, die die Ventilnadel in ihrer Ruheposition hält und gegen deren Kraft die Ventilnadel zur Öffnung des Ventils bewegt werden muss, nicht vorgespannt ist, so dass sich die Öffnungs- und Schließzeiten verändern und sich damit die pro Öffnungs- und Schließzyklus eingespritzte Kraftstoffmenge verändert. Da sich ein Einspritzvorgang pro Zyklus verbrennungstechnisch auf mehrere Einspritzungen aufteilt und sich damit die einzelnen Einspritzvorgänge verkürzen, wirken sich solche Veränderungen der Öffnungs- und Schließzeiten immer stärker auf die relativen Veränderungen bezogen auf die Einspritzdauern aus.In both types of fuel injection valves, the calibration spring, which holds the valve needle in its rest position and against the force of which the valve needle must be moved to open the valve, may not be biased so that the opening and closing times will vary changed the amount of fuel injected per opening and closing cycle. Since an injection process per combustion cycle is divided into several injections and thus the individual injection processes shorten, such changes in the opening and closing times have an increasing effect on the relative changes with respect to the injection durations.

Gemäß der DE 603 10 362 T2 wird bei einem Verfahren zum Einstellen der Federvorspannung in einer Dosiervorrichtung eine variable externe Vorspannkraft auf die Deckfläche der Federscheibe während des Montageprozesses der Dosiervorrichtung aufgebracht, die externe Vorspannkraft gemessen und die Manschette auf den Schraubteil am oberen Abschnitt der Ventilnadel gebördelt, um die Federeinrichtung in einer Arbeitsstellung zu blockieren, wenn eine vorgegebene Federvorspannung erreicht ist. Die Manschette wird vorteilhafterweise unter Verwendung eines Stanzwerkzeuges mit zwei parallelen scharfen Zähnen als Bördelwerkzeug auf die Ventilnadel gebördelt.According to the DE 603 10 362 T2 For example, in a method of adjusting spring preload in a metering device, a variable external biasing force is applied to the top surface of the spring washer during the metering assembly process, the external biasing force is measured, and the collar is crimped onto the threaded portion at the top portion of the valve pin to position the spring assembly in a working position to block when a predetermined spring preload is reached. The cuff is advantageously crimped onto the valve needle using a punch with two parallel sharp teeth as the crimping tool.

