DE4431189C2

DE4431189C2 - Method for increasing the temperature of the fuel within the injection valves of internal combustion engines

Info

Publication number: DE4431189C2
Application number: DE4431189A
Authority: DE
Inventors: Johann Dr Ing Himmelsbach
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-09-01
Filing date: 1994-09-01
Publication date: 1996-07-25
Anticipated expiration: 2014-09-02
Also published as: DE4431189A1

Description

Aus einer Vielzahl von Versuchsergebnissen an Brennkraftmaschinen ist bekannt, daß die Temperatur des Kraftstoffes sowohl bei Motoren mit Gemischaufbereitung über Vergaser als auch bei Gemischaufbereitung über Einspritzdüsen einen nicht zu unterschätzenden Einfluß auf die Zerstäubung, die Verdunstung und die Durchmischung des Kraftstoffes mit der Brennluft hat und sich somit stark auf die Verbrennung und Schadstoffemission auswirkt.From a large number of test results on internal combustion engines it is known that the Temperature of the fuel both in engines with mixture preparation via carburetor as well as in the case of mixture preparation via injection nozzles, which should not be underestimated Influence on atomization, evaporation and mixing of the fuel with the combustion air and therefore has a strong impact on combustion and pollutant emissions affects.

Vor diesem Hintergrund ist es erstaunlich, daß trotz der immer strenger werdenden ge setzlichen Bestimmungen zur Schadstoffemission und der immer mehr an Bedeutung gewinnenden Reduktion des Kraftstoffverbrauchs bis heute keine vom Kaltstart an wirksamen Maßnahmen zur Thermostatisierung des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffes in der Serie Verwendung finden.Against this background, it is astonishing that despite the increasingly strict ge statutory regulations on pollutant emissions and the increasing importance To date, there has been no significant reduction in fuel consumption from the cold start effective measures for thermostating the supplied to the internal combustion engine Find fuel in the series.

Zwar gibt es bereits Systeme, welche beispielsweise dem Dieselkraftstoff zur Erhaltung der Fließfähigkeit über Wärmetauscher Energie zuführen, doch konnten sich diese Systeme aufgrund ihrer Komplexibilität und ihres langsamen Ansprechens in unseren Breitengraden nur teilweise durchsetzen. Dies liegt zum einen am relativ langsamen Ansprechen derartiger Systeme beim Kaltstart, also gerade dort, wo derzeit das größte Verbesse rungspotential gesehen werden kann. Zum andern ist der relativ große Aufwand bei der technischen Realisierung ein wesentlicher Grund, weshalb sich Systeme mit Kraft stoffvorwärmung über Wärmetauscher bisher nur in begrenztem Umfang durchsetzen konnten.There are already systems that, for example, use diesel fuel for maintenance to supply energy to the fluidity via heat exchangers, but these systems could because of their complexity and their slow response in our latitudes only partially enforce. On the one hand, this is due to the relatively slow response systems of this type during a cold start, in other words where the greatest improvement is currently being made potential can be seen. On the other hand, the relatively large effort involved the technical implementation is an essential reason why systems with power Up to now, material preheating via heat exchangers has only been implemented to a limited extent could.

Systeme, die dem Kraftstoff über zusätzliche elektrische Heizelemente Wärme zuführen, sind aus den Veröffentlichungen DE 30 17 591 und JP-4 365 967 bekannt. Beide Lösungsansätze sind nicht nur durch erhebliche Kosten aufgrund der zusätzlichen Heizelemente gekennzeichnet, sondern insbesondere wiederum durch ein träges Ansprechen und einen relativ hohen Energieeinsatz.Systems that supply heat to the fuel via additional electrical heating elements, are known from the publications DE 30 17 591 and JP-4,365,967. Both Solutions are not only due to considerable costs due to the additional heating elements characterized, but in particular by a sluggish response and a relatively high energy input.

Um diese Problempunkte zumindest teilweise zu umgehen, wird bei niedrigen Umge bungstemperaturen i. a. einfach ein Kraftstoff mit geringerer Viskosität und mit besseren Zündeigenschaften bzw. bei Dieselmotoren teilweise auch eine Mischung aus Diesel und Benzin als Kraftstoff verwendet.In order to at least partially avoid these problem points, at low reverse exercise temperatures i. a. just a fuel with lower viscosity and better Ignition properties or, in the case of diesel engines, a mixture of some Diesel and gasoline used as fuel.

Speziell bei Ottomotoren wird zur Bekämpfung der vielfach unzulänglichen Gemischbildung teilweise eine Beheizung der Ansaugkanäle mit dem Kühlmittel vorgenommen. Vorteile bei der Gemischbildung werden hierbei zu Ungunsten des Luftliefergrades und somit zu Ungunsten des maximalen Drehmomentes erzielt. Weiterhin weist die Beheizung des Saugrohres über das Kühlmittel den Nachteil auf, daß sie beim Kaltstart weitgehend unwirksam ist, da sich das Kühlmittel erst aufheizen muß.Especially in gasoline engines to combat the often inadequate mixture formation heating of the intake ducts is partially carried out with the coolant. Advantages in the mixture formation are in this case to the disadvantage of the air delivery rate and thus achieved in favor of the maximum torque. Furthermore, the heating has of the intake manifold on the coolant has the disadvantage that it has a cold start is largely ineffective because the coolant first has to heat up.

Um diese beiden Nachteile zu vermeiden, verwenden manche Kraftfahrzeughersteller eine lokale Beheizung des Saugrohres mit elektrischen Heizelementen. Durch die Erwärmung des Gemisches an den Heizelementen ergibt sich eine bessere Verdunstung und Durchmischung des Kraftstoffes mit der Brennluft, wodurch sich auch die Zündeigenschaften und die Schadstoffemission verbessern. Insbesondere im Kaltstart wird auf diesem Wege eine geringere Anfettung des Brenngasgemisches ermöglicht, was zu weiteren Ver besserungen im Emissionsverhalten führt.To avoid these two disadvantages, some automotive manufacturers use one local heating of the suction pipe with electrical heating elements. By warming the mixture on the heating elements results in better evaporation and mixing of the fuel with the combustion air, which also affects the ignition properties and improve pollutant emissions. Especially in cold starts on this A lower enrichment of the fuel gas mixture enables, which leads to further ver leads to improvements in emissions behavior.

Neben den Kosten für die elektrischen Heizelemente und deren Regelung weisen diese Systeme weitere Nachteile in bezug auf die Auswahl der geeigneten Einbauposition im Saugrohr auf: Wird das i. a. als Platte ausgebildete Heizelement in der Mitte des Saugrohres positioniert, so ergibt sich zwar ein geringer Wärmeverlust an die Saugrohrwände als beim Einbau in die Saugrohrwand aber auch ein erhöhter Strömungswiderstand. Weiterhin kann nicht davon ausgegangen werden, daß alle Tropfen wirklich an der Heizplatte erwärmt werden. Für unterschiedliche Drosselzustände und Drehzahlen des Motors ist dies physikalisch nicht möglich, da die verschiedenen Tropfengrößenklassen hier stets eine andere Bahn nehmen.In addition to the costs of the electrical heating elements and their regulation, these show Systems further disadvantages with regard to the selection of the suitable installation position in the Intake pipe on: Is the i. a. heating element designed as a plate in the middle of the suction pipe positioned, there is little heat loss to the intake manifold walls than when installed in the intake manifold wall but also an increased flow resistance. Farther can not be assumed that all the drops are really on the hot plate be heated. For different throttle states and engine speeds this is not physically possible, as the different drop size classes always apply here take another train.

