EP4689372A1 - VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG EINES SCHLIEßZEITPUNKTES EINES GASINJEKTORS - Google Patents

VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG EINES SCHLIEßZEITPUNKTES EINES GASINJEKTORS

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EP4689372A1
EP4689372A1 EP24713446.3A EP24713446A EP4689372A1 EP 4689372 A1 EP4689372 A1 EP 4689372A1 EP 24713446 A EP24713446 A EP 24713446A EP 4689372 A1 EP4689372 A1 EP 4689372A1
Authority
EP
European Patent Office
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closing
nozzle needle
gas injector
time
closing time
Prior art date
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Pending
Application number
EP24713446.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralph Kober
Holger Rapp
Torsten BUROCK
Oezguer Tuerker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4689372A1 publication Critical patent/EP4689372A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F02D2041/2055—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit with means for determining actual opening or closing time

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining a closing time of a gas injector and to a gas injector configured to carry out the method for determining a closing time.
  • Gas injectors are known in various designs from the state of the art. When controlling an internal combustion engine, it is advantageous to know the exact closing time of the gas injector. This allows precise injection quantities to be achieved depending on the operating situation of the gas injector. Theoretically, it is possible to detect the closing time of the gas injector using sensors. However, this is only a solution that can be implemented on test benches. In practice, the use of such sensors on a valve needle is not possible for reasons of space and cost. Due to the lack of hydraulic damping compared to injectors for liquid fuels, so-called closing bounces easily occur. With such closing bounces, the gas injector briefly opens again so that an additional amount of gas is blown in. This changes the desired amount of gas to be blown in. Such closing bounces also cause additional wear on the sealing seat and loud noises, especially when several closing bounces occur one after the other.
  • the method according to the invention for determining a closing time of a gas injector with the features of claim 1 has the advantage that a time of closing of the gas injector can be reliably detected.
  • Knowing the exact closing time of the gas injector makes it possible to make a targeted adjustment to the gas injector's control parameters, such as the control duration. This allows a more precise injection quantity to be achieved. It also allows for targeted reduction in closing bounce.
  • the gas injector comprises a two-part closing element with a nozzle needle and an armature bolt that is freely movable in series with the nozzle needle.
  • An armature of a magnetic actuator is firmly connected to the armature bolt in order to actuate the nozzle needle.
  • the nozzle needle releases a sealing seat on a through opening and closes it in order to blow in gas and end the injection.
  • a voltage curve of the magnetic actuator is monitored in order to determine a starting time of the armature for the closing process starting from the open position. This is determined based on a local maximum of the voltage curve after the energization of the magnetic actuator has ended.
  • the closing time of the nozzle needle on the sealing seat is defined based on an overshoot of the voltage curve after the starting time. In this way, an exact end of the injection of the gas injector can be determined and used for further control of the gas injector.
  • the voltage curve of the magnetic actuator preferably has a local minimum after the local maximum, with the local minimum being determined as the point of maximum acceleration of the closing element. This makes it possible to determine a return speed of the closing element and, if necessary, to take countermeasures if the return speed is too high, since high return speeds tend to increase the risk of closing bounces.
  • a first overshoot is determined after the minimum as the closing time.
  • the gas injector preferably has a damper piston to dampen the closing movement of the closing element before a closing time during the closing process.
  • the damper piston is in series with the Anchor bolts are arranged and the first overshoot of the voltage curve after the release time of the closing element is determined as the contact of the anchor bolt with the damper piston. This time of contact between the anchor bolt and the damper piston is before the final closing time of the nozzle needle, since the movement of the nozzle needle is to be dampened before it hits the sealing seat.
  • a second overshoot, after the first overshoot, is determined as the closing time of the nozzle needle at the sealing seat.
  • the closing time of the nozzle needle is further determined based on a change in the gradient of the voltage curve, in particular after the local minimum. This enables an alternative determination of the closing time and thus achieves redundancy in the determination of the closing time.
  • the change in the slope of the voltage curve with a time offset is also preferred to use with a time offset to determine the closing time of the nozzle needle. Due to the inertia of the signal, particularly in connection with the use of a damper piston, there is a time offset, which is preferably constant and is taken into account in the evaluation. When using the damper piston, the signal change is not initiated by a hard stop, but by the damped contact of the closing element with the damper piston.
