WO2004005687A1 - Verfahren zur ansteuerung einer fluid-dosiervorrichtung und common-rail-injektor - Google Patents

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WO2004005687A1
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opening force
force
solenoid valve
opening
acceleration voltage
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PCT/DE2003/002004
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Lorenz Zerle
Holger Rapp
Matthias Horn
Norbert Lampl
Andreas Rettich
Thomas-Christian Hofmann
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a fluid metering device and a common rail injector according to the preambles of independent claims 1 and 9.
  • US 5,936,827 discloses a device for controlling at least one electromagnetic consumer, in particular a solenoid valve for controlling the fuel metering in an internal combustion engine, in which the solenoid valve is controlled with a constant starting current during an opening phase. This control takes place without taking into account a fuel pressure on the solenoid valve.
  • a solenoid valve for injectors of injection systems for internal combustion engines in which an electromagnetic opening force acts on an armature of the solenoid valve, through which the solenoid valve is opened.
  • the opening is supported, for example, in a common rail injector by a force corresponding to a rail pressure, and takes place against a closing force, for example a spring force.
  • a total opening force which is composed of all closing and opening forces, is therefore dependent on the rail pressure in a common rail injector, so that the total opening force increases with increasing rail pressure.
  • the invention is based on the technical problem of providing a method for controlling a fluid metering device, in particular a common rail injector or the like, with a closing device, in particular a solenoid valve, and a common rail injector, in which the influence a fluid pressure, in particular the rail pressure, is reduced to the total opening force in such a way that the accuracy of, in particular, a valve movement or a valve opening duration is improved over the entire fluid pressure range, that is to say in particular at high fluid pressures, and thus a fluid metering, in particular a fuel metering, at any fluid pressure with great accuracy.
  • a force that opens the closing device is reduced with increasing fluid pressure such that the total opening force is essentially constant over the entire pressure range during an opening phase.
  • the method according to the invention for controlling a fluid metering device, in particular a common rail injector, with a closing device, in particular a solenoid valve for controlling the fuel metering in an internal combustion engine provides that at least a first opening force which causes the closing device to open depends on the fluid pressure applied to the fluid metering device is changed. This ensures that the influence of the fluid pressure on the total opening force is minimized. In addition, it is very advantageous here that the total opening force and thus the opening speed when the closing device is opened can be set much more precisely and thus the fluid metering is significantly improved.
  • At least one operating variable of the closing device is determined experimentally by the manufacturer, for example, and, for example, in one Storage unit stored in the form of a characteristic curve.
  • an electromagnetically operated locking device with an armature it is particularly advantageous to change a starting current that is already used for the control and / or an acceleration voltage that causes an accelerated increase in the starting current to vary the at least one first opening force, for example by means of a software control.
  • 1 shows schematically a solenoid valve of a common rail injector, in which the method making use of the invention is used
  • 2a schematically shows the course of an overall opening force acting on the solenoid valve according to FIG. 1 over a rail pressure at a constant electromagnetic first opening force
  • FIG. 3 shows schematically the relationship between the starting current / acceleration voltage and the rail pressure when the solenoid valve shown in FIG. 1 is actuated
  • FIG. 4 shows schematically the time course of an injector current when the solenoid valve shown in FIG. 1 is actuated with different starting currents depending on the rail pressure in a first exemplary embodiment
  • FIG. 6 shows schematically the course of the injector current and the voltage when driving the solenoid valve shown in FIG. 1 according to a third exemplary embodiment, in which the starting current or the acceleration voltage are limited depending on the respective rail pressure, and
  • FIG. 7 schematically the time course of an injection quantity of the common rail injector with the solenoid valve according to FIG. 1 in comparison with the course of the injection quantity in a known common rail injector.
  • the method according to the invention is explained below with reference to a solenoid valve 15 shown in FIG. 1 of a common rail injector of an internal combustion engine in a motor vehicle that realizes a fluid metering device.
  • the method is neither restricted to the solenoid valve 15 nor to a specific common rail injector. Rather, the method can be carried out with different locking devices of different common rail injectors, even outside of motor vehicles.
  • an outlet throttle 13 is closed by a ball 41 of the solenoid valve 15. This is done indirectly via an armature 43, a push rod 44 connected to it and a first valve spring 45, in that the ball 41 is pressed into a ball seat 47 of a housing 29 of the solenoid valve 15.
  • a multi-piece anchor (not shown) can also be provided.
  • a second valve spring 57 is arranged between the ball seat 47 and the armature 43 and exerts a force counteracting the first valve spring 45 on the armature 43 via an intermediate ring 59.
  • the intermediate ring 59 is displaceable in the direction of the longitudinal axis of the armature 43 up to a first stroke stop 61.
  • 1 shows an embodiment in which the intermediate ring 59 is centered by means of a recess 63 through the first stroke stop 61.
  • a spring force F F described in connection with FIGS. 2a and 2b, with which the ball 41 is pressed into the ball seat 47 in the illustrated operating state of the solenoid valve 15, is the difference in the forces of the first valve spring 45 and the second valve spring 57.
  • the solenoid valve 49 of the solenoid valve 15 described here as an example is controlled by a control unit 110 with an injector current I mj the size of a pre-injection current.
  • the force of the electromagnet 49 acting on the armature 43 is dimensioned such that it exceeds the spring force Fp acting on the armature 43.
  • the armature 43 moves in the direction of the electromagnet 49 until the intermediate ring 59 rests on the first stroke stop 61.
  • the entire force of the first valve spring 45 acts counter to the force exerted on the armature 43 by the electromagnet 15.
  • the force of the first valve spring 45 is greater than the force of the electromagnet 15 when the pre-injection current required for the pre-injection flows through its coil.
  • the armature 43 therefore only opens during the pre-injection until the intermediate ring 59 bears against the first stroke stop 61; this stroke corresponds to a distance labeled 65.
  • the first stroke stop 61 is understood in connection with the present invention that after reaching a certain stroke of the armature 43, the second valve spring 57 no longer acts on the armature 43 with its spring force.
  • fuel can flow through a drain channel 12 and the outlet throttle 13 arranged therein from a valve control chamber 11 into an overlying cavity 51, and via a fuel return 17 to the fuel tank, not shown, so that the pressure in the valve control chamber 11 drops and one (Not shown) nozzle is opened with a nozzle needle of the common rail injector in a conventional manner.
  • a main injection is now triggered in that the electromagnet 49 of the solenoid valve 15 is controlled by the control unit 110 with the injector current Ij nj of the size of a starting current U described below in connection with FIGS. 3 to 6, which is greater than the pre-injection current.
