DE10224258A1

DE10224258A1 - Verfahren zur Begrenzung des maximalen Einspritzdruckes an magnetgesteuerten, nockengetriebenen Einspritzkomponenten

Info

Publication number: DE10224258A1
Application number: DE10224258A
Authority: DE
Inventors: Nestor Rodriguez-Amaya; Uwe Schmidt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2022-06-01
Also published as: JP2004003491A; GB0311155D0; FR2840364A1; US6886534B2; GB2391042A; DE10224258B4; GB2391042B; US20040025844A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Begrenzung des zulässigen Betriebsdruckes an einer nockengetriebenen Einspritzkomponente, die mittels einer Magnetventilbaugruppe (1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4) betätigbar ist. Nach Montage der Magnetventilbaugruppe (1) wird diese im Rahmen einer Funktionsprüfung an einer Druckquelle (18) betrieben. Es wird für jede Magnetventilbaugruppe (1) mindestens ein, einen maximal zulässigen Betriebsdruck definierender Betriebsparameter (33, 34, 35, 36) ermittelt, bei denen die Magnetventilbaugruppe (1) aufgrund einer hydraulischen Kraft F¶3¶ gerade öffnet. Der ermittelte Betriebsparameter wird der Magnetventilbaugruppe (1) zugeordnet. Der für eine jede Magnetventilbaugruppe (1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4) einer Einspritzkomponente an einer Verbrennungskraftmaschine ermittelte Betriebsparameter (33, 34, 35, 36) wird in ein Funktionssteuergerät (40) zur individuellen Ansteuerung einer jeden Magnetventilbaugruppe (1) mit ihrem jeweiligen spezifischen Betriebsparameter (33, 34, 35, 36) eingelesen.

Description

Technisches Gebiet

Bei selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen kommen heute Einspritzsysteme unterschiedlichster Bauarten zum Einsatz. Neben Verteilereinspritzpumpen werden als Einspritzsysteme Speichereinspritzsysteme mit Hochdruckspeicherraum (Common-Rail) eingesetzt, sowie Pumpe-Düse-Systeme (UIS) und Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzsysteme (UPS). Verteilereinspritzpumpen, Pumpe-Düse-Systeme (UIS) und Pumpe-Leitung-Düse- Systeme (UPS) stellen nockengetriebene Einspritzsysteme dar, bei denen einem in einem Pumpenarbeitsraum eintauchenden Kolben über ein mit dem Kolben gelenkig gekoppelten Nocken eine Hubbewegung aufgeprägt wird. Werden zur Steuerung des Einspritzvorganges an den genannten nockengesteuerten Einspritzsystemkomponenten Magnetventile eingesetzt, so ist sicherzustellen, dass das keine unzulässig langen Ansteuerzeiten auftreten können, während der unzulässig hohe Betriebsdrücke auftreten.

Stand der Technik

EP 0 178 427 B1 hat eine elektrisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen zum Gegenstand. Die elektrisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist insbesondere an einem Dieselmotor einsetzbar. Sie umfasst mindestens einen mit konstantem Hub angetriebenen Pumpenkolben, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt und beim Förderhub den in diesen Pumpenarbeitsraum von einer Förderpumpe unter Zulaufdruck zugeführten Kraftstoff unter Einspritzdruck zu einer Einspritzdüse fördert. Die Förderung von Kraftstoff erfolgt solange, wie ein von einem elektrischen Stellglied betätigtes Ventilglied eines Überströmventils den Durchfluss des ansonsten vom Pumpenarbeitsraum über einen Überströmkanal zu einem Niederdruckraum überströmenden Kraftstoff sperrt. Die Kraftstoffeinspritzpumpe umfasst ferner einen Kern und eine Leiterspule, sowie einen einen Anker aufnehmenden Bauräumen im Überströmventil, sowie einen das Ventilglied im Bereich eines Endabschnittes umgebenden Druckraum. In einer Führungsbohrung ist ein Führungsschaft am Ventilglied geführt, welches durch eine Druckfeder vorgespannt ist. Am Übergang vom Druckraum zu einem mit dem Niederdruckraum verbundenen ersten Abschnitt des Überströmkanales ist ein von einer konischen Schließfläche verschließbarer konischer Ventilsitz angeordnet. Das Überströmventil ist zwischen diesem ersten Abschnitt und einem den Druckraum dauernd mit dem Pumpenarbeitsraum verbindenden zweiten Abschnitt des Überströmkanales eingesetzt. Das Ventilglied des Überströmventiles öffnet sich nach innen zu dem unter Einspritzdruck setzbaren Druckraum hin. Der Kegelwinkel α der radialen konischen Schließfläche ist größer als der Kegelwinkel β des zugehörigen, sich zum Druckraum hin konisch erweitenden Ventilsitzes, wobei die Schließfläche mit einer angrenzenden zylindrischen Mantelfläche am Endabschnitt des Ventilgliedes eine genau definierte Dichtkante bildet. Der konische Ventilsitz weist eine schmale, von der Schließfläche des Ventilgliedes im geschlossenen Zustand des Überströmventils abgedeckte, hydraulisch wirksame Sitzfläche auf, die nach innen vom Durchmesser einer Durchströmöffnung im ersten Abschnitt des Überströmkanales begrenzt ist. Die Sitzwinkeldifferenz α - β der beiden Kegelwinkel α, β ist sehr klein. Das Überströmventil ist ein stromlos offenes Nadelventil, dessen Ventilglied als eine von der Druckfeder in Öffnungsrichtung vorgespannte Ventilnadel ausgebildet ist. Stirnseitig weist dieses an seinem vom Stellglied abgewandten Endabschnitt eine die Schließfläche tragende Nadelspitze auf. Der Endabschnitt ist über den mit engem Spiel in der Führungsbohrung geführten Führungsschaft mit dem Stellglied verbunden. Zwischen dem Führungsschaft und der an die Schließfläche angrenzenden Mantelfläche der Nadelspitze ist eine das Volumen des Druckraumes vergrößernde ringnutförmige Einschnürung vorhanden. Die den Kern mit der Leiterspule und den Anker aufnehmenden Bauräume sind über eine Entlastungsbohrung mit dem Niederdruckraum verbunden. Die radial von der Dichtkante begrenzte Nadelspitze ragt in den mit dem Niederdruckraum verbundenen ersten Abschnitt des Überströmkanales mit einem rotationssymmetrischen Ansatz hinein, der stirnseitig ein erstes Federwiderlager für Druckfeder aufweist. Ein zweites Federwiderlager für die Druckfeder ist in den ersten Abschnitt des Überströmkanales eingesetzt, wobei die schmale, von der Schließfläche an der Nadelspitze des Ventilgliedes abgedeckte, hydraulisch wirksame Sitzfläche nur wenige Zehntel Millimeter breit ist. Der Durchmesser der Dichtkante am Endabschnitt des Ventilgliedes ist gleich dem Führungsdurchmesser des Führungsschaftes oder nur geringfügig kleiner als dieser.