  • a comparison is made between the detected closing time and a stored target closing time, and if a detected closing time deviates from the target closing time, a change in the control of the gas injector takes place.
  • the change in the control takes place by changing the control duration of the magnetic actuator during operation.
  • a damper stroke which is a return path of the closing element from the first contact of the closing element with the damper piston to the contact of the nozzle needle with the sealing seat, lies in a range of 50 pm to 250 pm.
  • an overstroke of the anchor bolt which is a difference between a maximum stroke of the anchor bolt and a maximum stroke of the nozzle needle, is in a range of 150 pm to 800 pm.
  • the damper stroke is smaller than the overstroke of the anchor bolt.
  • the present invention relates to a gas injector, designed to carry out the method according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic sectional view of the gas injector of Figure 1 during the closing process of the gas injector
  • Figure 3 is a schematic sectional view of the gas injector of Figure 1 in a state in which a nozzle needle seals against a sealing seat
  • Figure 4 is a schematic representation of current I and voltage U of a magnetic actuator of the gas injector over an entire opening and closing cycle
  • Figure 5 is a schematic representation showing three diagrams of
  • Figure 6 is a schematic representation of the armature stroke
  • Figure 1 shows schematically a gas injector configured to carry out the method according to the invention.
  • the gas injector 1 comprises a two-part closing element 2.
  • the closing element 2 comprises a nozzle needle 20 and an anchor bolt 21.
  • the nozzle needle 20 seals at a sealing seat 7 on a housing component 70.
  • the anchor bolt 21 is firmly connected to an armature 30 of a magnetic actuator 3.
  • the magnetic actuator 3 further comprises a coil 31 and a magnetic return element 32.
  • the gas injector 1 has a housing 9 in which the components of the gas injector are accommodated.
  • the nozzle needle 20 and the anchor bolt 21 are arranged in a row so as to be freely movable in an axial direction X-X of the gas injector 1.
  • the anchor bolt 21 rests loosely on the nozzle needle 20.
  • the nozzle needle 20 is returned from the open position to the closed position by means of a first return element 5, which is arranged between the housing component 70 and a spring plate on the nozzle needle 20.
  • the gas injector 1 further comprises a damper piston 4, which is firmly connected to a stationary guide component 40 connected to the housing 9.
  • a gas flow 10 runs through the interior of the gas injector 1, with corresponding through openings being provided in the guide component 40 and in the armature 30.
  • Figure 1 shows the completely open state of the gas injector, in which the nozzle needle 20 is lifted from the sealing seat 7 and completely exposes a through opening 70.
  • the gas injector 1 of this embodiment is a gas injector that opens outwards. Starting from the fully open state shown in Figure 1, the current supply to the magnetic actuator 3 is interrupted to terminate the injection. As a result, the nozzle needle 2 and the anchor bolt 21 arranged loosely on the nozzle needle 20 move in the direction of arrow A due to the restoring force of the restoring element 5 (see Figure 1).
  • FIG 3 shows the completely closed state of the gas injector, in which the nozzle needle 20 seals at the sealing seat 7. As a result, no more gas is blown into the combustion chamber 11. Since the armature bolt 21 continues to move after the nozzle needle 20 has reached the sealing seat due to the speed of movement of the nozzle needle 20 and the armature bolt 21 during the closing process, after an initial contact C (see Figure 2) between the armature bolt 21 and the damper piston 4, the armature bolt 21 and the damper piston 4 continue to move, which is indicated in Figure 3 by the arrow D. This dampens the armature bolt and the armature 30, which significantly contributes to reducing closing bounce.
  • the method according to the invention can be used to detect a closing time of the nozzle needle 20 very precisely.
  • any changes to the valve dynamics, in which possible influencing factors are, for example, an inlet pressure of the gas to be injected, a cylinder pressure in the combustion chamber, and/or friction that occurs can be detected by the method according to the invention and any resulting change in the quantity of the injection quantity can be compensated for by a targeted adjustment of control parameters, in particular a control duration of the magnetic actuator.
