WO2011067098A1 - Verfahren zum betreiben eines einspritzventils, insbesondere einer kraftstoffeinspritzanlage - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines einspritzventils, insbesondere einer kraftstoffeinspritzanlage Download PDF

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WO2011067098A1
WO2011067098A1 PCT/EP2010/067480 EP2010067480W WO2011067098A1 WO 2011067098 A1 WO2011067098 A1 WO 2011067098A1 EP 2010067480 W EP2010067480 W EP 2010067480W WO 2011067098 A1 WO2011067098 A1 WO 2011067098A1
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WO
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armature
valve needle
stroke stop
injection valve
energization
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Application number
PCT/EP2010/067480
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English (en)
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Inventor
Klaus Joos
Ruben Schlueter
Jens Neuberg
Helerson Kemmer
Hans-Peter Lehr
Holger Rapp
Haris Hamedovic
Joerg Koenig
Anh-Tuan Hoang
Bernd Wichert
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1805—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2037—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit for preventing bouncing of the valve needle

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an injection valve, in particular a fuel injection system.
  • Injectors especially high-pressure injectors for gasoline or diesel direct injection in motor vehicles are intended to inject fuel directly into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • Valve needle VN slidably guided in an opening of an armature AN in the direction of its longitudinal axis. With a ring collar RB, the valve needle VN can sit on the anchor AN and be taken away by this. The armature AN and the valve needle VN are thus together in the direction of said
  • the movement of the armature AN is limited by a stroke stop HA.
  • the valve needle VN and the armature AN may be spring loaded in a manner not shown.
  • the armature AN is part of a magnetic circuit. With a corresponding energization of the magnetic circuit, the armature AN can be moved back and forth. If the armature AN, as shown in FIG. 4a, moves in the direction shown by the arrows p1, the armature AN carries along the valve needle VN in the same direction. The armature AN then strikes the lifting stop HA, as shown in FIG. 4b. However, the valve needle VN continues to move. This leads to an overshoot of the
  • Valve needle VN which is indicated in the figure 4b with the arrows p2. After this the overshoot has subsided, the valve needle VN rests with its annular collar RB on the armature AN. This is shown in FIG. 4c.
  • the armature is part of the valve needle VN.
  • the armature may in some way be integrated into the annular collar RB of the valve needle VN. If a current is applied to the magnetic circuit in this case, the valve needle VN moves in the direction of the stroke stop HA. This is indicated in the figure 5 with the arrows p3. The valve needle VN strikes with its annular collar RB on the stroke stop HA. An overshoot of the valve needle VN is not possible in this case.
  • the object of the invention is a method for operating a
  • the invention solves this problem by a method according to claim 1.
  • the injection valve has a valve needle and an armature
  • Stroke limit is limited.
  • the energization of the Einspntzventils is made for a Bestromungszeitdauer which is chosen such that the armature just does not reach the stroke stop
  • the Bestromungszeitdauer is determined by the fact that different durations are used for the energization of the injector, and that the time is selected as Bestromungszeitdauer at which the armature just does not reach the stroke stop or him with only a slight speed achieved, and in which the injection valve has the largest possible opening duration.
  • This determination of the Bestromungszeitdauer can be carried out in advance or in the operation of the injector. The determination per valve or also per valve type can also be made. It is thus possible in a simple manner to determine the Bestromungszeitdauer and then to use in the operation of the injector.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a deflection curve of an injection valve
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a plurality of deflection curves of an injection valve
  • FIGS. 3a, 3b show schematic diagrams of the course of the current and the deflection curve in one embodiment of a method according to the invention for operating an injection valve.
  • Injectors can be used in a corresponding manner, for example, in an injection valve, as shown in Figure 5 and was explained in the introduction.
  • the valve needle performs a movement in its longitudinal direction.
  • the starting point is a lower stroke stop, which is not shown in FIGS. 4a to 4c.
  • the valve needle rests on the armature at the end of the movement, the armature resting against the upper armature
  • Stroke stop is applied.
  • the lower stroke stop and resting on the armature are thus each an end position of the valve needle.
  • the upper stroke stop represents an end position.
  • the timing of the movement of the valve needle is shown in the figure 1.
  • the deflection a of the valve needle from the position of the lower stroke stop is plotted over the time t.