Bei der bekannten Lösung umfassen die Schaltmagnetventile eine Druckstufe, die durch eine Durchmesserdifferenz zwischen der Ventilnadelführung und einem Sitz gegeben ist. Durch Aufbringen einer hydraulischen Kraft auf die Druckstufe wird die Öffnungsbewegung des als Düsennadel ausgebildeten Einspritzventilglieds unterstützt. Die Fertigung der Druckstufe an Schaltmagnetventilen ist toleranzbehaftet. Gefertigte Bauteile können pro Exemplar innerhalb vorgegebener Fertigungstoleranzen zum Teil erheblich streuen. Dies hat eine Streuung hinsichtlich der toleranzabhängigen Funktionsparameter von Bauteil zu Bauteil zur Folge. Diese toleranzabhängige Streuung der Funktionsparameter spiegelt sich damit auch hinsichtlich einer Streuung des maximalen Betriebsdruckes wider, bei dem ein Steuerventil öffnen wird. Dies kann unter Umständen mit relativ großen, unterschiedlichen Werten erfolgen, so dass eine zuverlässige und ausreichende Schutzfunktion nur schwierig erreicht werden kann.

Darstellung der Erfindung

Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kann bei nockengetriebenen Einspritzkomponenten die Einhaltung eines maximal zulässigen Betriebsdruckes eingehalten und dessen Überschreitung zuverlässig verhindert werden. Das vorgeschlagene Verfahren berücksichtigt die sich in der Fertigung exemplarspezifisch ergebenen Toleranzen der Bauteile dahingehend, dass im Rahmen einer Funktionsprüfung exemplarspezifische Parameter, wie zum Beispiel Haltestromwerte und aus diesen durch Korrelation bzw. Extrapolation ermittelte Stromkennwerte ermittelt werden. Die exemplarspezifisch ermittelten Parameter werden an den später an Verbrennungskraftmaschinen eingebauten Einspritzanlagen ermittelt und stehen mithin zur Verwendung in Steuergeräten zur Verfügung.

Im Rahmen einer Funktionsprüfung der montierten Einspritzkomponenten können diese entweder mit einem wohldefinierten Betriebsdruckniveau oder auch unter Betriebsbedingungen getestet werden. Bei dieser Funktionsprüfung wird ermittelt, bei welcher hydraulischen Kraft ein beispielsweise als Magnetventil ausgebildetes Ventil innerhalb einer Einspritzkomponente gerade noch geschlossen ist. Die zur Beibehaltung der Schließposition zur erzeugende, von einem Magneten aufzubringende Magnetkraft entspricht einem bestimmten Haltestrom. Übersteigt die in Öffnungsrichtung auf das Magnetventil wirkende Kraft diese Magnetkraft, erfolgt das selbsttätige Öffnen dieses spezifischen Ventils. Der am Magnetventil anliegende Haltestrom bestimmt den maximal zulässigen, an dieser spezifischen, toleranzbehafteten Einspritzkomponente erreichbaren maximal zulässigen Betriebspunkt. Da der Haltestrom exemplarindividuell im Rahmen der Funktionsprüfung ermittelt wird, werden pro Exemplar Fertigungstoleranzen berücksichtigt, die von Exemplar zu Exemplar innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches streuen können.

Der exemplarindividuell ermittelte Haltestromwert lässt sich an der jeweiligen, funktionsüberprüften Einspritzkomponente codieren (zum Beispiel via Lasercodierung). Wird die getestete funktionsüberprüfte Einspritzkomponente an der Verbrennungskraftmaschine eingebaut, kann die codierte Information hinsichtlich des Haltestromwertes bzw. daraus abgeleitete Stromkennwerte in ein Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine eingelesen werden.