  • the method for determining a closing time of the gas injector 1 is described in particular with reference to Figures 4 to 6.
  • a voltage curve G is monitored over time t during a blowing cycle.
  • the schematic representation in Figure 4 shows the voltage U over time t and a corresponding current I over time t during a blowing cycle.
  • the current supply to the magnetic actuator 3 is stopped, whereby the voltage drops abruptly and then theoretically increases exponentially without movement of the closing element 2, which is shown in Figure 4 by the dashed line G'.
  • the voltage signal during the closing process runs as in the solid line G in Figure 4 due to the voltage induced by the lifting movement.
  • Figure 5 again shows the voltage curve G in the area of the process of closing the gas injector, a needle stroke H and the current I over time t.
  • N1, N2 and N3 are schematically shown as three closing bouncers of the nozzle needle 20 after the closing time.
  • the voltage curve G has a local maximum M1, which is followed in time by a local minimum M2.
  • the closing element 2 has reached its maximum acceleration during the reset process.
  • monitoring the voltage curve G enables the determination of the closing time of the nozzle needle 20 at the sealing seat 7 based on a first overshoot 51 of the voltage curve G after the release time.
  • the first overshoot 52 forms the first contact and the second overshoot 51 the closing time t1.
  • dashed lines G’ also show the determination of a

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Schließzeitpunkts eines Gasinjektors (1), welcher ein zweiteiliges Schließelement (2) mit einer Düsennadel (20) und einem an der Düsennadel (20) frei beweglich anliegenden Ankerbolzen (21) umfasst, wobei ein Anker (30) eines Magnetaktors (3) mit dem Ankerbolzen (21) fest verbunden ist, um die Düsennadel (20) zu betätigen, wobei die Düsennadel (20) an einem Dichtsitz (7) eine Durchgangsöffnung (70) freigibt und verschließt, um Gas einzublasen, wobei ein Spannungsverlauf (G) des Magnetaktors (3) überwacht wird, um ausgehend von einer geöffneten Stellung des Gasinjektors (1) einen Loslaufzeitpunkt des Ankers (30) anhand eines lokalen Maximums (M1) des Spannungsverlaufs (G) nach Beendigung einer Bestromung des Magnetaktors (3) zu bestimmen und wobei der Schließzeitpunkt der Düsennadel (20) am Dichtsitz (7) anhand eines Überschwingers (51) des Spannungsverlaufs (G) nach dem Loslaufzeitpunkt bestimmt wird.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Bestimmung eines Schließzeitpunktes eines Gasinjektors
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Schließzeitpunkts eines Gasinjektors sowie ein Gasinjektor, eingerichtet zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung eines Schließzeitpunktes.
Gasinjektoren sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Bei einer Steuerung einer Brennkraftmaschine ist es vorteilhaft, einen genauen Schließzeitpunkt des Gasinjektors zu kennen. Dadurch können genaue Einblasmengen je nach Betriebssituation des Gasinjektors erreicht werden. Theoretisch ist die Erfassung des Schließzeitpunkts des Gasinjektors durch Verwendung von Sensoren möglich. Dies ist jedoch nur eine bei Prüfständen umsetzbare Lösung. In Praxis ist aus Bauraum- und Kostengründen die Verwendung derartiger Sensorik an einer Ventilnadel nicht möglich. Aufgrund der fehlenden hydraulischen Dämpfung im Vergleich mit Injektoren für flüssige Kraftstoffe kommt es leicht zu sogenannten Schließprellern. Bei derartigen Schließprellern öffnet der Gasinjektor kurzzeitig wieder, sodass eine zusätzliche Gasmenge eingeblasen wird. Dadurch wird die gewünschte einzublasende Gasmenge verändert. Auch sorgen derartige Schließpreller für einen zusätzlichen Verschleiß am Dichtsitz und laute Geräusche, insbesondere, wenn mehrere Schließpreller kurzzeitig nacheinander auftreten.