  • the force of the electromagnet 49 acting on the armature 43 also exceeds the force of the first valve spring 45 acting on the armature 43, so that the armature 43 opens until a second stroke stop 67 is reached.
  • the armature 43 and the ball 41 are pressed by the force of the first valve spring 45 in the direction of the ball seat 47 and the ball 41 closes the flow restrictor 13.
  • the second valve spring 57 reduces as soon as the stroke 65 falls below, the acceleration of the armature 43 and thus reduces the wear of the ball seat 47 and the ball 41st
  • a booster capacitor 120 serves as the voltage source for the electromagnet 49, which previously - as described, for example, in US Pat. No. 5,936,827 - connects to one, further below in connection with FIGS. 3, 5 and 6 described acceleration voltage Uc, for example, to a value between 48 V and 75 V, which is significantly greater than a supply voltage, which is, for example, 12 V.
  • the poles of the booster capacitor 120 are connected to the control unit 110, which in turn is connected to the electromagnet 49 for driving it.
  • the acceleration voltage Uc accelerates the injector current Ij nj to a value I A , which is between 18 A and 20 A, for example, during the main injection.
  • the total opening force F ges is composed of a force acting on the armature 43 first opening force F like the electromagnet 49, the hydraulic second opening force F ra, ⁇ , and the closing spring force Fp together.
  • the forces F mag , F ra ⁇ ⁇ and / or Fp can be constant, but also variable and depend, for example, on an opening degree of the solenoid valve 15.
  • other forces or pressures influencing the opening of the solenoid valve 15, such as a frictional force which effects damping when the solenoid valve opens, can also be taken into account here.
  • the magnetic first opening force F may change depending on the rail pressure P ra ii.
  • the total opening force F tot must be greater than the minimum opening force F min to open the solenoid valve 15 quickly, but still be less than the limit value F max so that the armature 43 does not rebound back to the second stroke stop 67 (FIG. 1).
  • the change in the magnetic force F may depend on the rail pressure P ra , ⁇ in the case of a main injection, for example, by a variation of the starting current I A shown in FIG. 3.
  • the starting current I A is reduced.
  • the starting current I A or the increase in the current up to the starting current I A can also be changed by a variation of the acceleration voltage U c shown in FIG. 3.
  • the pre-injection current for controlling the solenoid valve 15 during the pre-injection and / or the holding current I H can also be varied here.
  • the change in the pre-injection flow has the advantage that the pre-injection quantities can be controlled precisely, which avoids excessive pre-injection quantities.
  • a pre-injection can also be carried out with the same starting current I A; which is also used for a main injection.
  • the rail pressure P ⁇ rai By increasing the rail pressure P ⁇ rai the attracting current I A and / or the acceleration voltage U, and thus the magnetic opening force F may be decreased by reducing the influence of the rail pressure P ⁇ rai on the total opening force F ges.
  • the total opening force F ges takes a value between the minimum opening force F m j n and the threshold value F max (see Fig. 2b).
  • the change in the starting current I A and / or the acceleration voltage U c takes place, for example, in software in the control unit 110, which is connected to the electromagnet 49, the dependence on the rail pressure P ra ji, for example, in the form of a characteristic curve in a storage unit 130, for example Is part of the control unit 110, is stored.
  • the rail pressure P rai ⁇ is determined in a manner known per se using a pressure sensor 100.
  • the pressure sensor 100 is arranged in a high-pressure fuel reservoir 140 and is connected to the control unit 110 for transmitting the rail pressure P ra ji.
  • the fuel accumulator 140 is connected to the inlet throttle 9 of the common rail injector via a high pressure line 150.
  • the corresponding values for the starting current I A and / or the acceleration voltage Uc are then taken from the respective characteristic curve.
  • the pressure sensor 100 can also be arranged at another point in an area to which the rail pressure P ra , ⁇ is applied.
  • the rail pressure P ra , ⁇ can also be determined in a different way from a characteristic variable characterizing the rail pressure P ra , ⁇ .
  • the storage unit 130 can also be arranged elsewhere and has a connection to the control unit 110. It does not have to be part of the control unit 110.
  • the time profile of the injector current I inj for driving the electromagnet 49 is shown.
  • the injector current I inj for controlling the solenoid valve 15 is increased.
  • the injector current I mj is set to a value I c which is predetermined by the applied acceleration voltage Uc described in connection with FIG. 3.
  • a phase II of the attracting current I is controlled so that the solenoid valve 15 shown in FIG. 1 opens against the closing spring force F F, that is, the total opening force F ges between the minimum opening force F mm and the limit value F max is.
  • the corresponding starting current I A is taken from the characteristic curve mentioned above.
  • the curves Ai, Bi, Ci and Di represent an example of the current profile at a different rail pressure P ra ⁇ l , the rail pressure P ra , ⁇ increasing from curve Ai to curve DT in the direction of the arrow P ra ⁇ ⁇ .
  • the injector current I mj is reduced in phase III to the lower value of the holding current I H , which is intended to keep the solenoid valve 15 open during a phase JN.
  • the acceleration voltage U c is also varied in a second exemplary embodiment of the method, which is explained by way of example in connection with FIG. 5, in addition to the variation of the starting current I A.
  • the lower half of FIG. 5 shows the time profile of the acceleration voltage Uc during phases I to IN. 5, those elements which are identical to those of the first exemplary embodiment described in FIG. 4 are provided with the same reference numerals, so that reference is made in full to the description of the explanations relating to the first exemplary embodiment.
  • an initial value U max of the acceleration voltage Uc is also varied in phase I as a function of the rail pressure P ra ; ⁇ .
  • the curve family Au to Du shown in FIG. 5 represents the course of the acceleration voltage Uc for increasing rail pressure (arrow P ra ; ⁇ ).
  • the variation of the acceleration voltage Uc also in phases II - IV results from the respective variation of the initial value U max of the acceleration voltage Uc at the beginning of phase I and from the variation of the starting current I A.
  • the increase in injector current Ij nj when a predefinable current threshold or voltage threshold is reached which is preferably identical to the required starting current I A or the required acceleration voltage Uc , can be terminated.
  • the initial value U max of the acceleration voltage Uc in phase I is not varied here, but is initially set to a maximum value which is dependent on the capacity of the booster capacitor 120 and the required rate of increase of the injector current Ii ⁇ j , In this way, a rapid increase in the injector current Ij nj in phase I is achieved by the acceleration voltage Uc.
  • the corresponding current threshold is reached, in particular the starting current I A dependent on the rail pressure P ra ⁇ , shown in FIG.
  • the booster capacitor 120 does not discharge completely.
  • the partial discharge of the booster capacitor 120 results in different courses of the acceleration voltage Uc in phases II and III.