In der Regel werden die Magnetventile von Einspritzkomponenten an Verbrennungskraftmaschinen über Endstufen angesteuert. Die Endstufen ihrerseits können über das Motorsteuergerät, welches der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet ist, angesteuert werden. Entsprechend der Zylinderanzahl der Verbrennungskraftmaschine werden an dieser eine entsprechende Anzahl von Einspritzkomponenten eingebaut. Deren voneinander durchaus unterschiedliche Haltestromwerte, oder daraus abgeleitete Stromkennwerte, können in das Motorsteuergerät der Verbrennungskraftmaschine eingelesen werden, so dass dieses jeder Einspritzkomponente ihren individuellen Haltestromwert anbietet. Um variable Haltestromwerte darzustellen, sind an den Endstufen des Motorsteuergerätes mehrere Haltestromwerte/Stromkennwerte darstellbar.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren lässt sich die magnetisch erzeugte Haltekraft an einer Einspritzkomponente und der dazu erforderliche Wert eines Haltestromes pro Exemplar ermitteln. Dieser Wert stellt ein Maß für den maximal zulässigen Betriebsdruck der nockengetriebenen Einspritzkomponente dar und schützt diese vor Drücken, die den beabsichtigten maximal zulässigen Druck, der aus Gründen der Fertigungstoleranz von Endstufe zu Endstufe schwanken kann, überschreiten. Die jeweiligen Endstufen oder die Endstufe, welche die Einspritzkomponenten ansteuern, umfassen festverdrahtete elektronische Bauelemente und zugehörige Mikroprozessoren (µP), wobei die Steuerung in der Regel über Datenverarbeitungsprogramme (Software) im Motorsteuergerät erfolgt.

Zeichnung

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 die Auslegungsparameter einer Druckstufe an einer Magnetventilanordnung anhand eines nach innen öffnenden Ventiles,
Fig. 2 die Gegenüberstellung mit einer Endstufe erreichbarer variabler Haltestromwerte während des Betriebs und
Fig. 3 die Anordnung eines Motorsteuergerätes, mit nachgeschalteter Endstufe zur Ansteuerung von beispielsweise vier Magnetventilen an einer vierzylindrigen selbstzündeten Verbrennungskraftmaschine.

Ausführungsvarianten

Der Darstellung gemäß Fig. 1 sind die - toleranzbehafteten - Auslegungsparameter an einer Magnetventilanordnung zu entnehmen, hier dargestellt anhand eines nach innen öffnenden Ventils.
Eine nockengetriebene Einspritzkomponente wie zum Beispiel eine Pumpe-Düse- Konfiguration oder einer Verteilereinspritzpumpe oder eine Verteilereinspritzpumpe oder ein Pumpe-Leitung-Düse-System kann beispielsweise mittels einer in Fig. 1 beispielhaft dargestellten Magnetventilbaugruppe 1 angesteuert werden. Die Ansteuerung einer hier schematisch wiedergegebenen Magnetventilbaugruppe 1 erfolgt beispielsweise über eine Endstufe eines Motorsteuergerätes an einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges.
Die dargestellte Magnetventilbaugruppe 1 ist in einem Gehäuse 2 einer nockengetriebenen Einspritzkomponente aufgenommen und umfasst eine Ankerplatte 3, welche an einem Ankerbolzen 7 befestigt ist. Eine Unterseite 4 der Ankerplatte 3 liegt einer Magnetspule 5 gegenüber, die von einem Magnetkern 6 umschlossen sein kann. Über eine Bestromung der hier schematisch angedeuteten als Ringmagnet ausgebildeten Magnetspule 5 kann der Ankerplatte 3 und demzufolge dem Ankerbolzen 7 eine Magnetkraft F₁ aufgeprägt werden. Der Ankerbolzen 7 der Magnetventilbaugruppe 1 gemäß der in Fig. 1 wiedergegebenen schematischen Darstellung ist von einem Federelement 8 umschlossen, welches sich einerseits an der Unterseite 4 der Ankerplatte 3 und andererseits an einem am Gehäuse 2 vorgesehenen Anschlag 9 abstützt.
Am Ankerbolzen 7, der rotationssymmetrisch zur Symmetrieachse 10 ausgebildet ist, kann eine Druckstufe 11 ausgebildet sein. An der Druckstufe 11 des Ankerbolzens 7 der Magnetventilbaugruppe 1 gemäß Fig. 1 greift eine der Magnetkraft F₁ entgegengerichtete hydraulische Kraft F₃ an. Die Druckstufe 11 an der Magnetventilbaugruppe 1 ist durch einen Außendurchmesser D sowie einen Innendurchmesser D_S definiert und als ringförmige hydraulische Fläche beschaffen. Unterhalb der Druckstufe 11 findet der Ankerbolzen 7 seine Fortsetzung in einem Ankerbolzenfortsatz 12, an dessem einer Bohrung 15 gegenüberliegenden Ende eine Dichtfläche in Form einer Kegelfläche 13 angeordnet ist. Die Kegelfläche 13 am Ankerbolzenfortsatz 12 wirkt mit einem Dichtsitz 14 zusammen, der im Gehäuse 2 der nockengetriebenen Einspritzkomponente ausgebildet ist. Über eine nicht gezeigte Bohrung ist ein die Druckstufe 11 des Ankerbolzens 7 umgebender Hohlraum 16 mit einer Druckquelle - angedeutet durch den Pfeil 18 - beaufschlagbar. Als Druckquelle 18 kommt sowohl eine ein definiertes Druckniveau erzeugende Druckquelle als auch eine solche Druckquelle in Betracht, mit der die bei einem Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine auftretenden Drücke realisiert werden können.
Bezugszeichen 17 definiert eine Sitzkante an der Kegelfläche 13 des Ankerbolzenfortsatzes 12, mit welche der Dichtsitz 14 am Gehäuse 2 der nockengetriebenen Einspritzkomponente gebildet wird. Mit Bezugszeichen 19 können an der Oberseite der Ankerplatte 3 bzw. an der Umfangsfläche des Ankerbolzens 7 oberhalb der Druckstufe 11 ausbildbare Positionen gekennzeichnet werden, an denen im Rahmen einer Funktionsprüfung der Magnetventilbaugruppe 1 bestimmte Betriebszustände der Magnetventilbaugruppe 1 in codierter Form exemplarspezifisch aufgebracht werden können. Um die Positionen 19 vorteilhafterweise ablesen zu können, können diese auch auf der Oberfläche außenliegender Teile, wie zum Beispiel der Außenfläche des Magnetventilgehäuses 2 aufgebracht sein.
F₁ bezeichnet die Magnetkraft, mit welcher die Ankerplatte 3 der Magnetventilbaugruppe 1 bei entsprechender Bestromung der Magnetspule 5 innerhalb des Magnetkernes 6 angezogen werden kann und mit welcher Magnetkraft der Dichtsitz 14 zur Bohrung 15 verschlossen gehalten werden kann. F₂ bezeichnet die Federkraft, welche durch das den Ankerbolzen 7 umschließende Federelement 8, der Magnetkraft F₁ entgegenwirkend, aufgebracht werden kann. Die Magnetkraft F₁ und die durch das Federelement 8 erzeugte Federkraft F₂ sind gegeneinander gerichtet. Mit F₃ ist die hydraulische Kraft bezeichnet, welche an der ringförmig ausgebildeten hydraulischen Druckstufe 11 am Ankerbolzen 7, der Magnetkraft F₁ ebenfalls entgegenwirkend, angreift. F₄ bezeichnet eine Dichtkraft, mit welcher der Dichtsitz 14 im Gehäuse 2 der nockengetriebenen Einspritzkomponente gegen die Druckkraft der Druckquelle 18 abgedichtet werden kann.
Für den Auslegungspunkt der in Fig. 1 beispielhaft an einem nach innen öffnenden Magnetventil dargestellten Magnetventilbaugruppe 1 gilt: F₃ > F₁ - F₂ - F₄.
Mit p_max.A_DS ≙ F₃ und F₄ = p_soll.A_Sitzbreite folgt aus der oben angegebenen Gleichung:

p_max.A_DS > F₁ - F₂ - p_soll.A_Sitzbreite (2).

Unter Berücksichtigung der Geometrie der Druckstufe 11 zwischen Ankerbolzen 7 der Magnetventilbaugruppe und der am Ankerbolzen 7 vorgesehenen Druckstufe 11, begrenzt durch die Durchmesser D und D_S folgt aus der unter in (2) angegebenen Beziehung die folgende Gleichung:

p_max.Π(D² - D_S ²)/4 > F₁ - F₂ - p_soll.A_Sitzbreite (3)
Mit Hilfe der unter (3) angegebenen Gleichung ist die Auswahl der Durchmesser D und D_S, d. h. die Bestimmung des Außendurchmessers D der Druckstufe 11 bzw. die Bestimmung von deren Innendurchmesser D_S möglich.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Bauteile einer Magnetventilbaugruppe 1 innerhalb der vorgegebenen Fertigungstoleranzen Streuungen unterworfen sind, die eine Streuung der Maße von Exemplar zu Exemplar einer Magnetventilbaugruppe 1, insbesondere an einem Ankerbolzen 7 zur Folge haben können, der wie in Fig. 1 dargestellt, mit einer Druckstufe 11 versehen ist. Eine Streuung der Maße hinsichtlich von Innendurchmesser D_S und Außendurchmesser D der Druckstufe 11 hat auch eine Streuung eines maximal zulässigen Betriebsdruckes an der in Fig. 1 dargestellten Magnetventilbaugruppe zur Folge, da aufgrund der Durchmessertoleranzen der aufgeführten Durchmesser die hydraulisch wirksame Fläche an der Druckstufe 11 im unteren Bereich des Ankerbolzens 7 am Übergang zum Ankerbolzenfortsatz 12 unterschiedlich groß ausfallen kann. Da die Toleranz innerhalb einer vorgegebenen Fertigungstoleranz liegt, ist eine zuverlässige und ausreichende Schutzfunktion aufgrund der unterschiedlich ausfallenden hydraulisch wirksamen Fläche an der Druckstufe 11 von Magnetventilbaugruppe 1 zu Magnetventilbaugruppe 1 unterschiedlich.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm, aus dem exemplarspezifisch ermittelte Haltestromwerte hervorgehen, die über ein die Magnetventilbaugruppe 1 ansteuernde Endstufe eines Funktionssteuergerätes an einer Verbrennungskraftmaschine aufzubringen sind.
Die in Fig. 1 dargestellte Magnetventilbaugruppe 1 wird nach Beendigung der Teilefertigung nach deren Montage sowie nach einer Voreinstellung in der Regel einer Funktionsüberprüfung unterzogen. Die Funktionsprüfung kann sowohl an einer Druckquelle 18 vorgenommen werden, die ein wohldefiniertes Druckniveau aufbringt oder alternativ an einer solchen Druckquelle 18 vorgenommen werden, die die im Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine auftretenden Drücke nachbildet.
Gemäß des in Fig. 2 mit Bezugszeichen 30 identifizierten Haltestromverlaufes 30 wird im Rahmen der Funktionsprüfung in einer nockengetriebenen Einspritzkomponente montierte Magnetventilbaugruppe 1, d. h. deren Magnetspule 5 bestromt. Zunächst stellt sich ein mit Bezugszeichen 31 identifizierter Stromanstieg 31 ein. Zu einem Zeitpunkt t = t₂, der in der Darstellung gemäß Fig. 2 mit Bezugszeichen 32 auf der Zeitachse gekennzeichnet ist, erfolgt das Absenken des Haltestromes i der Magnetspule 5 auf ein Haltestrom-Stromniveau bei dem die Magnetventilbaugruppe 1 geschlossen bleibt und gerade so weit, bis die Magnetventilbaugruppe 1 durch das Überwiegen der hydraulischen, an der Druckstufe 11 zwischen Ankerbolzen 7 und Ankerbolzenfortsatz 12 angreifenden hydraulischen Kraft F₃ selbsttätig öffnet. Da sich die Magnetventilbaugruppe 1 in ihrer in die nockengetriebene Einspritzkomponente befindlichen Montageposition befindet, sind die durch die Druckfeder 8 erzeugte Federkraft F₂, sowie die erforderliche Dichtkraft F₄ am Dichtsitz 14 der Magnetventilbaugruppe 1 bei der Absenkung des Haltestromniveaus gemäß des in Fig. 2 dargestellten Haltestromverlaufes 30 berücksichtigt. Exemplarspezifisch stellt sich für die gerade der Funktionsprüfung unterworfene Magnetventilbaugruppe 1 beispielsweise ein mit Bezugszeichen 33 identifizierter Haltestrom, der als einen einen kritischen Betriebszustand definierenden Betriebsparameter dient, ein. Dieser in der Darstellung gemäß Fig. 2 mit Bezugszeichen 33 identifizierte Haltestromwert kann einerseits unmittelbar als einen einen kritischen Betriebszustand definierenden Betriebsparameter der Magnetventilbaugruppe 1 verwendet werden.