Die DE 32 28 955 C2 offenbart ein Verfahren zur Kontrolle des Betriebsverhaltens der Mechanismen eines Verbrennungsmotors mit einem Zylinder nebst Kolben, einem Einspritzventil und mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe durch Empfang und Umwandlung der vom gewählten beweglichen Element des zu kontrollierenden Mechanismus kommenden mechanischen Schwingungen in ein elektrisches Signal, die mittels eines am Gehäuse dieses Mechanismus angeordneten Mittels zum Empfang und zur Umwandlung dieser Schwingungen durchgeführt werden. Dies erfolgt durch ein Trennen der dem gewählten beweglichen Element des zu kontrollierenden Mechanismus angehörenden Komponente aus dem gewonnenen elektrischen Signal, ein Messen der spektral-zeitlichen Parameter der empfangenen mechanischen Schwingungen mittels Auswertung der abgetrennten Komponente des elektrischen Signals sowie durch Ermittlung der gewünschten Betriebskennwerte des zu kontrollierenden Mechanismus anhand der gemessenen Parameter, wobei vor dem Messen der spektral-zeitlichen Parameter auf das gewählte bewegliche Element des zu kontrollierenden Mechanismus über das Gehäuse dieses Mechanismus mit kontinuierlichen künstlich erzeugten mechanischen Ultraschallschwingungen eingewirkt wird, die vom gewählten beweglichen Element des zu kontrollierenden Mechanismus kommenden mechanischen Ultraschallschwingungen, die infolge der Wechselwirkung zwischen den künstlich erzeugten mechanischen Ultraschallschwingungen und dem beweglichen gewählten Element entstehen und infolge der Bewegung dieses Elements moduliert sind, empfangen und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Das Frequenzband der elektrischen Schwingungen wird mit der der Frequenz der einwirkenden künstlich erzeugten mechanischen Ultraschallschwingungen gleicher Trägerfrequenz abgetrennt, und die abgetrennte Trägerfrequenz des elektrischen Signals wird zur Gewinnung seiner NF-Modulationskomponente, die die Bewegung des gewählten beweglichen Elements gegenüber dem Gehäuse des zu kontrollierenden Mechanismus charakterisiert und das Informationssignal darstellt, demoduliert, und anschließend werden die spektral-zeitlichen Parameter der empfangenen mechanischen Ultraschallschwingungen mittels Auswertung des besagten Informationssignals gemessen, wobei mit künstlich erzeugten mechanischen Ultraschallschwingungen auf eine Einspritzventilfeder eingewirkt wird.The DE 32 28 955 C2 discloses a method of controlling the performance of the internal combustion engine mechanisms with a cylinder, piston, injector and fuel injection pump by receiving and converting mechanical vibrations from the selected movable element of the mechanism under control into an electrical signal generated by means of a housing on the same Mechanism arranged means for receiving and converting these vibrations are performed. This is done by separating the selected from the selected movable element of the mechanism to be controlled component from the obtained electrical signal, measuring the spectral-temporal parameters of the received mechanical vibrations by evaluating the separated component of the electrical signal and by determining the desired operating characteristics of the controlled Mechanism based on the measured parameters, wherein prior to measuring the spectral-temporal parameters on the selected movable element of the mechanism to be controlled through the housing of this mechanism with continuous artificially generated mechanical ultrasonic vibrations is acted, coming from the selected movable element of the mechanism to be controlled mechanical ultrasonic vibrations arising as a result of the interaction between the artificially generated mechanical ultrasonic vibrations and the movable selected element and inf As a result of the movement of this element are modulated, received and converted into an electrical signal. The frequency band of the electrical oscillations is separated with the frequency of the applied artificially generated mechanical ultrasonic vibrations of the same carrier frequency, and the separated carrier frequency of the electrical signal is used to obtain its NF- Modulation component, which characterizes the movement of the selected movable member relative to the housing of the mechanism to be controlled and the information signal demodulates, and then the spectral-temporal parameters of the received mechanical ultrasonic vibrations are measured by evaluation of said information signal, wherein with artificially generated mechanical ultrasonic vibrations an injection valve spring is acted upon.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem auf einfache Weise die Vorspannung der Kalibrationsfeder ermittelt werden kann.It is therefore an object of the invention to provide a method with which the bias of the calibration spring can be determined in a simple manner.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by a method according to claim 1, advantageous developments are specified in the subclaims.

Demgemäß wird bei einem Verfahren zum Erkennen der Vorspannung einer Kalibrationsfeder, die vorgesehen ist, eine Ventilnadel eines magnetisch betriebenen Kraftstoffeinspritzventils gegen dessen Düsenöffnung zu drücken,
wobei durch Anlegen einer Spannung an eine Magnetspule des Kraftstoffeinspritzventils durch den dadurch fließenden Strom ein magnetischer Fluss in einem Magnetjoch, einem Magnetanker und einem Gesamtluftspalt erzeugt wird, wodurch der Magnetanker gegen die Kraft der Kalibrationsfeder zum Magnetjoch bewegt wird,
wobei die in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ermittelten Werte des Stromes und des magnetischen Flusses in einem Phasenraumdiagramm eine Kurve bilden, die während des Anliegens der Spannung erste Abschnitte aufweist, in denen die zeitliche Veränderung des Stroms und des magnetischen Flusses nahezu proportional ist, und zwischen diesen ersten Abschnitten bei einem Kraftstoffinjektor ohne Leerhubweg ein zweiter Abschnitt und bei einem Kraftstoffinjektor mit Leerhubweg zwei zweite Abschnitte liegen, in denen die zeitliche Veränderung des Stroms und des magnetischen Flusses nahezu umgekehrt proportional ist,
ein Graph ermittelt, der bei einem Kraftstoffinjektor ohne Leerhubweg diesen zweiten Abschnitt und bei einem Kraftstoffinjektor mit Leerhubweg den zweiten von zwei zweiten Abschnitten der Kurve approximiert,
wobei die Steigung des Graphen ermittelt wird, die ein Maß für die Vorspannung der Kalibrationsfeder ist.Accordingly, in a method for detecting the bias of a calibration spring, which is intended to press a valve needle of a magnetically operated fuel injection valve against the nozzle opening,
wherein magnetic flux is generated in a magnetic yoke, a magnet armature and a total air gap by applying a voltage to a solenoid of the fuel injection valve by the current flowing therethrough, whereby the magnet armature is moved against the force of the calibration spring to the yoke,
wherein the values of the current and of the magnetic flux determined in successive times in a phase-space diagram form a curve which, during the application of the voltage, has first sections in which the temporal variation of the current and of the magnetic flux is almost proportional, and between these first sections in a fuel injector without Leerhubweg a second section and in a Kraftstoffinjektor with Leerhubweg two second sections lie, in which the temporal change of the current and the magnetic flux is almost inversely proportional,
determining a graph which, in the case of a fuel injector without an idle stroke, approximates this second portion and, in the case of a fuel injector with an idle stroke, the second of two second portions of the curve,
wherein the slope of the graph is determined, which is a measure of the bias of the calibration spring.