  • the lower stroke stop is denoted by the reference numeral 1 1 and the resting of the valve needle on the armature is denoted by the reference numeral 12.
  • the valve needle moves with energization of the magnetic circuit with a steep rise 13 in the direction of the lower stroke stop 1 1 away.
  • a breaking of the anchor instead.
  • the illustrated overshoot of the valve needle which comprises a reversal of the movement of the valve needle, is highlighted in FIG. 1 with a circle 14.
  • the valve needle then falls back onto the anchor and rebounds slightly there. Due to the continued current supply of the magnetic circuit is a renewed reversal 15 of the movement of the valve needle and a subsequent resting 16 of the valve needle on the armature. If the energization of the magnetic circuit is completed, the valve needle moves with a curve 17 again in the direction of the lower stroke stop 1 1.
  • Injection valve is used.
  • Valve needle is energized.
  • the different time periods are shown in FIG. 2 with the reference numbers ti1, ti2, ti3, ti4, ti5.
  • the associated curves will be referred to below with these reference numerals.
  • the curves ti1, ti2, ti3, which are marked with a rectangle, a triangle and a circle in FIG. 2, are characterized in that the
  • Movement of the armature is purely ballistic, so that there is no breaking of the armature on the upper stroke stop.
  • This ballistic movement of the armature has the consequence that the opening duration of the valve needle, ie the time until the valve needle again reaches the lower stroke stop 1 1, is getting larger, the greater the time duration of the energization of the magnetic circuit.
  • an opening period d1 results for the curve ti 1 and a larger opening duration d3 for the curve ti3.
  • the curve ti4 reaches the lower stroke stop 1 1 slightly earlier than the curve ti1, which is equivalent to that the opening duration d4 of the curve ti4 is smaller than the opening duration d1 in the case of the curve ti1 despite the longer time duration ti4 for the energization of the magnetic circuit.
  • the curve ti3 is that curve which has the greatest opening duration d3. This is, as has been explained, based on the fact that the curve ti3 on the one hand just does not bounce off the upper stroke stop, and that the curve ti3 of all curves that do not hit the upper stroke stop, the curve with the longest time ti3 the energization of Magnetic circuit is.
  • the aforementioned period of time ti3 may be determined in advance, or possibly during normal operation, by means of practical tests or other suitable means.
  • This time period ti3 is the already mentioned energizing time period ti * .
  • the energization time period ti * can also be a time duration that is slightly longer than the time duration ti3, so that the armature comes to rest at the slightly higher speed at this slightly longer time at the upper stroke stop
  • the energizing time period t.sub.i * is therefore that time duration at which the armature just barely reaches the upper stroke stop or reaches it at only a slight speed, which substantially does not yet result in any overshoot of the valve needle.
  • Figures 3a, 3b relate to the normal operation of an injection valve whose Bestromungszeitdauer ti * has been determined, for example, with reference to the explanations to Figure 2 and therefore below assumed to be known.
  • the current i is plotted against the time t, with which the magnetic circuit is energized.
  • the deflection a of the valve needle from the position of the lower stroke stop 1 1 is plotted over time t.
  • the current i is applied to the magnetic circuit of the injection valve, wherein the current profile consists of two parts 21, 22
  • the first part 21 of the current profile has a current increase 24 and a current drop 25.
  • the current increase 24 is chosen such that the fastest possible movement of the armature in the direction of the upper stroke stopper arises.
  • the current increase 24 may correspond to the current profile of known injectors.
  • the current drop 25 is chosen such that the entire first part 21 from the time perspective explained the
  • Bestromungszeitdauer ti * has. The beginning and / or the steepness of the
  • Bestromungszeitdauer ti * set energization of the magnetic circuit has the consequence that the transition 28 has no overshoot or reversal or the like. Instead, with the transition 28 a sliding transition from the slope 27 reaches a region 29 in which the
  • Valve needle rests with the armature on the upper stroke stop.
  • This sliding transition is a consequence of the energization time duration ti * and results from the fact that, as explained with reference to FIG. 2, the armature time duration ti * approaches the upper stroke stop as close as possible, but not yet at the upper stroke stop comes and thus can not bounce there, or that the anchor comes with only a slight speed to the upper stroke stop to the plant and it also comes practically no bounce.