  • the increase in injector current I, nj during phase I is not automatically caused by the discharge of the booster -Condenser 120 ended up to the supply voltage of the vehicle electrical system.
  • the invention is also not limited to use with solenoid valves (15) in common rail injectors, it can be used wherever mechanical Fluid metering devices, for example also hydraulically controllable valves, are to be controlled against a force with a discrete or continuous opening function.

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Abstract

Um ein Verfahren zur Ansteuerung einer Fluid-Dosiervorrichtung mit einer Schliesseinrichtung dahingehend zu verbessern, dass ein Einfluss eines Fluiddruckes (Prail) auf eine Gesamtöffnungskraft (Fges) so verringert wird, dass über den gesamten Fluiddruckbereich, also insbesondere bei grossen Fluiddrücken (Prail), die Genauigkeit der Ansteuerung bzw. einer Ansteuerdauer verbessert wird und so eine Fluidzumessung bei jedem Fluiddruck (Prail) mit grosser Genauigkeit ermöglicht wird, wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine erste, die Öffnung der Schliesseinrichtung bewirkende Öffnungskraft (Fmag) abhängig vom an der Dosiervorrichtung anliegenden Fluiddruck (Prail) verändert wird.

Description

Verfahren zur Ansteuerung einer Fluid-Dosiervorrichtung und Common-Rail- Injektor
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Fluid-Dosiervorrichtung sowie einen Common-Rail-Injektor gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche 1 und 9.
Stand der Technik
Die US 5.936.827 offenbart eine Vorrichtung zur Ansteuerung wenigstens eines elektromagnetischen Verbrauchers, insbesondere eines Magnetventils zur Steuerung der Kraft- stoffzumessung in einer Brennkraftmaschine, bei der das Magnetventil während einer Öffnungsphase mit einem konstanten Anzugsstrom angesteuert wird. Diese Ansteuerung erfolgt ohne Berücksichtigung eines Kraftstoffdrucks auf das Magnetventil.
Aus der WO 01/11221 AI ist ein Magnetventil für Injektoren von Einspritzsystemen für Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem eine elektromagnetische Öffnungskraft auf einen Anker des Magnetventils wirkt, durch welche das Magnetventil geöffnet wird. Die Öffnung wird beispielsweise in einem Common-Rail-Injektor unterstützt durch eine einem Raildruck entsprechende Kraft, und erfolgt entgegen einer schließenden Kraft, beispielsweise einer Federkraft. Eine Gesamtöffnungskraft, die sich aus allen schließenden und öffnenden Kräften zusammensetzt, ist bei einem Common-Rail-Injektor daher abhängig vom Raildruck, so daß sich die Gesamtöffnungskraft mit zunehmendem Raildruck vergrößert. Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt nun das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Ansteuerung einer Fluid-Dosiervorrichtung, insbesondere eines Common-Rail-Injektors oder dergleichen, mit einer Schließeinrichtung, insbesondere einem Magnetventil, und einen Common-Rail-Injektor zu vermitteln, bei dem der Einfluß eines Fluiddruckes, insbesondere des Raildrucks, auf die Gesamtöffnungskraft so verringert wird, daß über den gesamten Fluid-Druckbereich, also insbesondere bei großen Fluid-Drücken, die Genauigkeit insbesondere einer Ventilbewegung bzw. einer Ventilöffnungsdauer verbessert wird und so eine Fluidzumessung, insbesondere eine Kraftstoffzumessung, bei jedem Fluid-Druck mit großer Genauigkeit ermöglicht wird.
Die Erfindung löst dieses Problem mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Gemäß der Erfindung wird eine die Schließeinrichtung öffnende Kraft mit steigendem Fluiddruck so verringert, daß die Gesamtöffnungskraft während einer Öffnungsphase über den gesamten Druckbereich im wesentlichen konstant ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung einer Fluid-Dosiervorrichtung, insbesondere eines Common-Rail-Injektors, mit einer Schließeinrichtung, insbesondere einem Magnetventil zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in einer Brennkraftmaschine, sieht vor, daß wenigstens eine erste, die Öffnung der Schließeinrichtung bewirkende Öffnungskraft abhängig vom an der Fluid-Dosiervorrichtung anliegenden Fluiddruck verändert wird. Hierdurch wird erreicht, daß der Einfluß des Fluiddrucks auf die Gesamtöffnungskraft minimiert wird. Darüber hinaus ist hierbei sehr vorteilhaft, daß die Gesamtöffnungskraft und damit die Öffnungsgeschwindigkeit bei der Öffnung der Schließvorrichtung deutlich genauer einstellbar sind und somit die Fluidzumessung deutlich verbessert wird. Außerdem wird auch bei großen Fluiddrücken verhindert, daß die Gesamtöffnungskraft zu groß wird und beispielsweise zu einem Prellen des Ankers eines als Schließeinrichtung verwendeten Magnetventils an seinem oberen Hubanschlag und somit zu einer Verringerung der Einspritzmenge führt. Um die benötigte Änderung der ersten Öffnungskraft nicht bei jeder Durchführung des Verfahrens neu ermitteln zu müssen, wird wenigstens eine Betriebsgröße der Schließein- richtung, durch welche die wenigstens eine erste Öffnungskraft veränderbar ist, abhängig von dem Fluiddruck, beispielsweise herstellerseitig experimentell ermittelt und beispielsweise in einer Speichereinheit in Form einer Kennlinie gespeichert.
Besonders vorteilhaft lassen sich bei einer elektromagnetisch betriebenen Schließeinrichtung mit einem Anker ein ohnehin zur Ansteuerung verwendeter Anzugsstrom und/oder eine Beschleunigungsspannung, die einen beschleunigten Anstieg des Anzugstroms bewirkt, zum Variieren der wenigstens einen ersten Öffnungskraft, beispielsweise durch eine softwaremäßige Ansteuerung, verändern.
Um insbesondere bei dem Common-Rail-Injektor den Einfluß des Raildrucks auf eine die Öffnung des Magnetventils bewirkende Gesamtöffnungskraft zu kompensieren, ist es besonders vorteilhaft, die wenigstens eine erste Öffnungskraft abhängig von dem Raildruck zu verändern. Dies hat den großen Vorteil, daß keine zusätzlichen Steuergrößen erforderlich sind, da der Raildruck ohnehin in einem Steuergerät, mit dem der Common-Rail-Injektor gesteuert wird, vorliegt, und darüber hinaus auch keine weiteren Bauteile erforderlich sind.