Andererseits ist es auch möglich, durch Korrelation bzw. Extrapolation aus dem ermittelten Haltestromwert 33 einen entsprechenden Stromkennwert zu generieren, die für diese spezifische Magnetventilbaugruppe 1 ein selbsttätiges Öffnen der Magnetventilbaugruppe ab einem maximal zulässigen Betriebsdruck innerhalb einer nockengetriebenen Einspritzkomponente, wie zum Beispiel eine Verteilereinspritzpumpe, ermöglicht. Damit ist der an einer nockengetriebenen Einspritzkomponente auftretende maximal zulässige Betriebsdruck voreingestellt, höhere Betriebsdrücke werden an einer solcherart funktionsüberprüften Magnetventilbaugruppe 1 durch eine selbsttätiges Öffnen der Magnetventilbaugruppe 1 verhindert. Damit nimmt die nockenangetriebene Einspritzkomponente bei Auftreten höherer Drücke keinen Schaden. Der für die spezifische Magnetventilbaugruppe 1 ermittelte einen kritischen Zustand definierende Betriebsparameter, wie zum Beispiel der ermittelte Haltestromwert 33, kann über Codierverfahren auf der Magnetventilbaugruppe 1 aufgebracht werden. Wie der Darstellung gemäß Fig. 1. entnommen werden kann, kann der ermittelte Betriebsparameter beispielsweise auf der Oberseite der Ankerplatte 3 an einer geeigneten Stelle 19 oder an einer anderen geeigneten Stelle der Einspritzkomponente, wie beispielsweise auf der außenliegende Seite des Magnetventilgehäuses 2, mittels des Lasercodierverfahrens aufgebracht werden. Damit ist der exemplarspezifische Haltestromwert, der einen Betriebsparameter einer Magnetventilbaugruppe 1 darstellt, der jeweiligen Magnetventilbaugruppe 1 zugeordnet und kann bei der Montage der Magnetventilbaugruppe 1 in eine nockengetriebene Einspritzkomponente bzw. bei der Montage an die selbstzündende Verbrennungskraftmaschine in deren Funktionssteuergerät 40 (vgl. Darstellung gemäß Fig. 3) eingelesen werden.
Bei einer weiteren Magnetventilbaugruppe 1, die einer Funktionsprüfung unterworfen wird, kann sich zum Beispiel nach Absenken des Haltestrom-Stromniveaus zum Zeitpunkt t = t₂ (Bezugszeichen 32) ein niedrigeres Haltestromniveau 34 einstellen. Der niedrigere Haltestromwert, vgl. Bezugszeichen 34 in Fig. 2, rührt daher, dass bei diesem weiteren Exemplar einer Magnetventilbaugruppe 1 die hydraulisch wirksame Fläche der Druckstufe 11 aufgrund der toleranzbehafteten Fertigung von Außendurchmesser D_S und Innendurchmesser D der Druckstufe 11 geringer ist als bei der Magnetventilbaugruppe 1, an der der mit Bezugszeichen 33 ermittelte Haltestromwert i ermittelt wurde. Zum Zeitpunkt t = t₃, vgl. Bezugszeichen 37 gemäß Fig. 2 wird die der Funktionsprüfung unterworfene Magnetventilbaugruppe 1, d. h. deren Magnetspule 5 nicht mehr bestromt und es stellt sich eine Abnahme des Stromverlaufes der Bestromung der Magnetspule 5 der Magnetventilbaugruppe 1 gemäß des Kurvenverlaufes 38 ein.
Die weiteren in Fig. 2 dargestellten gestrichelten, in horizontaler Richtung verlaufenden Haltestromniveaus 35 bzw. 36 stellen die im Rahmen der Funktionsprüfung ermittelten Betriebsparameter dar, die toleranzbehaftete Magnetventilbaugruppen 1 gemäß der Darstellung in Fig. 1 aufweisen und unter Berücksichtigung der Fertigungstoleranzen an der Druckstufe 11 unterschiedliche Haltestrom-Stromniveaus für die einzelnen Magnetventilbaugruppen 1 zur Folge haben können. Der in Fig. 2 mit i_n bezeichnete Doppelpfeil bezeichnet die exemplarspezifische Streuung der Werte für das Haltestrom-Stromniveau an hier beispielsweise vier einer Funktionsprüfung unterzogenen Magnetventilbaugruppen 1 gemäß der Darstellung in Fig. 1. Aus der in Fig. 2 dargestellten Gegenüberstellung der unterschiedlichen Haltestrom-Stromniveaus 33, 34, 35 bzw. 36 geht hervor, dass die einzelnen Magnetventilbaugruppen 1, die beispielsweise an nockengetriebenen Einspritzkomponenten einer vierzylindrigen, selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine zum Einsatz kommen, durchaus unterschiedliche, einen kritischen Zustand wie einen maximal zulässigen Betriebsdruck definierende Werte aufweisen.