Je nach Einbauposition und Motorbetriebspunkt bzw. eingespritzter Kraftstoffmasse wird durch das Einspritzen des Kraftstoffes auf die Heizplatte ein Flüssigkeitswandfilm gebildet. Dieser verdunstet zwar durch die Beheizung relativ schnell und hilft so im Gegensatz zum unbeheizten Saugrohr die Wandfilmproblematik zu entschärfen, doch ergibt sich nach wie vor speziell beim Lastwechsel eine Zeitverzögerung in der Gemischanpassung. So wird beispielsweise beim Abbremsen aus dem Vollastbetrieb die angelagerte Wandfilmmasse verdunsten obwohl die Einspritzdüsen keinen Kraftstoff mehr ins Saugrohr fördern. Diese Kraftstoffmenge wird bei jedem Bremsvorgang verschwendet.Depending on the installation position and engine operating point or injected fuel mass becomes a liquid wall film by injecting the fuel onto the heating plate educated. Although this evaporates relatively quickly due to the heating, it helps in contrast to defuse the wall film problem for the unheated intake manifold, but results there is still a time delay in the mixture adjustment, especially when changing the load. For example, when braking from full-load operation, the accumulated Wall film mass evaporate even though the injection nozzles no longer fuel into the intake manifold promote. This amount of fuel is wasted every time you brake.

Bei eingeschalteter Zündung wird diese Kraftstoffmenge durch die Verbrennung im Zylinder zu einer Reduzierung der Bremswirkung des Motors d. h. zu einer Erhöhung der Belastung der Betriebsbremse führen. Mit großer Wahrscheinlichkeit wird es in der Bremsphase auch nicht möglich sein, stets eine Verbrennung bei stöchiometrischem Kraftstoff-Luftverhältnis d. h. bei λ=1 zu gewährleisten, so daß der Katalysator hier nur stark eingeschränkt wirksam ist.When the ignition is switched on, this amount of fuel is generated by combustion in the cylinder to reduce the braking effect of the engine d. H. to an increase the load on the service brake. Most likely it will be in the braking phase also not be possible, always a combustion at stoichiometric Air-fuel ratio d. H. to ensure at λ = 1, so that the catalyst here is only effective to a very limited extent.

Bei nicht eingeschalteter Zündung liegt in der angesprochenen Fahrsituation zwar keine Einschränkung in der Bremswirkung des Motors vor, doch ergeben sich dann u. U. Probleme mit dem Katalysator. Dies betrifft nicht nur dessen Unwirksamkeit wegen des Verlassens des Lambdafensters, sondern auch potentielle Probleme durch Katalysa torüberhitzung, welche aus der Verlagerung der exothermen Reaktion des Kraftstoff- Luftgemisches aus dem Zylinder in die Abgasanlage bzw. in den Katalysator resultiert.If the ignition is not switched on, there is none in the driving situation mentioned Restriction in the braking effect of the engine before, but then there may be U. Problems with the catalyst. This does not only affect its ineffectiveness leaving the lambda window, but also potential problems caused by catalytic converters gate overheating resulting from the shift in the exothermic reaction of the fuel Air mixture from the cylinder results in the exhaust system or in the catalyst.

Angesichts dieser Betrachtungen wird klar, daß die lokale elektrische Beheizung des Saugrohrs zur Reduktion der Wandfilmproblematik eine zweckmäßige Verbesserung für viele Motoren darstellt, ohne aber die Wandfilmproblematik völlig zu eliminieren. Bedenkt man weiterhin, daß zukünftige Motorkonzepte speziell bei größeren Motoren für jeden Ansaugkanal eine separate Einspritzdüse aufweisen werden, so werden sich die Kosten für eine Vorwärmung des Gemisches durch elektrische Heizelemente drastisch erhöhen. Deshalb ist davon auszugehen, daß dort nur in wenigen Fällen, in denen eine Emissionsgrenze gerade nicht erreicht wird, ein derartiges System mit Heizelementen noch in Frage kommt. Given these considerations, it is clear that the local electrical heating of the Suction pipe to reduce the wall film problem a useful improvement for represents many motors without completely eliminating the wall film problem. Keeping in mind that future engine concepts especially for larger engines will have a separate injection nozzle for each intake duct, so the Costs of preheating the mixture by electrical heating elements drastically increase. It can therefore be assumed that there are only a few cases where one Emission limit is just not reached, such a system with heating elements still can be considered.

Task

Hieraus läßt sich die Aufgabenstellung ableiten, für Brennkraftmaschinen einen Ersatz für die bekannten elektrischen Heizelemente, welche der lokalen Erhitzung des Kraftstoffs, des Gemisches oder der Tropfen im Saugrohr dienen, zu finden.The task can be derived from this, a replacement for internal combustion engines for the known electrical heating elements, which are used for local heating of the fuel, of the mixture or drops in the suction pipe.

Dieser Ersatz muß ebenso wie die elektrischen Heizelemente ab der ersten Motorumdrehung wirksam werden, oder noch besser, bereits vor dem Kaltstart aktiviert werden können, so daß der Motor im Kaltstart und im Warmlauf mit einer geringen Gemischan reicherung betrieben werden kann. Andererseits darf das Heizelement in allen Betriebspunkten des Motors keine Dampfblasen erzeugen.This replacement, like the electrical heating elements, must start from the first engine revolution take effect, or even better, be activated before the cold start can, so that the engine in cold start and warm-up with a low mixture can be operated. On the other hand, the heating element is allowed in all operating points do not generate vapor bubbles from the engine.

Insbesondere besteht in diesem Zusammenhang die Aufgabe, die Kosten und die kon struktiven Eingriffe in bestehende Motoren bzw. Saugrohre und Einspritzsysteme so gering wie möglich zu halten.In this context in particular there is the task, the costs and the con structural interventions in existing engines or intake manifolds and injection systems to keep it as low as possible.

Es ist insbesondere anzustreben, die unzulängliche Erfassung bzw. Aufheizung aller Tropfen bei unterschiedlichen Strömungszuständen im Saugkanal so weit wie möglich zu eliminieren, wobei es vorteilhaft wäre, wenn auch die vielfach aus dem Einbau der Heizelemente resultierende Erhöhung des Strömungswiderstandes eliminiert werden könnte.In particular, the inadequate recording or heating of all should be aimed at Drops as different as possible with different flow conditions in the suction channel eliminate, it would be advantageous if the many from the installation of the heating elements resulting increase in flow resistance could be eliminated.

Hierbei sind weiterhin potentielle negative Auswirkungen auf den Betrieb von Motor und Einspritzsystem für diejenigen Fahrsituationen sicher zu vermeiden, in denen kein Heizleistungsdefizit besteht.There are still potential negative effects on the operation of the engine and safely avoid injection system for those driving situations where no Heating power deficit exists.

solution

Als Ersatz für die elektrischen Heizelemente, deren Nutzen für die Kaltstartphase und den Warmlauf des Motors außer Frage steht, wird bei den erfindungsgemäßen Verfahren vorgeschlagen, bei Motoren mit elektrisch bzw. elektromagnetisch betätigten Einspritzdüsen die Wärmeenergie zur Beheizung des Kraftstoffes über eine künstliche Erhöhung der Energiezufuhr zur elektrischen bzw. elektromagnetischen Ventilbetätigung zuzuführen, wobei darauf geachtet wird, daß diese ohne Veränderung der Einspritz dauer und des Einspritzzeitpunktes für den Kraftstoff erfolgt.As a replacement for the electrical heating elements, their benefits for the cold start phase and the engine warm-up is out of the question in the method according to the invention proposed for motors with electrically or electromagnetically actuated Injectors use thermal energy to heat the fuel via an artificial Increasing the energy supply for electrical or electromagnetic valve actuation supply, taking care that this without changing the injection duration and the time of injection for the fuel.

Als einfaches Ausführungsbeispiel, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren angewandt werden kann, sei hier die aus einer Vielzahl von Anwendungen in den verschiedensten PKW bekannte intermittierende Einspritzung bei Ottomotoren gemäß Fig. 1 und Fig. 2 herangezogen.As a simple embodiment in which the inventive method can be applied, whether the used well-known for a variety of applications in various car intermittent injection for gasoline engines according to Fig. 1 and Fig. 2 herein.