Zeichnungen
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 : schematisch ein Magnetventil eines Common-Rail-Injektors, bei dem das von der Erfindung Gebrauch machende Verfahren zum Einsatz kommt, Fig. 2a: schematisch den Verlauf einer auf das Magnetventil gemäß Fig. 1 wirkenden Gesamtöffungskraft über einem Raildruck bei einer konstanten elektromagnetischen ersten Öffnungskraft,
Fig. 2b: schematisch den Verlauf der auf das Magnetventil gemäß Fig. 1 wirkenden
Gesamtöffungskraft über dem Raildruck bei variierender elektromagnetischer erster Öffnungskraft,
Fig. 3: schematisch den Zusammenhang zwischen Anzugsstrom/Beschleunigungsspannung und dem Raildruck bei einer Ansteuerung des in Fig. 1 dargestellten Magnetventils,
Fig. 4: schematisch den zeitlichen Verlauf eines Injektorstroms beim Ansteuern des in Fig. 1 dargestellten Magnetventils mit vom jeweiligen Raildruck abhängigen unterschiedlichen Anzugsströmen bei einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 5: schematisch gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel den Verlauf des Injektorstroms und einer Spannung beim Ansteuern des in Fig. 1 dargestellten Magnetventils mit vom jeweiligen Raildruck abhängigen Variationen des Anzugsstroms bzw. der Beschleungigungsspannung,
Fig. 6: schematisch den Verlauf des Injektorstroms und der Spannung beim Ansteuern des in Fig. 1 dargestellten Magnetventils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem abhängig vom jeweiligen Raildruck der Anzugsstrom bzw. die Beschleunigungsspannung begrenzt werden, und
Fig. 7: schematisch den zeitlichen Verlauf einer Einspritzmenge des Common-Rail- Injektors mit dem Magnetventil gemäß Fig. 1 im Vergleich mit dem Verlauf der Einspritzmenge bei einem an sich bekannten Common-Rail- Injektor. Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines in Figur 1 dargestellten Magnetventils 15 eines eine Fluid-Dosiervorrichtung realisierenden Common-Rail- Injektors einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug erläutert. Es versteht sich jedoch, daß das Verfahren weder auf das Magnetventil 15 noch auf einen bestimmten Common-Rail-Injektor beschränkt ist. Das Verfahren kann vielmehr bei unterschiedlichen Schließeinrichtungen unterschiedlicher Common-Rail-Injektoren, auch außerhalb von Kraftfahrzeugen, durchgeführt werden.
Zwischen Kraftstoffeinspritzungen wird eine Ablaufdrossel 13 durch eine Kugel 41 des Magnetventils 15 verschlossen. Dies geschieht mittelbar über einen Anker 43, eine mit diesem verbundene Druckstange 44 und eine erste Ventilfeder 45, indem die Kugel 41 in einen Kugelsitz 47 eines Gehäuses 29 des Magnetventils 15 gepreßt wird. Statt des gezeigten einteiligen Ankers 43 kann auch ein (nicht dargestellter) mehrteiliger Anker vorgesehen sein. Zwischen dem Kugelsitz 47 und dem Anker 43 ist eine zweite Ventilfeder 57 angeordnet, die über einen Zwischenring 59 eine der ersten Ventilfeder 45 entgegenwirkende Kraft auf den Anker 43 ausübt.
Der Zwischenring 59 ist in Richtung der Längsachse des Ankers 43 bis zu einem ersten Hubanschlag 61 verschiebbar. In Fig. 1 ist eine Ausführung dargestellt, bei der der Zwischenring 59 mittels einer Ausnehmung 63 durch den ersten Hubanschlag 61 zentriert ist. Eine, in Verbindung mit Fig. 2a und 2b beschriebene, Federkraft FF, mit der die Kugel 41 in dem dargestellten Betriebszustand des Magnetventils 15 in den Kugelsitz 47 gepreßt wird, ist die Differenz der Kräfte der ersten Ventilfeder 45 und der zweiten Ventilfeder 57.
Um eine Voreinspritzung auszulösen, wird beim hier beispielhaft beschriebenen Magnetventil 15 dessen Elektromagnet 49 von einer Steuereinheit 110 mit einem Injektorstrom Imj von der Größe eines Voreinspritzstroms angesteuert. Die dadurch auf den Anker 43 wirkende Kraft des Elektromagneten 49 ist so bemessen, daß sie die auf den Anker 43 wirkende Federkraft Fp übersteigt. Infolge dessen bewegt sich der Anker 43 in Richtung des Elektromagneten 49 bis der Zwischenring 59 auf dem ersten Hubanschlag 61 aufliegt. Sobald der erste Hubanschlag 61 die Kraft der zweiten Ventilfeder 57 aufnimmt, wirkt die ganze Kraft der ersten Ventilfeder 45 entgegen der vom Elektromagneten 15 auf den Anker 43 ausgeübten Kraft. Die Kraft der ersten Ventilfeder 45 ist größer als die Kraft des Elektromagneten 15, wenn durch dessen Spule der zur Voreinspritzung benötigte Voreinspritzstrom fließt. Deshalb öffnet der Anker 43 bei der Voreinspritzung nur bis der Zwischenring 59 an dem ersten Hubanschlag 61 anliegt; dieser Hub entspricht einer mit 65 bezeichneten Strecke. Unter dem ersten Hubanschlag 61 wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verstanden, daß nach Erreichen eines bestimmten Hubs des Ankers 43 die zweite Ventilfeder 57 den Anker 43 nicht mehr mit ihrer Federkraft beaufschlagt.
Mit dem teilweisen Öffnen des Magnetventils 15 kann Kraftstoff über einen Abflußkanal 12 und die darin angeordnete Ablaufdrossel 13 aus einem Ventilsteuerraum 11 in einen darüberliegenden Hohlraum 51, und über einen Kraftstoffrücklauf 17 zum nicht dargestellten Kraftstoffbehälter abfließen, so daß der Druck im Ventilsteuerraum 11 sinkt und eine (nicht gezeigte) Düse mit einer Düsennadel des Common-Rail-Injektors in an sich bekannter Weise geöffnet wird.
Eine Haupteinspritzung wird nun ausgelöst indem der Elektromagnet 49 des Magnetventils 15 durch die Steuereinheit 110 mit dem Injektorstrom Ijnj von der Größe eines weiter unten in Verbindung mit Fig. 3 bis 6 beschriebenen Anzugsstroms U, der größer als der Voreinspritzstrom ist, angesteuert wird. Die auf den Anker 43 wirkende Kraft des Elektromagneten 49 übersteigt in diesem Fall auch die Kraft der ersten auf den Anker 43 wirkenden Ventilfeder 45, so daß der Anker 43 bis zum Erreichen eines zweiten, Hubanschlags 67 öffnet.