Es kann also nach der Herstellung eines Kraftstoffeinspritzventils die Vorspannung einer sich im Inneren des Kraftstoffeinspritzventils befindenden Kalibrationsfeder ermittelt werden.It can therefore be determined after the production of a fuel injection valve, the bias of a located inside the fuel injection valve calibration spring.

Besonders einfach gelingt dies, wenn ein solcher Graph eine Gerade ist, wobei eine geringere Steigung ein Maß für eine große Vorspannung ist und umgekehrt.This is particularly easy to achieve if such a graph is a straight line, wherein a smaller pitch is a measure of a large bias and vice versa.

In einem ersten Schritt wird aus der an der Magnetspule anliegenden Spannung, dem durch die Magnetspule fließenden Strom und aus dem Spulenwiderstand durch ein mathematisches Verfahren der im Kraftstoffeinspritzventil vorhandene magnetische Fluss ermittelt und Wertepaare des zu einem Zeitpunkt fließenden Stromes und des zu diesem Zeitpunkt herrschenden magnetischen Flusses gebildet. Dabei wird in vorteilhafter Weise eine Spannung von lediglich etwa 6 Volt oder weniger an die Magnetspule des Kraftstoffeinspritzventils angelegt, da hierdurch eine quasistationäre magnetische Flussausprägung bewirkt wird, bei der eine Verzögerung des Flussaufbaus durch im Magnetmaterial induzierte Wirbelströme vernachlässigt werden kann.In a first step, the magnetic flux present in the fuel injection valve is determined from the voltage applied to the magnet coil, the current flowing through the magnet coil and from the coil resistance by a mathematical method and value pairs of the current flowing at a time and the magnetic flux prevailing at that time educated. In this case, advantageously, a voltage of only about 6 volts or less is applied to the solenoid of the fuel injection valve, as a quasi-stationary magnetic flux characteristic is effected, in which a delay of the flux build-up can be neglected by eddy currents induced in the magnetic material.

Diese Wertepaare aus Strom I und magnetischer Flussausprägung Ψ lassen sich im Phasenraum gemäß der 7 darstellen. Dort sind Verläufe aufgezeichnet, wie sie sich in einem Injektor mit Leerhubweg bei Anlegen einer Rechteckspannung ergeben, wobei sich die unterschiedlichen Kurven für Injektoren mit einer Kalibrationsfeder mit unterschiedlicher Vorspannung ergeben.These value pairs of current I and magnetic flux characteristic Ψ can be determined in the phase space according to 7 represent. There, gradients are recorded, as they result in an injector with Leerhubweg when creating a square wave voltage, resulting in different curves for injectors with a calibration spring with different bias.

Im Folgenden soll zunächst der grundsätzliche Verlauf von Strom I und magnetischem Fluss Ψ betrachtet werden. Zu Beginn steigen Strom I und magnetischer Fluss Ψ etwa proportional zueinander an, bis die magnetische Kraft groß genug ist, um die Gegenkraft der Leerhubfeder 8 zu überwinden, woraufhin sich der Magnetanker 6 um den Leerhubweg bis zur Ventilnadel 1 bewegt. Hierbei verringert sich der Luftspalt, wobei der Strom I abnimmt, während der magnetische Fluss Ψ weiter zunimmt.In the following, the basic course of current I and magnetic flux Ψ will be considered. Initially, current I and magnetic flux Ψ increase approximately in proportion to each other until the magnetic force is large enough to overcome the counterforce of the Leerhubfeder 8, whereupon the armature 6 moves around the Leerhubweg to the valve needle 1. In this case, the air gap decreases, whereby the current I decreases, while the magnetic flux Ψ continues to increase.