Hierbei zeigt Fig. 1 eine aus der Kraftfahrzeugserienfertigung bekannte Einbauvariante eines intermittierenden Einspritzventils für Ottomotoren mit Einbindung ins Motormanagement. Wesentliche Baugruppen sind hierbei der Kraftstoffbehälter 1, die Elektro kraftstoffpumpe 2, der Kraftstoffilter 3, das Steuergerät 4, das Einspritzventil 5, das Kraftstoffverteilerrohr 6, der Druckregler 7, das Sammelsaugrohr 8, der Drosselklappen schalter 9, der Hitzedrahtluftmassenmesser 10, die Lambdasonde 11, der Motortempera turfühler 12, der Zündverteiler 13, der Leerlaufdrehsteller 14, die Bordbatterie 15 und der Zünd-Start-Schalter 16.Here, FIG. 1 shows a known from the automotive series production installation variation of an intermittent injection valve for gasoline engines with involvement in the engine management. Essential assemblies here are the fuel tank 1 , the electric fuel pump 2 , the fuel filter 3 , the control unit 4 , the injection valve 5 , the fuel rail 6 , the pressure regulator 7 , the manifold 8 , the throttle valve switch 9 , the hot wire air mass meter 10 , the lambda sensor 11 , the engine temperature sensor 12 , the distributor 13 , the idle turntable 14 , the on-board battery 15 and the ignition-start switch 16 .

Fig. 2 zeigt ein Einspritzventil mit elektromagnetischer Betätigung des Einspritzzapfens für intermittierendes Einspritzen bei Ottomotoren. Dieses besteht im wesentlichen aus dem Gehäuse 21, dem Kraftstoffsieb 22, dem elektrischen Anschluß 23, der Magnet wicklung 24, der Schließfeder 25, dem Magnetanker 26, der Ventilnadel 27 und dem Spritzzapfen 28 sowie den Dichtringen 29, 30, 31, 32 und der Kunststoffabdeckkappe 33. Fig. 2 shows a fuel injector with electromagnetic actuation of the injection pin for intermittent injection for gasoline engines. This consists essentially of the housing 21 , the fuel screen 22 , the electrical connection 23 , the magnetic winding 24 , the closing spring 25 , the magnet armature 26 , the valve needle 27 and the spraying pin 28 and the sealing rings 29, 30, 31, 32 and Plastic cover cap 33 .

Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Teile sind hinlänglich bekannt und brauchen daher an dieser Stelle nicht näher beschrieben werden.The parts shown in FIGS. 1 and 2 are well known and therefore do not need to be described in more detail here.

Zur Umsetzung der erfindungsgemäßen Gedanken genügt es in einem ersten Schritt, lediglich die Logik des Steuergeräts bzw. des Motormanagements anzupassen, so daß die bedarfsweise Erhöhung der eingespeisten elektrischen Energie bzw. die Vorwärmung des Kraftstoffs vor dem Motorstart erfolgen kann, sowie eine hinreichend wärmeisolierte Einspritzdüse auszuwählen. Dies ist in Fig. 3 schematisch durch den Temperatursensor 34 innerhalb der Einspritzdüse dargestellt, welcher an dieser Stelle als stellvertretend für alle denkbaren Methoden zu verstehen ist, welche dafür geeignet sind zu erkennen, ob eine zusätzliche Beheizung des Kraftstoffes erforderlich ist. Die Verarbeitung des über die elektrischen Verbindungen 35 und 36 erfaßten Temperaturmeßsignals soll bei diesem ersten Beispiel über eine elektronische Schaltung erfolgen, die ein entsprechendes Signal an das in Fig. 1 mit der Nummer 4 gekennzeichnete Steuergerät weiterleitet.In order to implement the ideas according to the invention, it is sufficient in a first step to adapt only the logic of the control unit or the engine management, so that the required increase in the electrical energy fed in or the preheating of the fuel can take place before the engine is started, and to select a sufficiently thermally insulated injection nozzle . This is shown schematically in FIG. 3 by the temperature sensor 34 inside the injection nozzle, which at this point is to be understood as representative of all conceivable methods which are suitable for recognizing whether additional heating of the fuel is required. In this first example, the temperature measurement signal detected via the electrical connections 35 and 36 is to be processed via an electronic circuit which forwards a corresponding signal to the control device identified by the number 4 in FIG. 1.

Bei der Einfachheit dieser erfindungsgemäßen Lösung der Aufgabenstellung verwundert es zunächst, warum bisher kein Hersteller von Personenkraftfahrzeugen eine derartige Lösung verwendet, obwohl bekanntlich in den vergangenen Jahren alle Kraftfahrzeughersteller große Anstrengungen zur Emissionsreduzierung unternommen haben und auch für die nahe Zukunft große Probleme bei der Einhaltung der gesetzlichen Emissionsvorschriften erwartet werden.Surprised by the simplicity of this solution of the task according to the invention it first, why so far no manufacturer of passenger vehicles such Solution used, although it is known that all motor vehicle manufacturers in recent years have made great efforts to reduce emissions and also big problems in the near future with the compliance with the legal emission regulations to be expected.

Hier mögen einige Vermutungen gestattet sein, warum dieser Weg bisher nicht beschritten wird. Betrachtet man die Spannungen und Ströme, mit denen moderne Einspritz systeme arbeiten, und berechnet hieraus die Energie, welche diese im normalen Betrieb bei der Betätigung der Einspritzzapfen von Einspritzventilen in Ottomotoren umsetzen, so führt ein Vergleich mit der für die im Kaltstart erforderlichen Erhöhung der Kraftstofftemperatur zu der Schlußfolgerung, daß die durch die elektrische bzw. elek tromagnetische Betätigung eingespeiste Wärme keinen nennenswerten Beitrag zur Temperaturerhöhung liefert.Here, some assumptions may be made as to why this path has not yet been followed becomes. Looking at the voltages and currents with which modern injection systems work, and from this calculates the energy they need in normal operation implement when actuating the injection plugs of injection valves in gasoline engines, this leads to a comparison with that required for the increase in cold start Fuel temperature to the conclusion that the electrical or elec tromagnetic operation fed heat no significant contribution to the temperature increase delivers.

Dies ist aus energetischen Gesichtspunkten sinnvoll, zumal die Bereitstellung von elek trischer Energie im Kraftfahrzeug mit einem relativ schlechten Wirkungsgrad erfolgt. Es ist im normalen Fahrbetrieb, insbesondere im Sommer bzw. beim Warmstart, aber auch unerläßlich, daß über die Betätigung des Einspritzventils möglichst wenig Energie eingespeist wird. Nur so kann vermieden werden, daß die insbesondere beim Warmstart im Sommer lokal entstehenden Dampfblasen im Kraftstoff nicht ein unzulässiges Ausmaß annehmen und auf diesem Wege eine hinreichend genaue Dosierung des Kraft stoffes über die Einspritzdauer nicht mehr zulassen.This makes sense from an energetic point of view, especially since the provision of elek tric energy in the motor vehicle with a relatively poor efficiency. It is in normal driving, especially in summer or when starting warm, however also essential that as little energy as possible via the actuation of the injection valve is fed. This is the only way to avoid that, especially during a warm start In the summer, locally generated vapor bubbles in the fuel are not an inadmissible Assume dimensions and in this way a sufficiently precise dosage of the force no longer allow substance over the injection period.

Aus den angesprochenen Gründen sind die Spannungen bzw. die Ströme zum Betrieb der Einspritzdüsen gerade so groß, daß das schnelle Öffnen und Schließen der Ventile in allen Betriebssituationen sichergestellt ist.For the reasons mentioned, the voltages or the currents are for operation of the injectors just so big that the quick opening and closing of the valves in all operating situations is ensured.