  • the second part 22 of the current flow of Figure 3a is used to hold the armature and thus the valve needle in that position in which they have come to rest on the upper stroke stop.
  • the specific period depends on the fuel mass or amount of fuel that is to be injected in total via the injection valve. The more fuel that is to be injected, the longer the aforementioned specific time period and thus also the time duration of the second part 22 of the current profile of FIG. 3a must be selected.
  • the second part 22 of the current waveform of Figure 3a correspond to the current profile of known injectors.
  • valve needle moves again in the direction of the lower stroke stop. This is indicated by the reference numeral 32 in FIG. 3b.
  • the injection valve is closed and the injection is finished.
  • the operation of the injection valve can be realized by means of a computer program that can run on a digital computing device and then execute the method described with reference to the figures 3a, 3b.
  • the computing device may be a component of an electronic control device, in particular of a motor vehicle.
  • Valve needle not possible. This has the consequence that an overshoot of the valve needle in an impact of the armature on the upper stroke stop can not occur.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils insbesondere einer Kraftstoffeinspritzanlage beschrieben, wobei das Einspritzventil eine Ventilnadel und einen Anker aufweist. Der Anker ist mittels einer Bestromung des Einspritzventils bewegbar und die Bewegung des Ankers ist durch einen Hubanschlag begrenzt. Die Ventilnadel ist von dem Anker mitnehmbar. Die Bestromung des Einspritzventils wird für eine Bestromungszeitdauer (ti*) vorgenommen, die derart gewählt wird, dass der Anker den Hubanschlag gerade noch nicht erreicht oder ihn mit einer nur geringfügigen Geschwindigkeit erreicht.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils,
insbesondere einer Kraftstoffeinspritzanlage
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils insbesondere einer Kraftstoffeinspritzanlage.
Einspritzventile, insbesondere Hochdruck-Einspritzventile für die Benzin- oder Diesel-Direkteinspritzung bei Kraftfahrzeugen sind dazu vorgesehen, Kraftstoff direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzuspritzen.
In den schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 4a bis 4c ist eine erste Ausführungsform eines bekannten Einspritzventils gezeigt. Dort ist eine
Ventilnadel VN in einer Öffnung eines Ankers AN in Richtung ihrer Längsachse verschiebbar geführt. Mit einem Ringbund RB kann die Ventilnadel VN auf dem Anker AN aufsitzen und von diesem mitgenommen werden. Der Anker AN und die Ventilnadel VN sind damit gemeinsam in Richtung der genannten
Längsachse verschieblich. Die Bewegung des Ankers AN ist dabei durch einen Hubanschlag HA begrenzt. Die Ventilnadel VN und der Anker AN können in nicht-dargestellter Weise federbelastet sein. Der Anker AN ist Bestandteil eines Magnetkreises. Bei einer entsprechenden Bestromung des Magnetkreises kann der Anker AN hin- und herbewegt werden. Bewegt sich der Anker AN, wie in der Figur 4a dargestellt, in die mit den Pfeilen p1 gezeigte Richtung, so nimmt der Anker AN die Ventilnadel VN in dieselbe Richtung mit. Der Anker AN schlägt dann am Hubanschlag HA an, wie dies in der Figur 4b gezeigt ist. Die Ventilnadel VN bewegt sich jedoch weiter. Dies führt zu einem Überschwinger der
Ventilnadel VN, der in der Figur 4b mit den Pfeilen p2 angedeutet ist. Nachdem der Überschwinger abgeklungen ist, liegt die Ventilnadel VN mit ihrem Ringbund RB auf dem Anker AN auf. Dies ist in der Figur 4c gezeigt.
In der schematischen Schnittdarstellung der Figur 5 ist eine zweite
Ausführungsform eines bekannten Einspritzventils gezeigt. Dort ist der Anker ein Bestandteil der Ventilnadel VN. Beispielsweise kann der Anker in irgend einer Weise in den Ringbund RB der Ventilnadel VN integriert sein. Wird in diesem Fall der Magnetkreis mit einem Strom beaufschlagt, so bewegt sich die Ventilnadel VN in Richtung des Hubanschlags HA. Dies ist in der Figur 5 mit den Pfeilen p3 angedeutet. Die Ventilnadel VN schlägt mit ihrem Ringbund RB am Hubanschlag HA an. Ein Überschwinger der Ventilnadel VN ist in diesem Fall nicht möglich.