Wenn der Magnetanker 6 auf die Ventilnadel 1 trifft, ist wieder ein Zustand erreicht, in dem Strom I und magnetischer Fluss Ψ mit in etwa proportionalem Verhältnis zunehmen, bis die magnetische Kraft wiederum ausreicht, den Magnetanker 6 und die Ventilnadel 1 gegen die Kraft der Kalibrationsfeder 2 und den hydraulischen Druck des Kraftstoffs zu bewegen.When the magnet armature 6 strikes the valve needle 1, a state is again reached in which current I and magnetic flux Ψ increase in an approximately proportional ratio until the magnetic force is again sufficient, the magnet armature 6 and the valve needle 1 against the force of the calibration spring 2 and to move the hydraulic pressure of the fuel.

Dann ist der Verlauf wieder derart, dass der Strom I abnimmt, während der magnetische Fluss Ψ weiter zunimmt. Allerdings weist dieser Verlauf bei einer schwächer vorgespannten Kalibrationsfeder 2 eine größere negative Steigung auf, während er bei einer größeren Vorspannung eine geringere negative Steigung hat. Dies ist an den diesen Verlauf approximierenden Graphen G1, G2, G3 in der 7 zu erkennen.Then the course is again such that the current I decreases as the magnetic flux Ψ continues to increase. However, this course has a greater negative slope for a less biased calibration spring 2, while for a larger bias voltage it has a smaller negative slope. This is due to the graph G1, G2, G3 approximating this curve in FIG 7 to recognize.

Wenn der Magnetanker auf das Magnetjoch auftritt, ist wieder ein Zustand erreicht, in dem Strom I und magnetischer Fluss Ψ mit in etwa proportionalem Verhältnis zunehmen. Nach dem Abschalten der Spannung nehmen sowohl Strom I als auch magnetischer Fluss Ψ ab, bis sie schließlich zum Erliegen kommen.When the armature touches the yoke, a state is again reached where current I and magnetic flux Ψ increase in an approximately proportional ratio. After switching off the voltage, both current I and magnetic flux Ψ decrease until they finally come to a standstill.

Auf diese Weise können neu gefertigte Kraftstoffeinspritzventile vermessen und die Vorspannung gegebenenfalls nachjustiert werden. Es ist auch möglich, die im bestimmungsgemäßen Betrieb an das Kraftstoffeinspritzventil anzulegende elektrisch Spannung an die Vorspannung der Kalibrationsfeder anzupassen, um die Öffnungs- und Schließzeiten an die gewünschte Kraftstoffmenge möglichst gut anzupassen.In this way, newly manufactured fuel injection valves can be measured and the preload adjusted if necessary. It is also possible to adapt the voltage to be applied during normal operation to the fuel injection valve to the bias of the calibration spring in order to adapt the opening and closing times as well as possible to the desired amount of fuel.

Das Verfahren lässt sich sowohl auf Kraftstoffeinspritzventile mit als auch ohne Leerhubweg anwenden. Bei einem Kraftstoffeinspritzventil ohne Leerhubweg würde sich der charakteristische Verlauf schon im ersten Abschnitt der Strom-Fluss-Kurve im Phasenraum mit negativer Steigung zeigen und die Steigung könnte dort aus einem den Verlauf approximierenden Graphen ermittelt werden.The method can be applied both to fuel injection valves with and without Leerhubweg. For a fuel injector without Leerhubweg the characteristic curve would show in the first section of the current-flux curve in the phase space with negative slope and the slope could be determined there from a graph approximating the course.

Figurenlistelist of figures

  • 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzventils mit Leerhubweg nach dem Stand der Technik, 1 a schematic representation of a fuel injection valve with Leerhubweg according to the prior art,
  • 2 ein Spannungs- und Stromprofil nach dem Stand der Technik zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzventils, 2 a voltage and current profile according to the prior art for operating a fuel injection valve,
  • 3 einzelne Phasen beim Öffnen eines bekannten Kraftstoffeinspritzventils mit Leerhubweg, 3 individual phases when opening a known fuel injection valve with Leerhubweg,
  • 4 einzelne Phasen beim Schließen eines bekannten Kraftstoffeinspritzventils mit Leerhubweg, 4 individual phases when closing a known fuel injection valve with Leerhubweg,
  • 5 einzelne Phasen beim Öffnen eines bekannten Kraftstoffeinspritzventils ohne Leerhubweg, 5 individual phases when opening a known fuel injection valve without Leerhubweg,
  • 6 einzelne Phasen beim Schließen eines bekannten Kraftstoffeinspritzventils ohne Leerhubweg und 6 individual phases when closing a known fuel injection valve without Leerhubweg and
  • 7 der aufgrund einer an ein Kraftstoffeinspritzventil mit Leerhubweg angelegten Spannung fließende Strom und der dadurch erzeugte magnetische Fluss in einem Phasenraumdiagramm. 7 the current flowing due to a voltage applied to a fuel injection valve with Leerhubweg and the magnetic flux generated thereby in a phase space diagram.