Durch die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstandes der Wicklungen wird bei elektromagnetisch betätigten Einspritzventilen im winterlichen Fahrbetrieb, d. h. also bei kaltem Kraftstoff, beispielsweise bei spannungsgesteuertem Betrieb, zwar eine gewisse Erhöhung der umgesetzten elektrischen Energie auftreten, doch wird allein durch diesen Effekt und eventuell durch die etwas veränderte Zähigkeit des Kraftstoffes nie eine signifikante Erwärmung des Kraftstoffes durch die elektrische Antriebsleistung auftreten. Vielmehr wird der eingespritzte Kraftstoff erst allmählich über die Verlustleistung der Kraftstoffpumpe und die vom Motorblock an die Einspritzdüse und die Verteilerleiste abgegebene Wärme auf eine vorteilhafte Temperatur gebracht. Da jedoch die Dampfblasenbildung für alle Betriebspunkte, d. h. auch im Sommer, vermieden werden muß, wird bei den heute bekannten Einspritzsystemen für Ottomotoren die Temperatur des eingespritzten Kraftstoffes im winterlichen Fahrbetrieb nie den für eine optimale Gemischbildung und Verbrennung vorteilhaften Wert auf möglichst hohem Niveau aufweisen. Diese Aussage trifft für den Dauerbetrieb zu und erst recht für den Kaltstart.Due to the temperature dependence of the electrical resistance of the windings in the case of electromagnetically actuated injection valves during winter driving, d. H. So with cold fuel, for example in voltage-controlled operation, one certain increase in the electrical energy converted occur, however, is solely due to this effect and possibly due to the somewhat changed viscosity of the fuel never one significant heating of the fuel by the electrical drive power occur. Rather, the injected fuel gradually becomes less than the power loss the fuel pump and that from the engine block to the injector and the manifold emitted heat brought to an advantageous temperature. However, since the Vapor formation for all operating points, d. H. even in summer must, in the injection systems known today for gasoline engines, the temperature of the injected fuel in winter driving operation never for optimal Mixture formation and combustion have advantageous value at the highest possible level. This statement applies to continuous operation and especially for cold starts.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen, zur künstlichen Erhöhung der über den elektrischen bzw. elektromagnetischen Antrieb der Betätigung der Einspritzventile eingebrachten Energie setzen nun genau an dieser Stelle an. Kernpunkt der Überlegungen ist hierbei, daß beispielsweise die Magnetspule zur elektromagnetischen Betätigung des Einspritzzapfens in unmittelbarer Nähe zur Kraftstoffeinspritzstelle sitzt und mit dem eingespitzten Kraftstoff Wärme austauscht. Weiterhin liegt i. a. der dem erfindungs gemäßen Gedanken sehr nützliche Sachverhalt vor, daß die Einspritzdüse und insbesondere der Bereich des Einspritzzapfens gegenüber dem Motorblock wärmeisoliert ist, um Probleme mit der potentiellen Dampfblasenbildung beim Warmstart im Sommer sicher zu vermeiden.The measures according to the invention for artificially increasing the electrical or electromagnetic drive of the actuation of the injection valves Energy is now at exactly this point. Key point of the considerations is that, for example, the solenoid for electromagnetic actuation of the Injection pin sits in close proximity to the fuel injection point and with the injected fuel exchanges heat. Furthermore, i. a. of the invention according to very useful facts that the injection nozzle and in particular the area of the injection pin is thermally insulated from the engine block in order to Problems with the potential formation of vapor bubbles when starting warm in summer are certain to avoid.

In einer ersten, besonders einfachen Variante wird nun erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Einspritzdüse bereits vor dem Kaltstart zu erwärmen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß beim Öffnen der Fahrzeugtüre ein elektrischer Kontakt geschlossen wird, welcher beispielsweise in Abhängigkeit von der Umgebungs- und Kühlmitteltem peratur für eine definierte Zeit oder bis zum Erreichen einer definierten Kraftstofftemperatur einen elektrischen Strom durch die Wicklungen der Einspritzdüsen strömen läßt. Hierbei ist sicherzustellen, daß trotz dieser Maßnahme kein Kraftstoff eingespritzt wird.In a first, particularly simple variant, the invention now proposes to warm the injector before the cold start. This can be done, for example take place that an electrical contact is closed when opening the vehicle door which, for example, depending on the ambient and coolant temperature for a defined time or until a defined fuel temperature is reached allows an electrical current to flow through the windings of the injection nozzles. It must be ensured that no fuel is injected despite this measure.

Da die Einspritzdüse zumindest in gewissem Maße gegenüber dem Motor und der Kraft stoffverteilerleiste wärmeisoliert ist, wird die eingespeiste elektrische Energie in Form von Wärme mehr oder weniger auf den Bereich des beim Start eingespritzten Kraftstoffes konzentrieren. Dies bedeutet, daß mit einem relativ geringen Energieeinsatz ein sehr effizientes Vorwärmen des Kraftstoffes erfolgt, so daß die Verbesserung des Kaltstarts ab der ersten Umdrehung wirksam ist. Because the injector at least to some extent compared to the engine and the power material distribution strip is thermally insulated, the electrical energy fed in Form of heat more or less on the area of the injected at start Concentrate fuel. This means that with a relatively low energy input a very efficient preheating of the fuel takes place, so that the improvement of the Cold starts are effective from the first revolution.

Im Gegensatz zur elektrischen Beheizung lokaler Zonen im Saugrohr werden hier alle Tropfen vorgewärmt, und dies unabhängig von der Motordrehzahl und dem Drosselzustand im Saugrohr. Für die Gemischbildung bietet dies den großen Vorteil, daß sich zunächst alle Tropfen auf die Gleichgewichtstemperatur der Tropfenverdunstung beim vorliegenden thermodynamischen Zustand der Luft im Saugrohr abkühlen, indem sie einen starken Verdunstungsvorgang durchlaufen. In dieser Zeitspanne beziehen die Tropfen - im Gegensatz zur Verdunstung ohne Beheizung des Kraftstoffes - die Ver dunstungswärme nicht nur aus der Luft im Saugrohr, welche sich bekanntlich durch den Verdunstungsvorgang lokal etwas abkühlt, sondern in starkem Maße auch über die erhöhte Temperatur im Tropfeninnern.In contrast to the electrical heating of local zones in the intake manifold, everyone is here Drop preheated, regardless of engine speed and throttle condition in the intake manifold. For the mixture formation, this has the great advantage that First of all drop to the equilibrium temperature of the drop evaporation at Cool the present thermodynamic state of the air in the intake manifold by undergo a strong evaporation process. During this period the Drops - in contrast to evaporation without heating the fuel - the ver Evaporative heat not only from the air in the intake manifold, which is known to cools the evaporation process locally a little, but to a large extent also via the increased temperature inside the droplet.

Da der Druck der Kraftstofförderpumpe i. a. geregelt ist und an der Zerstäubungsbohrung des Einspritzventils über die Vorerwärmung des Kraftstoffes stets genau reproduzierbare Stoffdaten der zu zerstäubenden Flüssigkeit vorliegen wird dort auch immer ein Tropfenspray von hoher und vor allem von reproduzierbarer Qualität vorliegen. Dies ist für die Gemischbildung von außerordentlichem Vorteil. Hinzu kommt der weitere Vorteil, daß sich die starke Temperaturabhängigkeit der Viskosität des eingespritzten Kraftstoffes nicht mehr nennenswert auf die eingespritzte Kraftstoffmasse auswirkt und somit in Verbindung mit dem mittlerweile als Serienstandard geltenden Luftmassenmesser eine sehr genaue Kenntnis des Kraftstoff-Luftverhältnisses vorliegt.Since the pressure of the fuel pump i. a. is regulated and at the atomization hole of the injection valve always precisely reproducible via the preheating of the fuel Material data of the liquid to be atomized will always be there Drop spray of high and above all of reproducible quality is available. This is extremely advantageous for the mixture formation. Added to this is the further one Advantage that the strong temperature dependence of the viscosity of the injected Fuel no longer significantly affects the injected fuel mass and thus in connection with the air mass meter, which has now become the standard there is a very precise knowledge of the air-fuel ratio.