Das Aufschlagen des Ankers an dem Hubanschlag führt in beiden vorstehend erläuterten Fällen zu Geräuschen, die insbesondere im Leerlauf der
Brennkraftmaschine deutlich zu vernehmen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines
Einspritzventils zu schaffen, bei dem die Geräuschentwicklung vermindert ist.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 .
Das Einspritzventil weist eine Ventilnadel und einen Anker auf,
wobei der Anker mittels einer Bestromung des Einspntzventils
bewegbar ist, und wobei die Bewegung des Ankers durch einen
Hubanschlag begrenzt ist. Die Bestromung des Einspntzventils wird für eine Bestromungszeitdauer vorgenommen, die derart gewählt ist, dass der Anker den Hubanschlag gerade noch nicht erreicht
oder ihn mit einer nur geringfügigen Geschwindigkeit erreicht.
Diese Vorgehensweise bringt den Vorteil mit sich, dass der Anker gar
nicht oder zumindest nur unwesentlich auf den Hubanschlag aufprallt.
Damit werden auch keine störenden Geräusche verursacht. Durch die Erfindung wird also die Geräuschentwicklung beim Betrieb des
Einspritzventils wesentlich vermindert.
Dies gilt für Einspritzventile, bei denen der Anker und die Ventilnadel als separate Bauteile ausgebildet sind, wie auch für Einspritzventile, bei denen der Anker und die Ventilnadel einteilig ausgebildet sind.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Bewegung der Ventilnadel, die von dem Anker mitnehmbar ist oder
mitgenommen wird, einen Bereich auf, in dem sie zusammen mit dem Anker an dem Hubanschlag anliegt. Die Bestromungsdauer wird nun derart gewählt, dass die Bewegung der Ventilnadel bei dem Übergang in den Bereich keinen Überschwinger aufweist. Durch das Nicht-Vorhandensein eines Überschwingers der Ventilnadel kommt es auch zu keinem nachfolgenden Aufprallen der Ventilnadel auf dem Anker. Damit werden auch insoweit störende Geräusche vermieden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Bestromungszeitdauer dadurch ermittelt, dass unterschiedliche Zeitdauern für die Bestromung des Einspritzventils verwendet werden, und dass diejenige Zeitdauer als Bestromungszeitdauer ausgewählt wird, bei der der Anker den Hubanschlag gerade noch nicht erreicht oder ihn mit einer nur geringfügigen Geschwindigkeit erreicht, und bei der das Einspritzventil eine möglichst große Öffnungsdauer aufweist. Diese Ermittlung der Bestromungszeitdauer kann vorab oder auch im Betrieb des Einspritzventils durchgeführt werden. Ebenfalls kann die Ermittlung pro Ventil oder auch pro Ventiltyp vorgenommen werden. Es ist damit auf einfache Weise möglich, die Bestromungszeitdauer zu ermitteln und im Betrieb des Einspritzventils dann zu verwenden.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den
Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der
Zeichnung.
Figur 1 zeigt ein schematisches Diagramm einer Auslenkungskurve eines Einspritzventils, Figur 2 zeigt ein schematisches Diagramm mehrerer Auslenkungskurven eines Einspritzventils, und Figuren 3a, 3b zeigen schematische Diagramme des Stromverlaufs und der Auslenkungskurve bei einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Einspritzventils.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines Einspritzventils beschrieben, wie es in den Figuren 4a bis 4c gezeigt ist und eingangs erläutert wurde. Es wird aber ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das Verfahren nicht auf ein derartiges Einspritzventil beschränkt ist, sondern auch bei anderen Ausführungsformen von
Einspritzventilen in entsprechender Weise zum Einsatz kommen kann, beispielsweise auch bei einem Einspritzventil, wie es in der Figur 5 gezeigt ist und eingangs erläutert wurde.