Die einzelnen, exemplarspezifische ermittelten Haltestrom-Stromniveaus 33, 34, 35, bzw. 36 können nun an den einzelnen, der Funktionsprüfung unterzogenen Magnetventilbaugruppen 1 an den mit Bezugszeichen 19 gekennzeichneten Flächen zugeordnet, d. h. auf diesen codiert sein.
Fig. 3 zeigt die Ansteuerung einer Anzahl von Magnetventilbaugruppen nockengetriebener Einspritzkomponenten, die über eine einem Funktionssteuergerät zugeordnete Endstufe ansteuerbar sind.
Nach der Ermittlung der Betriebsparameter wie der Haltestrom-Stromniveaus 33, 34, 35 und 36 gemäß der Darstellung in Fig. 2 und dem Zuordnen des jeweils ermittelten kritischen Betriebsparameters zu den einzelnen Magnetventilbaugruppen 1 gemäß der Darstellung in Fig. 1, werden die einzelnen, exemplarspezifisch ermittelten Betriebsparameter in Gestalt von Haltestromwerten bzw. daraus ermittelten Stromkennwerten 33, 34, 35, 36 in ein Funktionssteuergerät 40 eingelesen. Dazu umfasst das Funktionssteuergerät 40 einen Speicherbaustein 44. Über Eingangsports 42 können die einzelnen Haltestrom- Stromniveaus 33, 34, 35 bzw. 36, die im Wege der Funktionsprüfung ermittelt wurden, in den Speicher 44 des Funktionssteuergerätes 40 eingelesen werden. Anstelle von in Fig. 3 dargestellten vier individuellen Eingangsports 42 kann das Einlesen der Haltestrom- Stromniveaus 33, 34, 35 und 36 auch sequentiell an einem einzigen am Funktionssteuergerät 40 ausgebildeten Eingangsport 42 erfolgen. Dem Funktionssteuergerät 40, welches in der Darstellung gemäß Fig. 3 lediglich in Blockform dargestellt ist, kann eine Endstufe 41 nachgeordnet sein. Anstelle einer einzigen Endstufe 41 kann das Funktionssteuergerät 40 auch mehrere Endstufen umfassen, mit denen einzelne Magnetventilbaugruppen 1.1, 1.2, 1.3 bzw. 1.4 einer hier beispielsweise vier Zylinder umfassenden, selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine angesteuert werden.
Bei Einsatz einer Endstufe 41, die einem Funktionssteuergerät 40 mit Speicher 44 nachgeschaltet werden kann, wird die Endstufe 41 bevorzugt derart ausgestaltet, dass an ihrem Ausgangsport 43 bzw. mehreren Ausgangsportbereichen 43.1, 43.2, 43.3 bzw. 43.4 variable Werte eines Haltestrom-Stromniveaus 33, 34, 35 bzw. 36 (vgl. Diagramm gemäß Fig. 2) dargestellt werden können. Die jeweils im exemplarspezifisch im Rahmen der Funktionsüberprüfung einer jeden Magnetventilbaugruppe 1 ermittelten kritischen Betriebsparameter; wie zum Beispiel die in Fig. 2 dargestellten exemplarspezifischen Haltestrom- Stromniveaus 33, 34, 35 und 36 sind nach Einlesen in den Speicher 44 des Funktionssteuergerätes 40 der Verbrennungskraftmaschine bekannt. Über die Endstufe 41 des Funktionssteuergerätes 40 kann beispielsweise über einen Ausgangsportbereich 43.1 ein Haltestrom- Stromniveau i_1.1 (vgl. Bezugszeichen 33 in Fig. 2) an eine erste Magnetventilbaugruppe 1.1, die einen Aufbau wie die in Fig. 1 dargestellte Magnetventilbaugruppe 1 aufweisen kann, übertragen werden. Der Haltestrom i_1.1 wird der Magnetspule 5, welche den Ankerbolzen 7 der Magnetventilbaugruppe 1.1 umschließt, aufgeprägt. Durch das Aufprägen des Haltestrom-Stromniveaus i_1.1 in die Magnetspule 5 der ersten Magnetventilbaugruppe 1.1, ist der maximal erreichbare Betriebsdruck dieser Magnetventilbaugruppe 1.1 begrenzt, da bei Überschreiten des der hydraulischen Kraft F₃ an der in Fig. 3 nicht dargestellten Druckstufe 11 des Ankerbolzens 7 die Magnetventilbaugruppe 1.1 selbsttätig öffnet. Die Komponenten der nockengetriebenen Einspritzkomponente, an der die erste Magnetventilbaugruppe 1.1 zum Einsatz kommt, werden somit gegen unzulässig hohe Drücke geschützt.