Die aus den oben beschriebenen Effekten resultierende Verbesserung von Zerstäubung, Tropfenverdunstung und Kraftstoffdosierung wirkt nicht nur der Wandfilmproblematik entgegen, sondern führt auch zu einer verbesserten Durchmischung von Luft und Kraftstoff, verbunden mit den bereits beschriebenen Vorteilen für Kaltstartfähigkeit und Schadstoffemission.The improvement in atomization resulting from the effects described above, Drip evaporation and fuel metering not only have an effect on the wall film problem counter, but also leads to an improved mixing of air and Fuel combined with the advantages for cold start capability already described and pollutant emissions.

Für die vorgeschlagene Maßnahme zur Vorerwärmung des Kraftstoffes ist es wie bereits erwähnt wichtig, daß während der Vorwärmphase kein Kraftstoff eingespritzt wird. Neben einer entsprechenden Ausgestaltung der Einspritzdüsen kann diese Vorgabe auch bereits an serienmäßig eingesetzten Einspritzdüsen erfüllt werden.It is the same as for the proposed measure for preheating the fuel importantly mentions that no fuel is injected during the preheating phase. Next A corresponding design of the injection nozzles can also do this can already be met on injection nozzles used as standard.

So genügt es beispielsweise, eine Einspritzdüse mit relativ guter Wärmeisolation ge genüber der Verteilerleiste und gegenüber dem Motor auszuwählen und dann über ein entsprechend langes Vorwärmen mit einem Strom, welcher gerade nicht genügt um das Einspritzventil gegen die Kraft der Schließfeder zu öffnen, die erfindungsgemäße Tempe rierung des eingespritzten Kraftstoffes vorzunehmen.For example, it is sufficient to use an injection nozzle with relatively good thermal insulation to select opposite the distributor bar and opposite the motor and then via a long preheating with a current that is just not enough for that To open the injection valve against the force of the closing spring, the tempe according to the invention the injected fuel.

Es ist klar, daß mit einer derartigen Maßnahme nur die ersten Sekunden des Kaltstartes verbessert werden können, da die Menge vorgewärmten Kraftstoffes nach dem Start relativ schnell wieder aufgebraucht ist. Dennoch hat gerade diese frühe Kaltstartphase wegen des Startverhaltens des Motors, der Unwirksamkeit des kalten Katalysators und wegen der normalerweise extremen Kaltstartanreicherung einen wesentlichen Einfluß auf die Gesamtemission in den gesetzlichen Testzyklen. Die nahezu kostenlose Realisierbarkeit des erfindungsgemäßen Gedankens über eine einfache Modifikation des Motormanagements lassen daher dieses Verfahren sehr attraktiv erscheinen.It is clear that with such a measure only the first seconds of the cold start can be improved since the amount of preheated fuel after starting is used up relatively quickly. Nevertheless, this early cold start phase has because of the starting behavior of the engine, the ineffectiveness of the cold catalytic converter and because of the usually extreme cold start enrichment the total emission in the statutory test cycles. The almost free feasibility of the inventive idea of a simple modification of the engine management therefore make this process appear very attractive.

Reicht die zur Aufheizung des Kraftstoffes verfügbare Zeit aufgrund der für das Ver meiden des Einspritzens erforderlichen Strombegrenzung nicht aus, so kann durch den Ersatz des heute üblichen Weicheisenankers durch einen Dauermagneten und entsprechende Polung der Spannungsversorgung eine Erhöhung des Wärmeeintrages in den Kraftstoff erzielt werden.Is the time available to heat the fuel sufficient due to the Ver avoid the necessary current limitation of the injection, the can Replacement of the soft iron anchor common today with a permanent magnet and corresponding Polarity of the power supply increases the heat input in the Fuel can be achieved.

Eine etwas aufwendigere, dafür aber auch effektivere Umsetzung des erfindungsgemäßen Gedankengutes sieht vor, anstelle eines Gleichstromes einen Wechselstrom einzusetzen, wobei es sich um einen sinusförmigen, einen rechteckförmigen oder einen sägezahnartigen Wechselstrom handeln kann. Je nach Ausgestaltung kann dem Wechselstrom auch ein Gleichstrom überlagert sein.A somewhat more complex, but also more effective implementation of the invention The idea is to use an alternating current instead of a direct current, which is a sinusoidal, a rectangular or a sawtooth AC can act. Depending on the design, the alternating current can also a direct current can be superimposed.

Für die Variante mit Vorwärmen kommt in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ein rechteckförmiger Wechselstrom zur Anwendung. Dieser läßt sich beispielsweise in einfacher Weise aus der Stromversorgung über die Bordbatterie gewinnen, indem ein Operationsverstärker über einen Spannungsteiler aus der Gleichspannung von 0 V bis 12 V eine "künstliche Masse erzeugt" so daß eine Spannung von -6 V bis +6 V zur Verfügung steht. Ein elektronischer Schalter legt dann abwechselnd diese beiden Spannungen als hochfrequenten Wechselstrom an die Einspritzdüse, wobei die Frequenz so hoch gewählt wird, daß der Anker bzw. der Schließzapfen des Einspritzventils der variierenden Magnetkraft bzw. dem elektromagnetischen Wechselfeld nicht mehr schnell genug folgen kann und somit durch die Vorspannkraft der Schließfeder geschlossen bleibt.The variant with preheating comes in a particularly advantageous embodiment a rectangular alternating current for use. This can be found, for example, in Easily gain power from the on-board battery by one Operational amplifier via a voltage divider from the DC voltage from 0 V to 12 V creates an "artificial mass" so that a voltage of -6 V to +6 V for Available. An electronic switch then alternately applies these two voltages as a high-frequency alternating current to the injector, the frequency so is chosen high that the armature or the closing pin of the injection valve of the varying Magnetic force or the alternating electromagnetic field no longer quickly can follow enough and thus remains closed by the biasing force of the closing spring.

Die Verwendung der Rechteckspannung hat bei dieser Variante den Vorteil, daß bei der aufgrund des Bordnetzes gegebenen Spitzenspannung von beispielsweise 12 bis 14 V die maximale Heizleistung an den Einspritzventilen freigesetzt wird. Genügt auch eine geringere Heizleistung, so kann auf eine beliebige Form der Wechselspannung übergegangen werden.The use of square-wave voltage in this variant has the advantage that the given peak voltage of, for example, 12 to 14 V due to the vehicle electrical system the maximum heating power is released at the injection valves. One is also sufficient lower heating power, so you can switch to any form of AC voltage will.

Sollen bei unveränderten Einspritzdüsen höhere Heizleistungen realisiert werden so kann dies durch einen entsprechenden Transformator realisiert werden, welcher speziell für die Erwärmung des Kraftstoffes eine erhöhte Spannung zur Verfügung stellt.If higher heating capacities are to be achieved with unchanged injection nozzles, this can be done this can be realized by a corresponding transformer, which is especially for the Heating the fuel provides an increased voltage.

Als weitere Verbesserung können anstelle von spannungsgesteuerten Einspritzventilen stromgesteuerte Ventile eingesetzt werden, so daß auf diesem Wege auch bereits ohne Erhöhung der Versorgungsspannung relativ hohe Heizleistungen realisierbar sind.As a further improvement, instead of voltage-controlled injection valves current-controlled valves are used, so that in this way already without Increasing the supply voltage, relatively high heating outputs can be realized.