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Schließzeitpunkts eines Gasinjektors mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein Zeitpunkt des Schließens des Gasinjektors sicher erfasst werden kann. Somit ist es möglich, mit Kenntnis des genauen Schließzeitpunkts des Gasinjektors eine gezielte Anpassung von Ansteuerungsparametern des Gasinjektors, beispielsweise eine Ansteuerdauer, durchzuführen. Dadurch kann eine genauere Einblasmenge realisiert werden. Auch können dadurch Schließpreller gezielt reduziert werden.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Gasinjektor ein zweiteiliges Schließelement mit einer Düsennadel und einem an der Düsennadel in Reihe frei beweglich anliegenden Ankerbolzen umfasst. Ein Anker eines Magnetaktors ist mit dem Ankerbolzen fest verbunden, um die Düsennadel zu betätigen. Die Düsennadel gibt dabei ein Dichtsitz an einer Durchgangöffnung frei und verschließt diesen, um Gas einzublasen und die Einblasung zu beenden. Ein Spannungsverlauf des Magnetaktors wird überwacht, um ausgehend von der geöffneten Stellung einen Loslaufzeitpunkt des Ankers für den Schließvorgang zu bestimmen. Dies wird anhand eines lokalen Maximums des Spannungsverlaufs nach einer Beendigung der Bestromung des Magnetaktors bestimmt. Der Schließzeitpunkt der Düsennadel am Dichtsitz wird dabei anhand eines Überschwingers des Spannungsverlaufs nach dem Loslaufzeitpunkt definiert. Somit kann ein exaktes Einblasende des Gasinjektors bestimmt werden und für die weitere Ansteuerung des Gasinjektors verwendet werden.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Der Spannungsverlauf des Magnetaktors weist nach dem lokalen Maximum weiter bevorzugt ein lokales Minimum auf, wobei das lokale Minimum als Punkt einer maximalen Beschleunigung des Schließelements bestimmt wird. Dadurch kann eine Rückstellgeschwindigkeit des Schließelements bestimmt werden und gegebenenfalls Gegenmaßnahmen getroffen werden, falls die Rückstellgeschwindigkeit zu hoch ist, da hohe Rückstellgeschwindigkeiten tendenziell die Gefahr von Schließprellern vergrößern.
Vorzugsweise wird ein erster Überschwinger zeitlich nach dem Minimum als Schließzeitpunkt bestimmt.
Weiter bevorzugt weist der Gasinjektor ein Dämpferkolben auf, um beim Schließvorgang die Schließbewegung des Schließelements vor einem Schließzeitpunkt zu dämpfen. Der Dämpferkolben ist in Reihe mit dem Ankerbolzen angeordnet und der erste Überschwinger des Spannungsverlaufs nach dem Loslaufzeitpunkt des Schließelements wird als Kontakt des Ankerbolzens mit dem Dämpferkolben bestimmt. Dieser Zeitpunkt des Kontakts zwischen Ankerbolzen und Dämpferkolben liegt dabei vor einem endgültigen Schließzeitpunkt der Düsennadel, da die Bewegung der Düsennadel vor dem Einschlag am Dichtsitz gedämpft werden soll. Ein zweiter Überschwinger, zeitlich nach dem ersten Überschwinger, wird als Schließzeitpunkt der Düsennadel am Dichtsitz bestimmt.
Bevorzugt wird weiterhin der Schließzeitpunkt der Düsennadel anhand einer Änderung einer Steigung des Spannungsverlaufs insbesondere nach dem lokalen Minimum, bestimmt. Somit kann eine alternative Bestimmung des Schließzeitpunkts ermöglicht werden und somit eine Redundanz einer Schließzeitbestimmung erreicht werden.
Weiter bevorzugt wird die Änderung der Steigung des Spannungsverlaufs mit einem zeitlichen Versatz zur Bestimmung des Schließzeitpunkts der Düsennadel verwendet. Aufgrund einer Trägheit des Signals, insbesondere in Verbindung mit der Verwendung eines Dämpferkolbens, besteht ein zeitlicher Offset, welcher bevorzugt konstant ist, der bei der Auswertung berücksichtigt wird. Die Signaländerung wird bei Verwendung des Dämpferkolbens nicht durch einen harten Anschlag, sondern durch den gedämpften Kontakt des Schließelements mit dem Dämpferkolben initiiert.