Es ist auch möglich, auf den Zwischenring 59 und den daran angepaßten ersten Hubanschlag 61 zu verzichten (nicht gezei t). Darüber hinaus kann auch lediglich die Ventilfeder 45 vorgesehen sein, auf die Ventilfeder 57 wird dabei verzichtet. Sowohl die Voreinspritzung als auch die Haupteinspritzung werden dann durch das Öffnen des Ankers 43 bis zum zweiten, oberen, Hubanschlag 67, beispielsweise mit unterschiedlichen Anzugs- strömen U und/oder unterschiedlichen Ansteuerdauern, und somit unterschiedlichen Öffnungsdauern, ausgelöst.
Nach einer gewissen Zeit, wenn der Anker 43 stabil am oberen Hubanschlag 67 ruht, wird der erhöhte Anzugsstrom IA auf einen geringeren, in Verbindung mit Fig. 4 bis 6 beschriebenen, Haltestrom IH reduziert. Dieser Haltestrom genügt, um den Anker 43 weiterhin stabil am oberen Hubanschlag 67 zu halten.
Sobald auch der Haltestrom IH nicht mehr fließt, werden der Anker 43 und die Kugel 41 durch die Kraft der ersten Ventilfeder 45 in Richtung des Kugelsitzes 47 gedrückt und die Kugel 41 verschließt die Ablaufdrossel 13. Dabei reduziert die zweite Ventilfeder 57, sobald der Hub 65 unterschritten wird, die Beschleunigung des Ankers 43 und verringert so den Verschleiß des Kugelsitzes 47 und der Kugel 41.
Durch das Verschließen der Ablaufdrossel 13 baut sich im Ventilsteuerraum 11 durch über eine Zulaufdrossel 9 in an sich bekannter Weise einströmendes Fluid wieder der Raildruck (Fig. 2a, 2b) auf. Dieser Druck übt über eine Stirnfläche 33 eines Ventilkolbens 19 eine gegenüber dem geöffneten Zustand erhöhte hydraulische Kraft auf den Ventilkolben 19 aus, wodurch die (nicht gezeigte) Düse mit der Düsennadel verschlossen wird.
Als Spannungsquelle für den Elektromagneten 49 dient neben dem Bordnetz des Kraftfahrzeuges ein Booster-Kondensator 120, der zuvor - wie beispielsweise in der US 5.936.827 beschrieben - auf eine, weiter unten in Verbindung mit Fig. 3, Fig. 5 und Fig. 6 beschriebene, Beschleunigungsspannung Uc, beispielsweise auf einen Wert zwischen 48 V und 75 V, aufgeladen wurde, die wesentlich größer ist als eine Versorgungsspannung, die beispielsweise 12 V beträgt. Die Pole des Booster-Kondensators 120 sind mit der Steuereinheit 110 verbunden, die ihrerseits mit dem Elektromagneten 49 zu dessen Ansteuerung verbunden ist. Durch die Beschleunigungsspannung Uc wird bei der Haupteinspritzung ein beschleunigter Anstieg des Injektor Stroms Ijnj auf einen Wert IA, der beispielsweise zwischen 18 A und 20 A liegt, erreicht. Dadurch wird ein beschleunigtes und genaueres Öffnen des Magnetventils 15 mit einer Gesamtöffnungskraft Fges (siehe Fig. 2a) ermöglicht. Die Gesamtöffnungskraft Fges muß, um eine ausreichend große Öffnungs- geschwindigkeit hervorzurufen, größer sein als eine Mindestöffnungskraft Fmιn, die vorab vorzugsweise durch Messung erfaßt wird.
Ist das Magnetventil 15 geschlossen, herrscht im Abflußkanal 12 (dargestellt in Fig. 1) ein vom Raildruck Pra,ι abhängiger Druck, insbesondere der Raildruck Pr ι selbst. Hierdurch wirkt auf die Kugel 41 eine hydraulische Kraft Fra,ι, deren Verlauf in Abhängigkeit vom Raildruck Pra,ι in Fig. 2a dargestellt ist, gegen die schließende Federkraft FF.
Die Gesamtöffnungskraft Fges setzt sich aus einer auf den Anker 43 wirkenden ersten Öffnungskraft Fmag des Elektromagneten 49, der hydraulischen zweiten Öffnungskraft Fra,ι, und der schließenden Federkraft Fp zusammen.
Gemäß einer ersten Näherung können die Kraftverhältnisse wie folgt beschrieben werden:
-Tges -f mag"'" "rail " -TF-
Die Kräfte Fmag, Fraιι und/oder Fp können konstant, aber auch variabel und beispielsweise von einem Öffnungsgrad des Magnetventils 15 abhängig sein. Rein prinzipiell können hier auch andere, die Öffnung des Magnetventils 15 beeinflussende Kräfte oder Drücke, wie beispielsweise eine Reibungskraft, die eine Dämpfung bei der Öffnung des Magnetventils bewirkt, berücksichtigt werden.
Es hat sich nach umfänglichen Untersuchungen gezeigt, daß bei Überschreiten eines Grenzwertes Fma der Gesamtöffnungskraft Fges, insbesondere hervorgerufen durch eine Vergrößerung der Railkraft Fra,ι (siehe Fig. 2a) ab einem Grenzdruck Praιimax der Anker 43 des Magnetventils 15 beim Öffnen zu schnell gegen den zweiten Hubanschlag 67 (Fig. 1) stößt. Dies führt zu einem verstärkten Prellen und im Extremfall bei dem Common-Rail- Injektor zu einer Abnahme der Einspritzmenge bei steigender Ansteuerdauer t. In einem schematischen Verlauf der Einspritzmenge pro Ansteuerdauer t ist dies beispielhaft als "badewannenförmiges" Plateau in Kurve 1, Fig. 7, dargestellt. Um nun die Gesamtöffnungskraft Fges in engen Grenzen einstellen zu können, wird, wie in Fig. 2b dargestellt, die magnetische erste Öffnungskraft Fmag abhängig vom Raildruck Praii verändert. Die Gesamtöffnungskraft Fges muß größer als die Mindestöffnungskraft Fmιn sein, um das Magnetventil 15 schnell zu öffnen, aber dennoch kleiner als der Grenzwert Fmax sein, damit der Anker 43 nicht unzulässig stark am zweiten Hubanschlag 67 (Fig. 1) zurückprellt.