Sowohl für die stromgesteuerten als auch für die spannungsgesteuerten Einspritzventile ist es in diesem Zusammenhang von besonderer Bedeutung, daß die stromführenden Lei tungsquerschnitte außerhalb des Wicklungsbereiches, welcher Wärme an den Kraftstoff abgibt, hinreichend dimensioniert sind, um die hohen Ströme beim erfindungsgemäßen Vorwärmen des Kraftstoffes ohne Schaden zu überstehen und damit keine nennenswerten Spannungs- und Wärmeverluste an diesen Stromleitungen entstehen. Speziell innerhalb der Einspritzdüse kann es hierzu vorteilhaft sein, entweder die Stromleitung etwas stärker zu dimensionieren oder aber für eine lokale Kühlung über den zugeführten Kraftstoff oder eine entsprechende, die Wärme lokal von der Stromleitung beispielsweise ans Düsengehäuse abführende Wärmebrücke, zu sorgen. Both for the current-controlled and for the voltage-controlled injection valves it is particularly important in this context that the current-carrying Lei tion cross-sections outside the winding area, which heat to the fuel emits are sufficiently dimensioned to the high currents in the invention Preheating the fuel without surviving damage and therefore no significant Voltage and heat losses occur on these power lines. Especially inside the injector, it may be advantageous to do this either the power line somewhat more dimensioned or for local cooling via the fuel supplied or a corresponding, the heat locally from the power line, for example ans Nozzle housing to dissipate thermal bridge.

Wie bereits angesprochen, lassen sich durch die Vorheizung des Kraftstoffes Vorteile beim Kaltstartverhalten und insbesondere bei der Schadstoffemission realisieren. Da zwischen dem Öffnen der Eingangstüre und dem Starten des Motor eine realtiv lange Zeitdauer für eine potentielle Vorheizung des Kraftstoffes vorliegt, genügt für das Vor wärmen des Kraftstoffes eine relativ geringe elektrische Leistung. Dieser Effekt wird weiterhin dadurch begünstigt, daß bereits die heute eingesetzten Einspritzdüsen von Ottomotoren i. a. eine relativ gute Wärmeisolation des im Bereich des Einspritzzapfens befindlichen Kraftstoffes gegen Motor und Umgebung aufweisen.As already mentioned, the preheating of the fuel has advantages in cold start behavior and especially in pollutant emissions. There a relatively long time between opening the front door and starting the engine The time for a potential preheating of the fuel is sufficient for the preheating warm the fuel a relatively low electrical power. This effect will further favored by the fact that the injectors from Otto engines i. a. a relatively good thermal insulation in the area of the injection pin have fuel against the engine and the environment.

Durch die geringe elektrische Leitung stellt es auch kein besonderes Problem dar, wenn die Vorheizung durch mehrmaliges Öffnen der Fahrzeugtüren mehrfach Energie aus der Bordbatterie entnimmt. Eine potentielle Überhitzung des Kraftstoffes kann auf einfache Weise über einen Zeitschalter vermieden werden. Dieser kann beispielsweise mit dem Öffnen der Türe die Vorheizung der Einspritzdüse für eine bestimmte Zeitdauer einschalten. Wird das Fahrzeug gestartet, so wird die Vorheizung abgeschaltet. Wird es nach dem Öffnen der Fahrzeugtüre nicht gestartet, so wird nach Ablauf der Vorheizdauer ein erneutes Vorheizen für eine bestimmte Zeitdauer blockiert.Due to the low electrical conduction, it is not a particular problem if the preheating by opening the vehicle doors several times from the energy Removes the on-board battery. A potential overheating of the fuel can easily be Avoid way over a timer. This can, for example, with the Open the door to preheat the injector for a period of time. If the vehicle is started, the preheating is switched off. Will it be after opening of the vehicle door does not start, then a after the preheating time Preheating blocked for a certain period of time.

Dies ist nur eine der vielen denkbaren Schaltstrategien beim Vorheizen. Eleganter als eine zeitgesteuerte Vorheizung des Kraftstoffes ist natürlich eine temperaturgesteuerte Vorheizung. Hierzu kann beispielsweise die Temperaturabhängigkeit der elektrischen Wicklung Verwendung finden. Die Stromversorgung der elektrischen Wicklung kann aber auch als Thermoelement ausgebildet werden, wodurch eine sehr präzise Messung der Kraftstofftemperatur möglich wird.This is just one of the many switch strategies that can be used for preheating. More elegant than Timed preheating of the fuel is of course temperature-controlled Preheating. For example, the temperature dependence of the electrical Winding. The power supply to the electrical winding can but can also be designed as a thermocouple, resulting in a very precise measurement the fuel temperature becomes possible.

Die angesprochenen Meßverfahren sind für die Messung der Kraftstofftemperatur be sonders vorteilhaft, da keine Mehrkosten für den Sensor anfallen, keine zusätzlichen elektrischen Leitungen im Bereich der Meßstelle erforderlich sind und da die Temperatur genau an der Stelle gemessen wird, wo sie für die Temperierung und Dosierung des Kraftstoffes eigentlich gemessen werden muß.The measurement methods mentioned are for measuring the fuel temperature Particularly advantageous, since there are no additional costs for the sensor, no additional costs electrical lines in the area of the measuring point are necessary and since the temperature is measured exactly at the point where it is used for the temperature control and metering of the Fuel actually has to be measured.

Hierbei wird in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht nur ein Verhindern der Dampfblasenbildung durch lokales Überhitzen vor genommen, indem die Temperaturmeßstelle Einfluß auf die Vorheizung nimmt, sondern die gemessene Kraftstofftemperatur wird durch eine entsprechende Einbindung ins Mo tormanagement auch gleichzeitig für eine präzise Dosierung des Kraftstoffes verwendet. Diese Option ist für die nachfolgend beschriebenen Varianten der erfindungsgemäßen Grundidee, bei denen die Erwärmung des Kraftstoffes auch während des Motorbetriebs erfolgt, von besonders weitreichender Bedeutung. Hierbei ist neben der Verbesserung der Gemischaufbereitung durch die Kraftstoffaufheizung insbesondere auch die genaue Dosierung der Kraftstoffzufuhr von Interesse. In Verbindung mit der genauen Messung des Luftmassenstroms, welche heute bereits Serienstandard ist, läßt sich auf diesem Wege bereits sehr kurz nach dem Start ein Motorbetrieb bei stöchiometrischem Luftkraftstoff verhältnis realisieren bzw. bei Bedarf auch jedes andere Luftkraftstoffverhältnis präzise einstellen. Dies bedeutet, daß auch in der Phase, in der die Lambdasonde vielfach noch keine verläßlichen Daten bringt, eine sehr genaue Kenntnis der Gemischzusam mensetzung zur Verfügung steht. Die hieraus resultierenden Vorteile in bezug auf eine schadstoffarme Verbrennung und auch in bezug auf die "On-Board-Diagnose" potentieller Fehlerquellen liegen auf der Hand.Here, in a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention not just preventing vapor bubbles from local overheating taken by the temperature measuring point influences the preheating, but the measured fuel temperature is shown in Mo gate management also used at the same time for precise metering of the fuel. This option is for the variants of the inventive variants described below Basic idea in which the heating of the fuel even during engine operation takes place, of particularly far-reaching importance. In addition to improving Mixture preparation through fuel heating, especially the exact dosage the fuel supply of interest. In connection with the exact measurement of the Air mass flow, which is already standard today, can be done in this way Engine operation with stoichiometric air fuel very shortly after starting realize ratio or, if necessary, any other air-fuel ratio precisely to adjust. This means that even in the phase in which the lambda sensor is used many times yet no reliable data brings together a very precise knowledge of the mixture setting is available. The resulting benefits in terms of Low-emission combustion and also more potential with regard to "on-board diagnosis" Sources of error are obvious.