Weiter bevorzugt wird ein Vergleich des erfassten Schließzeitpunkts mit einem gespeicherten Soll-Schließzeitpunkt vorgenommen und bei einer Abweichung eines erfassten-Schließzeitpunkts vom Soll-Schließzeitpunkt erfolgt eine Änderung einer Ansteuerung des Gasinjektors. Vorzugsweise erfolgt die Änderung der Ansteuerung durch eine Änderung einer Ansteuerdauer des Magnetaktors im Betrieb.
Weiter bevorzugt legt ein Dämpferhub, welcher ein Rückstellweg des Schließelements vom ersten Kontakt des Schließelements mit dem Dämpferkolben bis zum Kontakt der Düsennadel am Dichtsitz ist, in einem Bereich von 50 pm bis 250 pm. Vorzugsweise ist ein Überhub des Ankerbolzens, welcher eine Differenz zwischen einem maximalen Hub des Ankerbolzens und einem maximalen Hub der Düsenadel ist, in einem Bereich von 150 pm bis 800 pm.
Bevorzugt ist der Dämpferhub kleiner als der Überhub des Ankerbolzens.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Gasinjektor, eingerichtet zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen
Gasinjektors in einem vollständig geöffneten Zustand,
Figur 2 eine schematische Schnittansicht des Gasinjektors von Figur 1 während des Schließvorgangs des Gasinjektors,
Figur 3 eine schematische Schnittansicht des Gasinjektors von Figur 1 in einem Zustand, in welchem eine Düsennadel an einem Dichtsitz abdichtet,
Figur 4 eine schematische Darstellung von Strom I und Spannung U eines Magnetaktors des Gasinjektors über einen gesamten Öffnungs- und Schließzyklus,
Figur 5 eine schematische Darstellung, welche drei Diagramme von
Strom, Nadelhub und Spannung übereinander zeigt, um das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel zu erläutern und
Figur 6 eine schematische Darstellung des Ankerhubs und der
Spannung im Bereich eines Schließzeitpunkts des Gasinjektors mit und ohne einem Dämpferkolben. Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme der Figuren 1 bis 6 die Erfindung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel im Detail beschrieben.
Figur 1 zeigt schematisch einen Gasinjektor eingerichtet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Der Gasinjektor 1 umfasst ein zweiteiliges Schließelement 2. Das Schließelement 2 umfasst eine Düsennadel 20 und ein Ankerbolzen 21. Die Düsennadel 20 dichtet an einem Dichtsitz 7 an einem Gehäusebauteil 70 ab. Der Ankerbolzen 21 ist fest mit einem Anker 30 eines Magnetaktors 3 verbunden.
Der Magnetaktor 3 umfasst ferner eine Spule 31 und ein magnetisches Rückschlusselement 32.
Der Gasinjektor 1 weist ein Gehäuse 9 auf, in welchem die Bauteile des Gasinjektors aufgenommen sind.
Die Düsennadel 20 und der Ankerbolzen 21 sind in einer Axialrichtung X-X des Gasinjektors 1 in Reihe frei beweglich angeordnet. Hierbei liegt der Ankerbolzen 21 lose an der Düsennadel 20 an.
Die Düsennadel 20 wird mittels eines ersten Rückstellelements 5, welches zwischen dem Gehäusebauteil 70 und einem Federteller an der Düsennadel 20 angeordnet ist, aus der offenen Stellung in die geschlossene Stellung zurückgestellt.
Der Gasinjektor 1 umfasst ferner einen Dämpferkolben 4, welcher an einem mit dem Gehäuse 9 verbundenen, ortsfesten Führungsbauteil 40 fest verbunden ist.
Eine Gasströmung 10 verläuft durch den Innenbereich des Gasinjektors 1, wobei im Führungsbauteil 40 und im Anker 30 entsprechende Durchgangsöffnungen vorgesehen sind. Figur 1 zeigt dabei den vollständig geöffneten Zustand des Gasinjektors, bei dem die Düsennadel 20 vom Dichtsitz 7 abgehoben ist und eine Durchgangöffnung 70 vollständig freigibt. Der Gasinjektor 1 dieses Ausführungsbeispiels ist ein nach außen öffnender Gasinjektor. Ausgehend von dem in Figur 1 gezeigten vollständig geöffneten Zustand wird zu Beendigung der Einblasung eine Bestromung des Magnetaktors 3 unterbrochen. Dadurch bewegt sich die Düsennadel 2 und der lose an der Düsennadel 20 angeordnete Ankerbolzen 21 aufgrund der Rückstellkraft des Rückstellelements 5 in Richtung des Pfeils A (vergleiche Figur 1).