Über den zweiten Ausgangsportbereich 43.2 der Endstufe 41 kann der Magnetspule 5 einer weiteren, zweiten Magnetventilbaugruppe 1.2 ein exemplarspezifisch bestimmtes zweites Haltestrom-Stromniveau 11.2 aufgeprägt werden (vgl. Bezugszeichen 34 in Fig. 2). Dieses Haltestrom-Stromniveau kann sich von demjenigen, mit welchem die Magnetspule 5 der ersten Magnetventilbaugruppe 1.1. bestromt wird, unterscheiden. In analoger Weise lassen sich über die weiteren Ausgangsportbereiche 43.3 bzw. 43.4 der Endstufe 41 des Funktionssteuergerätes 40 die Magnetspulen 5 einer dritten bzw. einer vierten Magnetventilbaugruppe 1.3 bzw. 1.4 mit den entsprechenden Haltestrom-Stromniveaus 11.3 bzw. 11,4 ansteuern (vgl. Bezugszeichen 35, 36 im Diagramm gemäß Fig. 2).
Anstelle von in Fig. 3 dargestellten vier Magnetventilbaugruppen 1.1., 1.2, 1.3 bzw. 1.4 für eine vierzylindrisch konfigurierte selbstzündende Verbrennungskraftmaschine können über das in Fig. 3 in Blockform dargestellte Funktionssteuergerät 40, dem ein oder mehrere Endstufen 41 nachgeschaltet sind, auch 5, 6 oder 8 oder auch 10 einzelne Magnetventilbaugruppen 1, die an nockengetriebenen Einspritzkomponenten einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine zum Einsatz kommen, mit ihren im Rahmen der Funktionsprüfung ermittelten voneinander abweichenden Haltestrom-Stromniveaus i_n angesteuert werden. In den Fig. 2 und 3 ist die Funktionsprüfung bzw. die Haltestrom-Stromniveauermittlung exemplarisch am Beispiel einer vierzylindrigen selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine dargestellt. Die Funktionssteuergeräte (Motorsteuergeräte) 40 einer Verbrennungskraftmaschine können festverdrahtete elektronische Baukomponenten und dazugehörige Mikroprozessoren (µP) umfassen. Die Steuerung innerhalb des Funktionssteuergerätes 40 einer Verbrennungskraftmaschine erfolgt mittels Datenverarbeitungsprogrammen, die in entsprechenden Speicherelementen abgelegt sind. Mittels des in Fig. 3 schematisch wiedergegebenen Funktionssteuergerätes 40, dem eine oder mehrere Endstufen 41 nachgeschaltet sein können, werden die im Rahmen der Funktionsprüfung ermittelten Haltestrom-Stromniveauwerte 33, 34, 35 bzw. 36, die an einer Verbrennungskraftmaschine montiert werden, gespeichert, so dass der jeweiligen Magnetventilbaugruppe 1.1., 1.2, 1.3 und 1.4 die individuellen, im Rahmen der Funktionsprüfung exemplarspezifisch ermittelten Betriebsparameter in Form von Haltestrom-Stromniveau-Werten angeboten werden können. Wird ein Funktionssteuergerät 40 eingesetzt, dem eine Endstufe 41 nachgeschaltet wird, ist diese Endstufe so beschaffen, dass an deren Ausgabeport 43 bzw. an deren Ausgabeportbereiche 43.1, 43.2, 43.3 und 43.4 variable Werte des Haltestrom- Stromniveaus i_1.1, i_1.2, i_1.3 und i_1.4 entsprechend den in Fig. 2 mit Bezugszeichen 33, 34, 35 und 36 bezeichneten gestrichelten Linien eingestellt werden können. Bezugszeichenliste 1 Magnetventilbaugruppe
1.1 erste Magnetventilbaugruppe
1.2 zweite Magnetventilbaugruppe
1.3 dritte Magnetventilbaugruppe
1.4 vierte Magnetventilbaugruppe
2 Gehäuse
3 Ankerplatte
4 Unterseite
5 Magnetspule
6 Magnetkern
7 Ankerbolzen
8 Druckfeder
9 Federanschlag
10 Symmetrieachse
11 Druckstufe
D Außendurchmesser Druckstufe
D_S Innendurchmesser Druckstufe
12 Ankerbolzenfortsatz
13 Kegelfläche
14 Dichtsitz
15 Bohrung
16 Hohlraum
F₁ Magnetkraft
F₂ Federkraft
F₃ hydraulische Kraft auf Druckstufe 11
F₄ Dichtkraft
17 Sitzkante
18 Druckquelle
19 Codierung
30 Haltestromverlauf
31 Stromanstieg
32 Haltestromrücknahme (t = t₂)
33 Haltestrom-Stromniveau erste Magnetventilbaugruppe 1.1
34 Haltestrom-Stromniveau zweite Magnetventilbaugruppe 1.2
35 Haltestrom-Stromniveau dritte Magnetventilbaugruppe 1.3
36 Haltestrom-Stromniveau vierte Magnetventilbaugruppe 1.4
37 Ansteuerungsende Magnetspule
38 Abnahmeflanke
40 Funktionssteuergerät
41 Endstufe
42 Eingangsport
43 Ausgangsport
43.1 Ausgangsport für Magnetventilbaugruppe 1.1
43.2 Ausgangsport für Magnetventilbaugruppe 1.2
43.3 Ausgangsport für Magnetventilbaugruppe 1.3
43.4 Ausgangsport für Magnetventilbaugruppe 1.4
44 Speicher