In einer besonders einfachen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Grundgedankens für die Erwärmung des Kraftstoffes bei laufendem Motor wird ein elektromagnetischer An trieb für das Einspritzventil verwendet, welcher eine starke Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstandes aufweist.In a particularly simple embodiment of the basic idea according to the invention for the heating of the fuel with the engine running becomes an electromagnetic type used for the injection valve, which has a strong temperature dependence of the has electrical resistance.

Die Betätigung des Ventils erfolgt stromgesteuert (mit niederohmigem Einspritzventil in Verbindung mit zeitabhängiger elektronischer Regelung des elektrischen Betätigungs stroms), d. h. im Normalbetrieb wird das Öffnen des Ventils in bekannter Weise über einen starken Stromstoß bewerkstelligt, so daß sich das Ventil schnell öffnet. Für den Rest der Öffnungsphase fließt nur noch ein kleiner Haltestrom, welcher verhindert, daß die Schließfeder das Einspritzventil vorzeitig schließt. Erst wenn dieser Haltestrom ausgeschaltet wird, schließt das Einspritzventil und unterbricht damit die Kraftstoffzufuhr. Soll nun die erfindungsgemäße Erwärmung des Kraftstoffes erfolgen, so genügt es bereits bei einem Ventil ohne nennenswerte Temperaturabhängigkeit des elektrischen Wider standes der Wicklung die Haltephase, in der der Strom normalerweise zurückgenommen wird, mit vollem Strom zu betreiben.The valve is actuated in a current-controlled manner (with a low-resistance injection valve in connection with time-dependent electronic control of the electrical actuation currents), d. H. in normal operation, the valve is opened in a known manner via a strong current surge, so that the valve opens quickly. For the rest the opening phase flows only a small holding current, which prevents the Closing spring closes the injector prematurely. Only when this holding current is switched off the injection valve closes and thus cuts off the fuel supply. If the fuel according to the invention is now to be heated, it is already sufficient in the case of a valve without significant temperature dependence of the electrical resistance state of the winding, the holding phase in which the current is normally withdrawn will operate at full current.

Wird in einer verbesserten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich sicher gestellt, daß der elektrische Widerstand der Wicklung mit abnehmender Temperatur von Wicklung bzw. Kraftstoff immer größer wird (d. h. es liegt ein negativer Temperatur koeffizient des el. Widerstandes vor), so kann die in das Einspritzventil eingebrachte Energie ohne Veränderung der Stromregelung erhöht werden. Dies hat den Vorteil, daß durch eine einfache Veränderung des Einspritzventils schon ein erfindungsgemäßer Effekt erzielbar ist. Hierdurch läßt sich nicht nur Entwicklungszeit bei neuen Motoren sparen, sondern es ist auch eine Nachrüstung vorhandener Fahrzeuge denkbar.Is additionally safe in an improved variant of the method according to the invention posed that the electrical resistance of the winding with decreasing temperature of Winding or fuel is getting bigger (i.e. there is a negative temperature coefficient of the electrical resistance), then the one introduced into the injection valve Energy can be increased without changing the current regulation. This has the advantage that a simple change of the injection valve already an inventive Effect can be achieved. This not only allows development time for new engines save, but it is also possible to retrofit existing vehicles.

Umgekehrt ist auch eine Anwendung dieses Ansatzes bei spannungsgesteuerten Ein spritzventilen (hochohmig) möglich. Hier ist jedoch kein negativer Temperaturkoeffizient der el. Wicklungen zu verwenden, sondern ein positiver, d. h. der Ohm'sche Widerstand nimmt mit der Temperatur zu. Im Gegensatz zum stromgesteuerten Einspritzventil, bei dem der Strom über die elektronische Steuerung dem Einspritzventil aufgezwungen wird, legt hier die Regelung i. a. die volle Spannung des Bordnetzes an das Einspritzventil. Die Abnahme des Widerstandes mit der Temperatur innerhalb des Einspritzventils bewirkt somit indirekt über die Erhöhung des Stroms bei weitgehend konstanter Spannung eine Erhöhung der Verlustleistung mit abnehmender Temperatur.The reverse is also an application of this approach to voltage-controlled on spray valves (high-resistance) possible. However, there is no negative temperature coefficient here to use the el. windings, but a positive, d. H. ohmic resistance increases with temperature. In contrast to the current-controlled injection valve, where the current is forced on the injector via the electronic control the regulation i. a. the full voltage of the vehicle electrical system to the injection valve. The decrease in resistance with temperature inside the injector thus causes indirectly by increasing the current at a largely constant voltage an increase in power loss with decreasing temperature.

Reicht die über die bisher beschriebenen Methoden eingebrachte Heizleistung für die ge wünschte Erwärmung des Kraftstoffes beispielsweise bei hohen Kraftstoffmassenströmen nicht aus, so kann wie bereits angedeutet dem elektrischen Stromimpuls zur Betätigung des Einspritzventils auch eine hochfrequente Wechselspannung überlagert werden. Hierbei muß die Frequenz der Wechselspannung aber hinreichend hoch sein, um sicher zustellen, daß sich keine nennenswerte Veränderung der Einspritzzeitpunkte bzw. der Einspritzzeitdauer ergibt. Die hohe Frequenz kann auf elektronischem Wege erzeugt werden, oder aber auf einfache Weise dem Generator vor dem Regler bzw. vor dem Gleichrichter entnommen werden. Speziell bei zukünftigen Einspritzventilen mit An trieb des Spritzzapfens über Piezo-Element-Stapel sind in diesem Zusammenhang vor aussichtlich höhere Frequenzen nötig, als sie der Generator liefert, so daß in Verbindung mit einem derartigen Antrieb wohl eher die elektronische Variante vorteilhaft sein wird.The heating power introduced via the methods described so far is sufficient for the ge desired heating of the fuel, for example with high fuel mass flows not out, so as already indicated, the electrical current pulse for actuation a high-frequency alternating voltage are also superimposed on the injection valve. Here, the frequency of the AC voltage must be high enough to be safe to make sure that there is no significant change in the injection times or the Injection duration results. The high frequency can be generated electronically be, or in a simple way the generator in front of the controller or in front of the Rectifiers are removed. Especially with future injectors with On in this connection, the drive pin is driven via piezo element stacks Probably higher frequencies than the generator delivers, so that in connection with such a drive, the electronic variant will probably be advantageous.

Für die Kraftstoffaufheizung über hochfrequente Wechselspannung ist es i. a. vorteilhaft, diese sowohl während des Einspritzimpulses, als auch während der Einspritzimpulspause an das Einspritzventil anzuschließen.For fuel heating via high-frequency AC voltage, it is i. a. advantageous, this both during the injection pulse and during the injection pulse pause to connect to the injector.

Es sind aber auch Anwendungsfälle zu erwarten, wo es vorteilhaft ist, die Wechselspan nung nur phasenweise, d. h. nur in den Einspritzimpulspausen oder nur während der Einspritzphase wirken zu lassen, so daß eine potentielle Beeinflussung des Einspritzvorganges ohne jegliche Einschränkung vermieden wird.However, use cases are also to be expected where it is advantageous, the alternating chip only in phases, d. H. only in the injection pulse pauses or only during the To let injection phase act, so that a potential influence on the injection process is avoided without any restriction.

Als einfache Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße Erhöhung der eingespeisten elektrischen Energie zur bedarfsweisen Erwärmung des eingespritzten Kraftstoffes sind, ausgehend von dem aus der Serie bekannten Einspritzsignal nach Fig. 4, in Fig. 5 und 6 zwei Varianten für die Beheizung während des Einspritzvorganges dargestellt. Exemplarisch wird zur Charakterisierung des Einspritzvorgangs in Fig. 4 bis 6 die am Einspritzventil anliegende Spannung U über der Zeit t aufgetragen.As simple exemplary embodiments for increasing the electrical energy fed in according to the invention for heating the injected fuel as required, two variants for the heating during the injection process are shown in FIGS. 5 and 6, starting from the injection signal according to FIG. 4 known from the series. To characterize the injection process in FIGS. 4 to 6, the voltage U applied to the injection valve is plotted as an example over time t.