Im weiteren Verlauf des Schließvorgangs kommt der Ankerbolzen 21 mit dem Dämpferkolben 4, welcher mittels eines zweiten Rückstellelements 6 in die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Position gedrückt wird, in Kontakt. Hierbei hat sich der Anker 30 von einem Hubanschlag 8, an welchem der Anker bei vollständig geöffnetem Gasinjektor anliegt, entfernt. Dies ist in Figur 2 durch den Pfeil B angedeutet. Da in dem in Figur 2 gezeigten Zustand immer noch eine Teilöffnung des Gasinjektors vorliegt, wird weiterhin Gas in den Brennraum 11 eingeblasen.
Figur 3 zeigt den vollständig geschlossenen Zustand des Gasinjektors, bei dem die Düsennadel 20 am Dichtsitz 7 abdichtet. Hierdurch wird kein Gas mehr in den Brennraum 11 eingeblasen. Da aufgrund der Bewegungsgeschwindigkeit der Düsennadel 20 und des Ankerbolzens 21 während des Schließvorgangs der Ankerbolzen 21 sich nach dem Erreichen des Dichtsitzes durch die Düsennadel 20 weiterbewegt, ergibt sich nach einem Erstkontakt C (vergleiche Figur 2) zwischen dem Ankerbolzen 21 und dem Dämpferkolben 4 eine Weiterbewegung des Ankerbolzens 21 und des Dämpferkolbens 4, was in Figur 3 durch den Pfeil D angedeutet ist. Hierdurch erfolgt eine Dämpfung des Ankerbolzens und des Ankers 30, was signifikant zur Reduzierung von Schließprellern beiträgt.
Um nun möglichst genaue Einblasmengen während eines Einblasvorgangs zu realisieren, wird nun das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Detektion eines Schließzeitpunkts der Düsennadel 20 sehr genau erfolgen. Insbesondere können beim Schließvorgang des Gasinjektors jegliche Änderungen an einer Ventildynamik, bei der mögliche Einflussgrößen beispielsweise ein Zulaufdruck des einzublasenden Gases, ein Zylinderdruck im Brennraum, und/oder eine auftretende Reibung sind, durch das erfindungsgemäße Verfahren erkannt und eine möglicherweise daraus resultierende Mengenänderung einer Einblasmenge durch eine gezielte Anpassung von Ansteuerungsparametern, insbesondere einer Ansteuerdauer des Magnetaktors, kompensiert werden. Das Verfahren zur Bestimmung eines Schließzeitpunkts des Gasinjektors 1 wird insbesondere unter Bezugnahme auf die Figuren 4 bis 6 beschrieben.
Zur Bestimmung des Schließzeitpunkts wird ein Spannungsverlauf G über die Zeit t während eines Einblaszyklus überwacht. In der schematischen Darstellung von Figur 4 ist die Spannung U über der Zeit t sowie entsprechend ein Strom I über der Zeit t während eines Einblaszyklus dargestellt. Zum Zeitpunkt tO wird eine Bestromung des Magnetaktors 3 beendet, wodurch die Spannung entsprechend schlagartig abfällt und dann ohne Bewegung des Schließelements 2 theoretisch exponentiell ansteigt, was in Figur 4 durch die gestrichelte Linie G‘ dargestellt ist. In Praxis verläuft das Spannungssignal während des Schließvorgangs infolge der durch die Hubbewegung induzierten Spannung wie in der durchgezogenen Linie G in Figur 4.
Figur 5 zeigt nochmals den Spannungsverlauf G im Bereich des Vorgangs des Schließens des Gasinjektors, einen Nadelhub H und den Strom I über der Zeit t.