Bei einer Öffnungsphase ergibt sich dann entsprechend der weiter oben erläuterten ersten Näherung eine im wesentlichen konstante Gesamtöffnungskraft Fges, deren Verlauf in Fig. 2b dargestellt ist, die unabhängig vom Raildruck Pra,ι ist. Beispielsweise bei einer als konstant angenommenen Federkraft FF und einer von dem Raildruck Praιl linear abhängigen Railkraft Fraιl ergibt sich daher ein mit zunehmender Railkraft Fra)1 abnehmender Verlauf der magnetischen Kraft Fmag (Fig. 2b). Es ist auch ein anderer, von dem vorstehend erläuterten abweichender funktionaler Zusammenhang möglich, bei dem beispielsweise auch eine von dem Öffnungsgrad des Magnetventils 15 abhängige Federkraft Fp und/oder Railkraft Fralι berücksichtigt wird.
Je größer der Raildruck Praιι ist, desto kleiner wird die magnetische Kraft Fmag eingestellt. Es wird mit anderen Worten durch eine Reduzierung der magnetischen Kraft Fraag ein ordnungsgemäßer Betrieb des Magnetventils 15 mit den erforderlichen Einspritzmengen, insbesondere Voreinspritzmengen, auch bei großen Raildrücken Pra,ι ermöglicht. Im Gegensatz zu dem in Verbindung mit Kurve 1, Fig. 7 beschriebenen Verlauf der Einspritzmenge pro Ansteuerdauer t, bei dem durch das Prellen des Ankers 43 ein "badewannen- förmiges" Plateau entsteht, wird bei dem ordnungsgemäßen Betrieb des Magnetventils 15 die Einspritzmenge mit zunehmender Ansteuerdauer t stets größer, wie dies schematisch in Kurve 2, Fig. 7, dargestellt ist.
Die Veränderung der magnetischen Kraft Fmag abhängig vom Raildruck Pra,ι bei einer Haupteinspritzung kann beispielsweise durch eine in Fig. 3 dargestellte Variation des Anzugsstroms IA bewirkt werden. Hierbei wird mit zunehmendem Raildruck Pra,ι der Anzugsstrom IA verkleinert. Der Anzugsstrom IA bzw. der Anstieg des Stroms bis zum Anzugsstrom IA kann darüber hinaus durch eine in Fig. 3 dargestellte Variation der Beschleunigungsspannung Uc verändert werden. Hierzu wird die Beschleunigungsspannung Uc mit größer werdendem Raildruck Praπ verkleinert. Es können hier auch der Voreinspritzstrom zur Ansteuerung des Magnetventils 15 bei der Voreinspritzung und/oder der Haltestrom IH variiert werden. Die Veränderung des Voreinspritzstroms hat den Vorteil, daß die Voreinspritzmengen genau geregelt werden können, wodurch zu große Vorein- spritzmengen vermieden werden. Grundsätzlich kann aber eine Voreinspritzung auch mit demselben Anzugsstrom IA; der auch bei einer Haupteinspritzung verwendet wird, angesteuert werden.
Der insbesondere vor dem ersten Betrieb der Brennkraftmaschine, beispielsweise her- stellerseitig, durch Messung ermittelte Zusammenhang zwischen dem jeweils erforderlichen Anzugsstrom IA bzw. der jeweils erforderlichen Beschleunigungsspannung Uc und dem Raildruck Praπ ist beispielhaft schematisch in Fig. 3 dargestellt. Mit zunehmenden Raildruck Praiι werden der Anzugsstrom IA und/oder die Beschleunigungsspannung U und somit die magnetische Öffnungskraft Fmag verkleinert um den Einfluß des Raildrucks Praiι auf die Gesamtöffnungskraft Fgeszu verringern. Hierdurch wird erreicht, daß die Gesamtöffnungskraft Fges einen Wert zwischen der Mindestöffnungskraft Fmjn und dem Grenzwert Fmax annimmt (siehe Fig. 2b).
Die Veränderung des Anzugsstroms IA und/oder der Beschleunigungsspannung Uc erfolgt beispielsweise softwaremäßig in der Steuereinheit 110, die mit dem Elektromagneten 49 verbunden ist, wobei die Abhängigkeit von dem Raildruck Praji beispielsweise jeweils in Form einer Kennlinie in einer Speichereinheit 130, die Teil der Steuereinheit 110 ist, gespeichert ist. Hierzu wird der Raildruck Praiι in an sich bekannter Weise mit einem Drucksensor 100 bestimmt. Der Drucksensor 100 ist in einem unter Hochdruck stehenden Kraftstoffspeicher 140 angeordnet und mit der Steuereinheit 110 zur Übermittlung des Raildruckes Praji verbunden. Der Kraftstoffspeicher 140 ist über eine Hochdruckleitung 150 mit der Zulaufdrossel 9 des Common-Rail-Injektors verbunden.
Anschließend werden aus der jeweiligen Kennlinie die entsprechenden Werte für den Anzugsstrom IA und/oder die Beschleunigungsspannung Uc entnommen. Der Drucksensor 100 kann auch an einer anderen Stelle in einem mit dem Raildruck Pra,ι beaufschlagten Bereich angeordnet sein. Der Raildruck Pra,ι kann auch in anderer Weise aus einer den Raildruck Pra,ι charakerisierenden Kenngröße ermittelt werden.
Es versteht sich, daß die Speichereinheit 130 auch an anderer Stelle angeordnet sein kann, und eine Verbindung zur Steuereinheit 110 aufweist. Sie muß nicht Teil der Steuereinheit 110 sein.
Bei einem ersten, in Verbindung mit Fig. 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der zeitliche Verlauf des Injektorstroms Iιnj zum Ansteuern des Elektromagneten 49 dargestellt. Während einer Phase I wird der Injektorstrom Iιnj zur Steuerung des Magnetventils 15 vergrößert. Der Injektorstrom Imj wird auf einen Wert Ic, der durch die, in Verbindung mit Fig. 3 beschriebene, angelegte Beschleunigungsspannung Uc vorgegeben ist, eingestellt. Daraufhin wird in einer Phase II der Anzugsstrom I so geregelt, daß sich das in Fig. 1 dargestellte Magnetventil 15 gegen die schließend wirkende Federkraft FF öffnet, also die Gesamtöffnungskraft Fges zwischen der Mindestöffnungskraft Fmm und dem Grenzwert Fmax liegt. Hierzu wird beispielsweise abhängig von dem Raildruck Praιι aus der oben erwähnten Kennlinie der entsprechende Anzugsstrom IA entnommen. Die Kurven Ai, Bi, Ci und Di stellen beispielhaft den Stromverlauf bei jeweils einem unterschiedlichen Raildruck Praιl dar, wobei der Raildruck Pra,ι von Kurve Ai zu Kurve DT in Richtung des Pfeils Praιι zunimmt.