Hierbei wurde in Fig. 4 eine Einspritzventilsteuerung zugrundegelegt, bei der auch während der Einspritzpause ein gewisser "Leckstrom" fließt. Hier gibt es in der Praxis auch Varianten, die in der Einspritzpause völlig spannungs- bzw. stromfrei sind.In this case, an injection control valve is in Fig. 4 based on, flows in a certain, even during the injection pause "leakage current". In practice, there are also variants here that are completely free of voltage or current during the injection break.

Als besonders einfache Variante läßt sich nun bei unverändertem Einspritzventil der Strom während der Einspritzpause genau so weit erhöhen, daß die magnetischen Kräfte das Einspritzventil gerade nicht gegen die Kraft der Anpreßfeder bzw. des Einspritz druckes öffnen. Die zulässige Spannungserhöhung ist zwar in dieser Phase nicht sehr groß, doch ergibt sich je nach Motorlast über die relativ lange Dauer der Einspritzpause doch ein signifikanter Anteil an zusätzlich eingebrachter Energie. In Fig. 4 und 5 ist dieser Sachverhalt durch die Schraffur der relevanten Bereiche verdeutlicht.As a particularly simple variant, the current during the injection break can now be increased to the extent that the magnetic forces just do not open the injection valve against the force of the pressure spring or the injection pressure with the injection valve unchanged. The permissible voltage increase is not very large in this phase, but depending on the engine load, there is a significant proportion of the additional energy introduced over the relatively long duration of the injection break. This situation is illustrated in FIGS. 4 and 5 by the hatching of the relevant areas.

Wird in einer weiteren Variante ein Einspritzventil reduzierten Ohmschen Widerstandes verwendet und das Einspritzventil nicht wie in Fig. 4 und 5 zwischen die Steuerspannung U und 0, d. h. zwischen Steuerspannung und Masse angeschlossen, sondern wie in Fig. 6 gezeigt eine künstliche Masse 0′ erzeugt, so daß am Einspritzventil nicht eine pulsierende Gleichspannung sondern eine Spannung mit Vorzeichenwechsel anliegt, so kann die der Einspritzdüse zugeführte elektrische Leistung bedarfsweise angepaßt werden. Hierzu ist lediglich während der Impulspause nicht die Spannung 0′ an das Einspritzventil anzulegen, sondern die hochfrequente Wechselspannung, die bezogen auf die künstliche Masse 0′ um ±6 V schwankt und hierdurch keinerlei Einfluß auf die Einspritzimpulspause nimmt. Durch eine weitere Reduktion des Ohmschen Widerstandes der Magnetwicklung in der Einspritzdüse kann weiterhin, über eine Anpassung der während des Einspritzimpulses anliegenden Versorgungsspannung, eine Anpassung der freiwerdenden Wärme bei weitgehend unveränderter Menge eingespritzten Kraftstoffes vor genommen werden.If, in a further variant, an injection valve of reduced ohmic resistance is used and the injection valve is not connected between the control voltage U and 0, ie between the control voltage and ground, as in FIGS. 4 and 5, but instead, as shown in FIG. 6, an artificial mass 0 'is generated, so that there is not a pulsating DC voltage but a voltage with a change of sign at the injection valve, the electrical power supplied to the injection nozzle can be adapted as required. For this purpose, only the voltage 0 'is not to be applied to the injection valve during the pulse pause, but rather the high-frequency alternating voltage, which fluctuates by ± 6 V in relation to the artificial mass 0' and thus has no influence on the injection pulse pause. Through a further reduction in the ohmic resistance of the magnetic winding in the injection nozzle, an adjustment of the released heat can be carried out with largely unchanged amount of injected fuel via an adjustment of the supply voltage present during the injection pulse.

Sowohl die Variante mit der Erhöhung des "Leckstroms" nach Fig. 5, als auch die Variante mit der künstlichen Masse in Verbindung mit der hochfrequenten Wechselspannung wird bei der Vorheizung, d. h. bei stehendem Motor, in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kontinuierlich vorgenommen. Der Unterschied zum Betrieb bei laufendem Motor besteht dann darin, daß auf die Einspritzimpulsphase verzichtet wird. Wenn nur ein Vorheizbetrieb realisiert werden soll, ergibt sich hierdurch eine besonders ein fache elektronische Schaltung mit hoher Wirkung für den Kaltstart und nur geringen Zusatzkosten.Both the variant with the increase in the "leakage current" according to FIG. 5 and the variant with the artificial mass in connection with the high-frequency alternating voltage are carried out continuously in a particularly advantageous embodiment during preheating, ie when the engine is not running. The difference to operation with the engine running is that the injection pulse phase is dispensed with. If only a preheating mode is to be implemented, this results in a particularly simple electronic circuit with a high effect for the cold start and only low additional costs.

Claims

1. A method for preheating the fuel of internal combustion engines with an electrically operated injection valve for the fuel, characterized in that when the fuel is cold, the electrical power loss of the electrical actuation is increased and the waste heat is used for preheating the fuel.

2. The method according to claim 1, characterized in that the increase in electrical Power loss via an increase in the electrical voltage during the Injection pulse takes place.

3. The method according to claim 1 for injectors with electronic control or Regulation of the electric current for actuation, characterized in that the Increasing the electrical power loss by increasing the electrical current takes place during the injection pulse.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the Power supply of the electrical actuation of the injection nozzles the voltage of the Electrical system, d. H. especially the voltage of the on-board battery for starters, headlights etc., at least temporarily.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in situations with heating requirements for the fuel, the pulsating direct current or pulsating DC voltage, which requires no heating to operate the injector is used, high-frequency alternating voltages or alternating currents in the manner are superimposed that this only heats up the injection valve and thus also the fuel without influencing the electrical actuation of the Injector results.

6. The method according to claim 5, characterized in that the superimposition of the high-frequency AC voltage only occurs during the injection pulse pauses.

7. The method according to claim 5, characterized in that the superimposition of the high-frequency AC voltage only occurs during the injection pulses.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the electrical energy for the additional heating of the injection nozzle during engine operation the generator for charging the on-board battery is removed, the electrical current to the generator in front of the charge controller for the on-board battery becomes.

9. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the Energy is supplied to the injection nozzles before the engine is started, and that for this period it is ensured that, despite the energy supply, no fuel injection takes place.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the current-carrying lines of the injection valve in the area of the heated fuel are designed as a thermocouple, which is used to detect the temperature of the sprayed fuel is used.

11. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the current-carrying lines of the injection valve in the area of the heated fuel are designed as a temperature-dependent resistor, which is used to detect the temperature of the injected fuel.

12. The method according to any one of claims 10 or 11, characterized in that the measured temperature of the injected fuel for regulating or controlling the Fuel heating is used.

13. The method according to any one of claims 10 or 11, characterized in that the measured temperature of the injected fuel to regulate the injected Amount of fuel is used.

14. The method according to any one of claims 10 or 11, characterized in that the measured temperature of the injected fuel for on-board diagnosis d. H. to Control of the functionality of emission-relevant systems is used.

15. The method according to any one of claims 1 to 14 for current-controlled injection valves tile, characterized in that the electrical resistance of the electrically operated Injector has a negative temperature coefficient, which means that with increasing fuel temperature an increase in the heat supply to the fuel results.

16. The method according to any one of claims 1 to 14 for voltage-controlled injection valves, characterized in that the electrical resistance of the electrically operated Injector has a positive temperature coefficient, which means that decreasing fuel temperature an increase in the heat input to the fuel results.