Wie in Figur 5 aus der Kurve N für die Nadelschließbewegung ersichtlich ist, beginnt aufgrund der Trägheit der Schließvorgang erst etwas nach dem Zeitpunkt tO, in welchem die Bestromung des Magnetaktors 3 beendet wird. Die Düsennadel 20 ist hierbei zum Zeitpunkt t1 am Dichtsitz 7 angelangt und beendet somit die Einblasung. Mit N1 , N2 und N3 sind drei Schließpreller der Düsennadel 20 nach dem Schließzeitpunt schematisch dargestellt.
Der Spannungsverlauf G weist nach dem Beenden der Bestromung des Magnetaktors 3 ein lokales Maximum M1 auf, welches zeitlich ein lokalen Minimum M2 folgt. Beim lokalen Minimum M2 hat das Schließelement 2 seine maximale Beschleunigung beim Rückstellvorgang erreicht.
Wie in Figur 6 gezeigt, ermöglicht die Überwachung des Spannungsverlaufs G die Bestimmung des Schließzeitpunkts der Düsennadel 20 am Dichtsitz 7 anhand eines ersten Überschwingers 51 des Spannungsverlaufs G nach dem Loslaufzeitpunkt.
Durch das Vorhandensein des Dämpferkolbens 4 kann auch ein Erstkontakt C aus dem Spannungsverlauf G erfasst werden (vergleiche Figur 5). Da sich beim Schließen des Gasinjektors der Ankerbolzen 21 von der Düsennadel 20 löst, sobald die Düsennadel 20 den Dichtsitz 7 erreicht, ergibt sich ein Überhub 13 (siehe Figur 3). Aufgrund dieses Überhubs 13 bewegt sich der Ankerbolzen 21 noch weiter, jedoch entfällt die Beschleunigung durch das erste Rückstellelement 5 vollständig. Dies führt zu einer sprunghaften Geschwindigkeitsänderung des Ankerbolzens 21 , welche am Spannungsverlauf G erfasst werden kann. Dies ist in Figur 6 durch den Überschwinger 52 angedeutet.
Somit bildet im zeitlichen Ablauf der erste Überschwinger 52 den Erstkontakt und der zweite Überschwinger 51 des Schließzeitpunkts t1.
Da der Überschwinger 52 aufgrund des Erstkontakts zwischen dem Ankerbolzen 21 und dem Dämpferkolben 4, welcher vor dem Erreichen des Dichtsitzes 7 erreicht wird, zuerst auftritt, kann der Überschwinger 51 für das Erreichen des Dichtsitzes 7 am Spannungsverlauf G teilweise nicht immer sicher erfasst werden, da der Überschwinger 52 gegebenenfalls noch nicht vollständig abgeklungen ist. In diesem Fall kann als Alternative eine Steigungsänderung des Spannungsverlaufs G zwischen einer ersten Steigung S1 und einer zweiten Steigung S2 zusätzlich zur Erfassung des Schließzeitpunkts hinzugenommen werden. Die Steigungsänderung hat jedoch gegebenenfalls aufgrund einer Trägheit eines Signals einen kleinen, konstanten zeitlichen Offset T zwischen dem Zeitpunkt t1 des Nadelschließens und dem Zeitpunkt tT, der durch die Steigungsänderung erfasst wird. Dieser Offset T wird bei der Bestimmung des Schließzeitpunkts berücksichtigt (vergleiche Figuren 5 und 6). In Figur 6 ist auch der Hub des Ankerbolzens Ah dargestellt.
Wie aus Figur 5 deutlich wird, sind die Nadelschließbewegung N und entsprechend die Überschwinger 51 , 52 beim Spannungsverlauf G gut erkennbar. Somit können die beiden Zeitpunkte des Erstkontakts C der Düsennadel 20 mit dem Ankerbolzen 21 und des Schließens der Düsennadel 20 am Dichtsitz 7 sicher erfasst werden. Bei einer Abweichung des Schließzeitpunkts von einem Soll-Schließzeitpunkt können das entsprechende Gegenmaßnahmen bei der Ansteuerung des Gasinjektors, beispielsweise eine Anpassung einer Ansteuerdauer des Magnetaktors, korrigiert werden.