Claims (3)

Verfahren zum Erkennen der Vorspannung einer Kalibrationsfeder (2), die vorgesehen ist, eine Ventilnadel (1) eines magnetisch betriebenen Kraftstoffeinspritzventils gegen dessen Düsenöffnung (3) zu drücken, wobei durch Anlegen einer Spannung an eine Magnetspule (5) des Kraftstoffeinspritzventils durch den dadurch fließenden Strom (I) ein magnetischer Fluss (Ψ) in einem Magnetjoch (4), einem Magnetanker (6)und einem Gesamtluftspalt erzeugt wird, wodurch der Magnetanker (6) gegen die Kraft der Kalibrationsfeder (2) zum Magnetjoch (6) bewegt wird, wobei die in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ermittelten Werte des Stromes (I) und des magnetischen Flusses (Ψ) in einem Phasenraumdiagramm eine Kurve bilden, die während des Anliegens der Spannung erste Abschnitte aufweist, in denen die zeitliche Veränderung des Stroms (I) und des magnetischen Flusses (Ψ) nahezu proportional ist, und zwischen diesen ersten Abschnitten bei einem Kraftstoffinjektor ohne Leerhubweg ein zweiter Abschnitt und bei einem Kraftstoffinjektor mit Leerhubweg zwei zweite Abschnitte liegen, in denen die zeitliche Veränderung des Stroms und des magnetischen Flusses (Ψ) nahezu umgekehrt proportional ist, wobei ein Graph (G1, G2, G3) ermittelt wird, der bei einem Kraftstoffinjektor ohne Leerhubweg diesen zweiten Abschnitt und bei einem Kraftstoffinjektor mit Leerhubweg den zweiten von zwei zweiten Abschnitten der Kurve approximiert, wobei die Steigung des Graphen (G1, G2, G3) ermittelt wird, die ein Maß für die Vorspannung der Kalibrationsfeder (2) ist.Method for detecting the bias of a calibration spring (2), which is provided to press a valve needle (1) of a magnetically operated fuel injection valve against the nozzle opening (3), wherein by applying a voltage to a solenoid (5) of the fuel injection valve by the current flowing through (I), a magnetic flux (Ψ) in a yoke (4), a magnet armature (6) and a total air gap is generated, whereby the armature (6 ) is moved against the force of the calibration spring (2) to the magnetic yoke (6), wherein the values of the current (I) and the magnetic flux (Ψ) determined in successive times form, in a phase space diagram, a curve having, during the application of the voltage, first sections in which the temporal variation of the current (I) and of the magnetic flux (Ψ) is almost proportional, and there are two second sections between these first sections in a fuel injector without Leerhubweg and two sections in a fuel injector with Leerhubweg in which the temporal variation of the current and the magnetic flux (Ψ) is almost inversely proportional, wherein a graph (G1, G2, G3) is determined which, in the case of a fuel injector without an idle stroke, approximates this second portion and, in the case of a fuel injector with an idle stroke, the second of two second portions of the curve, wherein the slope of the graph (G1, G2, G3) is determined, which is a measure of the bias of the calibration spring (2). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Graph (G1, G2, G3) eine Gerade ist.Method according to Claim 1 , characterized in that the graph (G1, G2, G3) is a straight line. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine geringere Steigung des Graphen (G1, G2, G3) ein Maß für eine größere Vorspannung ist.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that a smaller slope of the graph (G1, G2, G3) is a measure of a larger bias voltage.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3228955C2 (en) 1981-09-04 1984-10-11 Vladimir Andreevič Molodečno Ščerbatjuk Method and device for checking the operating behavior of internal combustion engines
DE60310362T2 (en) 2003-02-20 2007-04-19 Siemens Vdo Automotive S.P.A., Fauglia Dosing device and method for adjusting the spring preload

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3228955C2 (en) 1981-09-04 1984-10-11 Vladimir Andreevič Molodečno Ščerbatjuk Method and device for checking the operating behavior of internal combustion engines
DE60310362T2 (en) 2003-02-20 2007-04-19 Siemens Vdo Automotive S.P.A., Fauglia Dosing device and method for adjusting the spring preload

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