Sobald das Magnetventil 15 geöffnet ist, wird in einer Phase III der Injektorstrom Imj auf den geringeren Wert des Haltestroms IH reduziert, der während einer Phase JN das Magnetventil 15 geöffnet halten soll.
Durch diese Anpassung des Anzugsstroms IA während der Haupteinspritzung an den jeweilig herrschenden Raildruck Pr ι wird erreicht, daß die Gesamtöffnungskraft Fges des Magnetventils 15, wie in Fig. 2b dargestellt, bei keinem Raildruck Pra,ι den Grenzwert Fmax übersteigt. Es wird hierdurch mit anderen Worten die auf den Anker 43 wirkende Gesamtöffnungskraft Fges über den gesamten Raildruckbereich in wesentlich engeren Grenzen gehalten, insbesondere zwischen Fmm und FmaX, als dies mit einem vom Raildruck Praι( unabhängigen Anzugsstrom IA möglich ist. Hierdurch wird sowohl eine unzulässig geringe, also auch eine unzulässig große Einspritzmenge bei großen Raildrü- cken Praii verhindert.
Um die Öffnungsfunktion des Magnetventils 15 noch präziser steuern zu können, wird in einem zweiten Ausführungsbeispiel des Verfahrens, das beispielhaft in Verbindung mit Fig. 5 erläutert ist, zusätzlich zur Variation des Anzugsstroms IA auch die Beschleunigungsspannung Uc variiert. In der unteren Hälfte von Fig. 5 ist der zeitliche Verlauf der Beschleunigungsspannung Uc während der Phasen I bis IN dargestellt. In Fig. 5 sind diejenigen Elemente, die mit denen des ersten, in Fig. 4 beschriebenen Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß bezüglich deren Beschreibung auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Zusätzlich wird zu einer Variation des Anzugsstromes IA hier jedoch in Phase I auch ein Anfangswert Umax der Beschleunigungsspannung Uc in Abhängigkeit vom Raildruck Pra;ι variiert. Die in Fig. 5 dargestellte Kurvenschar Au bis Du stellt den Verlauf der Beschleunigungsspannung Uc für jeweils größer werdenden Raildruck (Pfeil Pra;ι) dar. Die Variation der Beschleunigungsspannung Uc auch in den Phasen II - IV ergibt sich aus der jeweiligen Variation des Anfangswertes Umax der Beschleunigungsspannung Uc zu Beginn der Phase I sowie aus der Variation des Anzugsstroms IA. Durch die Vergrößerung oder die Verkleinerung der Beschleunigungsspannung Uc wird der Anstieg des Injektorstroms Ij„j während der Phase I bzw. sein Abfall während der Phase III entsprechend beschleunigt bzw. verlangsamt, wodurch auch die Öffnung des Magnetventils 15 entsprechend beschleunigt bzw. verlangsamt wird und die Öffnungs- bzw. Schließzeit des Magnetventils 15 genauer vorgegeben wird. Der Zusammenhang zwischen der Beschleunigungsspannung Uc und dem Raildruck Praü während der Öffnungsphase II wurde in Verbindung mit Fig. 3 weiter oben beschrieben. Eine entsprechende Variation der Beschleunigungsspannung Uc, auch während der Phasen I, II, LTI und IV, rührt daher, daß, wenn der Booster-Kondensators 120 eine kleine Kapazität aufweist, die Beschleungigungsspan- nung Uc aufgrund der Entladung mit dem Strom Ijnj abnimmt. Bei einer großen Kapazität des Booster-Kondensators 120 ist diese Variation dagegen im wesentlichen nicht feststellbar. Des weiteren kann in einem, in Fig. 6 dargestellten, dritten Ausführungsbeispiel der Anstieg des Injektorstroms Ijnj beim Erreichen einer vorgebbaren Stromschwelle oder Spannungsschwelle, die vorzugsweise identisch ist mit dem erforderlichen Anzugsstrom IA bzw. der erforderlichen Beschleunigungsspannung Uc, abgebrochen werden.
In Fig. 6 sind diejenigen Elemente, die mit denen des zweiten, in Fig. 5 beschriebenen Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß bezüglich deren Beschreibung auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel vollinhaltlich Bezug genommen wird. Im Unterschied zu dem in Fig. 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel wird hier allerdings der Anfangswert Umax der Beschleunigungsspannung Uc in Phase I nicht variiert, sondern anfänglich auf einen von der Kapazität des Booster-Kondensators 120 sowie der erforderlichen Anstiegsgeschwindigkeit des Injektorstroms Iiηj abhängigen Maximalwert eingestellt. Hierdurch wird durch die Beschleunigungsspannung Uc ein schneller Anstieg des Injektorstroms Ijnj in Phase I erreicht. Bei Erreichen der entsprechenden Stromschwelle, insbesondere des vom Raildruck Praπ abhängigen Anzugsstroms IA, dargestellt in Fig. 6 in den Kurven Ai bis Di, wird ein weiterer Anstieg des Injektorstroms Iinj, beispielsweise durch softwaremäßige Programmierung verhindert. Hierbei entlädt sich, im Unterschied zu dem in Fig. 5 dargestellten zweiten Ausfülirungsbeispiel, der Booster-Kondensator 120 nicht vollständig. Durch die teilweise Entladung des Booster-Kondensators 120 ergeben sich in den Phasen II und III jeweils unterschiedliche Verläufe der Beschleunigungsspannung Uc- Hier wird also im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel der Anstieg des Injektorstroms I,nj während der Phase I nicht automatisch durch das Entladen des Booster-Kondensators 120 bis zur Versorgungsspannung des Bordnetzes beendet.
Abschließend ist zu bemerken, daß rein prinzipiell statt des Anzugsstroms IA bzw. der Beschleunigungsspannung Uc auch eine andere Größe, die beispielsweise eine hydraulische Gegenkraft gegen das Öffnen des Magnetventils 15 steuert, variiert werden kann, um so die Öffnungsgeschwindigkeit des Magnetventils 15 in vorgebbaren Grenzen zu halten.