In Figur 6 ist in gestrichelten Linien G‘ auch die Bestimmung eines
Schließzeitpunkts eines Gasinjektors ohne ein Dämpferelement dargestellt. Wie im Spannungsdiagramm über der Zeit t von Figur 6 ersichtlich ist, ist bei Spannungsverlauf G der erste Überschwinger 51 ‘II nach dem lokalen Maximum M1 und dem lokalen Minimum M2 dargestellt. Entsprechend ist im Diagramm des Nadelhubs H in gestrichelter Linie die Nadelschließbewegung N‘ dargestellt, welche dann zum Zeitpunkt t1 ‘durch Schließen der Düsennadel am Dichtsitz 7 beendet ist.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Bestimmung eines Schließzeitpunkts eines Gasinjektors (1), welcher ein zweiteiliges Schließelement (2) mit einer Düsennadel (20) und einem an der Düsennadel (20) frei beweglich anliegenden Ankerbolzen (21) umfasst,
• wobei ein Anker (30) eines Magnetaktors (3) mit dem Ankerbolzen (21) fest verbunden ist, um die Düsennadel (20) zu betätigen,
• wobei die Düsennadel (20) an einem Dichtsitz (7) eine Durchgangsöffnung (70) freigibt und verschließt, um Gas einzublasen,
• wobei ein Spannungsverlauf (G) des Magnetaktors (3) überwacht wird, um ausgehend von einer geöffneten Stellung des Gasinjektors (1) einen Loslaufzeitpunkt des Ankers (30) anhand eines lokalen Maximums (M1) des Spannungsverlaufs (G) nach Beendigung einer Bestromung des Magnetaktors (3) zu bestimmen und
• wobei der Schließzeitpunkt der Düsennadel (20) am Dichtsitz (7) anhand eines Überschwingers (51) des Spannungsverlaufs (G) nach dem Loslaufzeitpunkt bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Spannungsverlauf (G) nach dem lokalen Maximum (M1) ein lokales Minimum (M2) aufweist, wobei das lokale Minimum (M2) als Punkt einer maximalen Beschleunigung des Schließelements (2) bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei ein erster Überschwinger zeitlich nach dem Minimum (M2) als Schließzeitpunkt bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Gasinjektor (1) ferner einen Dämpferkolben (4) aufweist, um beim Schließvorgang die Schließbewegung des Schließelements (2) zu dämpfen, wobei der Dämpferkolben (4) in Reihe mit dem Ankerbolzen (21) angeordnet ist und wobei ein erster Überschwinger (52) des Spannungsverlaufs (G) nach dem Loslaufzeitpunkt des Schließelements (2) als Kontakt des Ankerbolzens (21) mit dem Dämpferkolben (4) bestimmt wird und ein zweiter Überschwinger (51) zeitlich nach dem ersten Überschwinger (52) als Schließzeitpunkt der Düsennadel (20) am Dichtsitz (7) bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schließzeitpunkt der Düsennadel (20) auch anhand einer Änderung einer Steigung (S1 , S2) des Spannungsverlaufs (G) bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Änderung der Steigung (S1 , S2) mit einem zeitlichen Versatz (T) zur Bestimmung des Schließzeitpunkts der Düsennadel (20) verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Vergleich des erfassten Schließzeitpunkts mit einem gespeicherten Soll-Schließzeitpunkt vorgenommen wird und bei einer Abweichung des erfassten Schließzeitpunkts vom Soll-Schließzeitpunkt eine Änderung einer Ansteuerung des Gasinjektors (1) erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Änderung der Ansteuerung des Gasinjektors (1) durch eine Änderung einer Ansteuerdauer des Magnetaktors (3) ausgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei ein Dämpferhub, der ein Rückstellweg des Schließelements von einem ersten Kontakt mit dem Dämpferkolben (4) bis zum Kontakt der Düsennadel (20) am Dichtsitz (7) ist, kleiner ist als ein Überhub des Ankerbolzens (21), welcher eine Differenz zwischen dem maximalen Hub des Ankerbolzens (21) und einen maximalen Hub der Düsennadel (20), welcher die Bewegung des Ankerbolzens (21) nach Schließen des Gasinjektors (1) am Dichtsitz (7) ist, ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Dämpferhub ungefähr ein Drittel des Überhubs ist.
11 . Gasinjektor (1), eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche.
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