Claims

1. Verfahren zur Begrenzung des maximal zulässigen Betriebsdruckes an einer nockengetriebenen Einspritzkomponente, die mittels einer Magnetventilanordnung (1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4) betätigbar ist, mit nachfolgenden Verfahrensschritten:

a) nach Montage einer Magnetventilanordnung (1) wird diese im Rahmen einer Funktionsprüfung an einer Druckquelle (18) betrieben,

b) es wird für jede Magnetventilanordnung (1) mindestens ein, einen kritischen Betriebszustand definierender Betriebsparameter (33, 34, 35, 36) ermittelt, bei dem die Magnetventilanordnung (1) aufgrund einer hydraulischen Kraft F₃ gerade öffnet,

c) der ermittelte Betriebsparameter (33, 34, 35, 36) wird der jeweiligen Magnetventilanordnung (1) zugeordnet,

d) der für eine jede Magnetventilanordnung (1) einer Einspritzkomponente für eine Verbrennungskraftmaschine ermittelte Betriebsparameter (33, 34, 35, 36) wird in ein Funktionssteuergerät (40) zur individuellen Ansteuerung einer jeden Magnetventilanordnung (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) mit ihrem jeweiligen exemplarspezifisch ermittelten Betriebsparameter (33, 34, 35, 36) eingelesen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetventilanordnung (1) im Rahmen der Funktionsprüfung von einer Druckquelle (8) mit definiertem Druckniveau beaufschlagt ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetventilanordnung (1) im Rahmen der Funktionsprüfung mit den bei Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine auftretenden Drücken beaufschlagbar ist.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als einen kritischen Betriebszustand definierender Betriebsparameter ein Stromwert (33, 34, 35, 36) einer Magnetspule (5) der Magnetventilanordnung (1) ermittelt wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Betriebsparameters (33, 34, 35, 36) durch Absenken des Haltestrom-Stromniveaus der Magnetspule (5) der Magnetventilbaugruppe (1) bis auf einen Wert erfolgt, bei dem die Magnetventilbaugruppe (1) aufgrund der hydraulischen Kraft F₃ selbsttätig öffnet.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Betriebsparameter Haltestromwert-Stromniveau (33, 34, 35, 36) durch Korrelation und/oder Extrapolation ein Stromkennwert ermittelt wird.

7. Verfahren gemäß der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Betriebsparameter der Magnetventilanordnung (1, 1.1., 1.2, 1.3, 1.4) zugeordnet wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Betriebsparameter an der Magnetventilanordnung (1.1., 1.2, 1.3, 1.4) lasercodiert wird.

9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der exemplarspezifisch ermittelte, einen kritischen Betriebszustand einer nockengetriebenen Einspritzkomponente definierenden Betriebsparameter (33, 34, 35, 36) in ein Funktionssteuergerät (40) eingelesen wird.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsparameter (33, 34, 35, 36) am Funktionssteuergerät (40) eingangsseitig über Einleseports (42) eingelesen und ausgangsseitig über Ausgangsports (43; 43.1, 43.2, 43.3 und 43.4) Magnetventilanordnungen (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) exemplarspezifisch aufgegeben werden.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der Magnetventilanordnungen (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) nockengetriebener Einspritzkomponenten einer Verbrennungskraftmaschine über einen Ausgangsport (43) einer Endstufe (41) erfolgt.

12. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der Magnetventilanordnungen (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) nockengetriebene Einspritzkomponenten einer Verbrennungskraftmaschine über mehrere Ausgangsportbereiche (43.1, 43.2, 43.3, 43.4) einer Endstufe (41) erfolgt.

13. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der Endstufe (41) die Magnetventilbaugruppen (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) ansteuernde, exemplarspezifische Betriebsparameter (33, 34, 35, 36) darstellbar sind, mit welchen Magnetspulen (5) der Magnetventilbaugruppen (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) individuell ansteuerbar sind.