Die Erfindung ist auch nicht auf die Anwendung bei Magnetventilen (15) in Common- Rail-Injektoren beschränkt, sie kann überall dort zum Einsatz kommen, wo mechanische Fluid-Dosiervorrichtungen, beispielsweise auch hydraulisch steuerbare Ventile, mit einer diskreten oder kontinuierlichen Öffnungsfunktion gegen eine Kraft anzusteuern sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ansteuerung einer Fluid-Dosiervonϊchtung mit einer Schließeinrichtung (15), insbesondere einem Magnetventil (15) zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine erste, die Öffnung der Schließeinrichtung (15) bewirkende Öffnungskraft (Fmag) abhängig vom an der Fluid-Dosiervorrichtung anliegenden Fluiddruck (Praπ) verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Betriebsgrößen (IA, Uc) der Schließeinrichtung (15), durch welche die wenigstens eine erste Öffnungskraft (Fmag) veränderbar ist, abhängig von dem Fluiddruck (Praii) durch Messung erfaßt und in Form einer Kennlinie gespeichert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verändern der wenigstens einen ersten Öffnungskraft (Fmag) ein Anzugsstrom (IA) und/oder eine Beschleunigungsspannung (Uc) einer einen Anker (43) aufweisenden elektromagnetisch betriebenen Schließeinrichtung (15) verändert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzugsstrom (IA) und/oder die Beschleunigungsspannung (Uc) eines der Spannungsversorgung für die elektromagnetisch betriebene Schließeinrichtung (15) dienenden Booster- Kondensators (120) verändert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine erste Öffnungskraft (Fmag) eines als Fluid-Dosiereinrichtung dienenden Common-Rail-Injektors abhängig von einem Raildruck (Praii) verändert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine erste Öffnungskraft (Fmag) verringert wird, wenn sich der Fluiddruck (Praii) vergrößert.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine erste Öffnungskraft (Fmag) so verändert wird, daß eine auf die Schließeinrichtung (15) wirkende Gesamtöffnungskraft (Fges) innerhalb eines vorgebbaren Intervalls ([Fmjn, Fmax]) liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtöffnungskraft (Fges) als Summe einer durch den herrschenden Fluiddruck (Prai|) hervorgerufenen hydraulischen zweiten Öffnungskraft (Fra;ι) und der wenigstens einen ersten Öffnungskraft (Fπ,ag), insbesondere einer elektromagnetischen Kraft, abzüglich einer auf die Schließeinrichtung (15) schließend wirkenden Kraft (FF), insbesondere einer Federkraft, bestimmt wird.
9. Common-Rail-Injektor mit einer Schließeinrichtung, insbesondere einem Magnetventil (15) mit einem Anker (43), und einer Steuereinheit (110) zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in einer Brennkraftmaschine, bei dem eine Beschleunigungsspannung (Uc) eines als Spannungsversorgung des Magnetventils (15) dienenden Booster-Kondensators (120) zum Öffnen des Magnetventils (15) steuerbar ist, und ein Anzugsstrom (IA) eine Öffnungskraft (Fmag) auf das Magnetventil (15) bewirkt, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzugsstrom (IA) und/oder die Beschleunigungsspannung (Uc) abhängig von einem Raildruck (Praji) veränderbar sind.
10. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Speichereinheit (130), mit der eine zuvor ermittelte Abhängigkeit zwischen dem Anzugsstrom (IA) und/oder der Beschleunigungsspannung (Uc) von dem Raildruck (Praii) in Form wenigstens einer Kennlinie speicherbar ist.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010072536A1 (de) * 2008-12-16 2010-07-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur regelung eines magnetventils einer mengensteuerung in einer brennkraftmaschine
EP2258937A1 (de) * 2009-06-02 2010-12-08 Delphi Technologies, Inc. Verfahren zum Optimieren des Durchflussverhaltens eines Kraftstoffinjektors für Direkteinspritzung
US20110288748A1 (en) * 2008-12-11 2011-11-24 Uwe Richter Method for operating a fuel injection system of an internal combustion engine
WO2014195775A1 (en) * 2013-06-07 2014-12-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device and control method for fuel injection valve
WO2015043742A3 (en) * 2013-09-24 2015-05-28 Volvo Truck Corporation A fuel injection system for an internal combustion engine and a method of controlling fuel injection into an internal combustion engine

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008002019A1 (de) * 2008-05-28 2009-12-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Magnetventils
DE102014209186A1 (de) 2014-05-15 2015-11-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Steuerung zum Betrieb eines Dosiermoduls

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09317540A (ja) * 1996-05-23 1997-12-09 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置
EP0893594A2 (de) * 1997-07-22 1999-01-27 Isuzu Motors Limited Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung
US5975053A (en) * 1997-11-25 1999-11-02 Caterpillar Inc. Electronic fuel injection quiet operation
EP0985814A2 (de) * 1998-07-28 2000-03-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung wenigstens eines Magnetventils
EP1072779A2 (de) * 1999-07-28 2001-01-31 Hitachi, Ltd. Kraftstoffeinspritzventil und Brennkraftmaschine
WO2001011221A1 (de) * 1999-08-09 2001-02-15 Robert Bosch Gmbh Zweistufiges magnetventile für einen injektor von brennkraftmaschinen
EP1201898A1 (de) * 2000-10-19 2002-05-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09317540A (ja) * 1996-05-23 1997-12-09 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置
EP0893594A2 (de) * 1997-07-22 1999-01-27 Isuzu Motors Limited Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung
US5975053A (en) * 1997-11-25 1999-11-02 Caterpillar Inc. Electronic fuel injection quiet operation
EP0985814A2 (de) * 1998-07-28 2000-03-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung wenigstens eines Magnetventils
EP1072779A2 (de) * 1999-07-28 2001-01-31 Hitachi, Ltd. Kraftstoffeinspritzventil und Brennkraftmaschine
WO2001011221A1 (de) * 1999-08-09 2001-02-15 Robert Bosch Gmbh Zweistufiges magnetventile für einen injektor von brennkraftmaschinen
EP1201898A1 (de) * 2000-10-19 2002-05-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 04 31 March 1998 (1998-03-31) *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110288748A1 (en) * 2008-12-11 2011-11-24 Uwe Richter Method for operating a fuel injection system of an internal combustion engine
US9121360B2 (en) * 2008-12-11 2015-09-01 Robert Bosch Gmbh Method for operating a fuel injection system of an internal combustion engine
WO2010072536A1 (de) * 2008-12-16 2010-07-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur regelung eines magnetventils einer mengensteuerung in einer brennkraftmaschine
US8833342B2 (en) 2008-12-16 2014-09-16 Robert Bosch Gmbh Method for regulating a quantity control solenoid valve in an internal combustion engine
EP2258937A1 (de) * 2009-06-02 2010-12-08 Delphi Technologies, Inc. Verfahren zum Optimieren des Durchflussverhaltens eines Kraftstoffinjektors für Direkteinspritzung
WO2014195775A1 (en) * 2013-06-07 2014-12-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device and control method for fuel injection valve
WO2015043742A3 (en) * 2013-09-24 2015-05-28 Volvo Truck Corporation A fuel injection system for an internal combustion engine and a method of controlling fuel injection into an internal combustion engine

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