Wie anhand der Figuren 4a bis 4c erläutert wurde, führt die Ventilnadel eine Bewegung in ihrer Längsrichtung aus. Ausgangspunkt ist dabei ein in den Figuren 4a bis 4c nicht-dargestellter unterer Hubanschlag. Wie anhand der Figur 4c erläutert wurde, liegt die Ventilnadel am Ende der Bewegung auf dem Anker auf, wobei der Anker an dem oberen
Hubanschlag anliegt. Bei dem unteren Hubanschlag und dem Aufliegen auf dem Anker handelt es sich somit jeweils um eine Endstellung der Ventilnadel. Für den Anker stellt der obere Hubanschlag eine Endstellung dar.
Liegt die Ventilnadel an dem unteren Hubanschlag an, so ist das
Einspritzventil geschlossen und es kann kein Kraftstoff eingespritzt werden. Befindet sich die Ventilnadel im wesentlichen außerhalb des Bereichs des unteren Hubanschlags, so ist das Einspritzventil geöffnet und es kann Kraftstoff eingespritzt werden. Wird der Magnetkreis nicht bestromt, so bewegt sich der Anker zusammen mit der Ventilnadel in Richtung zu dem unteren Hubanschlag und verbleibt dann dort. Wird der Magnetkreis jedoch mit einem Strom beaufschlagt, so bewegt sich der Anker zusammen mit der Ventilnadel in einer Richtung weg von dem unteren Hubanschlag. Wird der Strom über eine Zeitdauer aufrechterhalten, so schlägt der Anker an dem oberen Hubanschlag an. Die Ventilnadel hebt, wie aus der Figur 4b hervorgeht, von dem Anker ab und führt einen Überschwinger aus. Dann fällt die Ventilnadel wieder zurück auf den Anker und kommt dann letztlich dort zur bleibenden Anlage. Wird die Bestromung des Magnetkreises wieder beendet, so bewegt sich der Anker zusammen mit der Ventilnadel, wie bereits erwähnt, wieder in Richtung des unteren Hubanschlags.
Der zeitliche Ablauf der Bewegung der Ventilnadel ist in der Figur 1 dargestellt. Zu diesem Zweck ist in der Figur 1 die Auslenkung a der Ventilnadel aus der Stellung des unteren Hubanschlags über der Zeit t aufgetragen. Der untere Hubanschlag ist dabei mit dem Bezugszeichen 1 1 und das Aufliegen der Ventilnadel auf dem Anker ist mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichnet.
Ausgehend von dem unteren Hubanschlag 1 1 bewegt sich die Ventilnadel bei einer Bestromung des Magnetkreises mit einem steilen Anstieg 13 in Richtung von dem unteren Hubanschlag 1 1 weg. An dem oberen Hubanschlag 12 findet ein Aufschlagen des Ankers statt. Der erläuterte Überschwinger der Ventilnadel, der eine Umkehr der Bewegung der Ventilnadel umfasst, ist in der Figur 1 mit einem Kreis 14 hervorgehoben. Wie erwähnt wurde, fällt die Ventilnadel dann wieder auf den Anker zurück und prallt dort geringfügig ab. Aufgrund der weiterhin vorhandenen Bestromung des Magnetkreises erfolgt eine erneute Umkehr 15 der Bewegung der Ventilnadel und ein nachfolgendes Aufliegen 16 der Ventilnadel auf dem Anker. Wird die Bestromung des Magnetkreises beendet, so bewegt sich die Ventilnadel mit einer Kurve 17 wieder in Richtung zu dem unteren Hubanschlag 1 1 .
Das Aufschlagen des Ankers an dem oberen Hubanschlag führt zu
unerwünschten Geräuschentwicklungen, die auf die nachfolgend beschriebene Art und Weise vermindert oder gar vermieden werden können. Anhand der Figur 2 wird hierzu ein Verfahren beschrieben, mit dem eine Bestromungszeitdauer ti* ermittelt wird, und anhand der Figuren 3a, 3b wird dann ein Verfahren
beschrieben, bei dem diese Bestromungszeitdauer ti* im Betrieb eines
Einspritzventils zum Einsatz kommt.
In der Figur 2 ist, wie in der Figur 1 , die Auslenkung a der Ventilnadel aus der Stellung des unteren Hubanschlags 1 1 über der Zeit t aufgetragen. In der Figur 2 sind jedoch fünf Kurven aufgetragen, die sich nur durch geringfügig voneinander abweichende Zeitdauern unterscheiden, in denen der Magnetkreis der
Ventilnadel bestromt wird. Die unterschiedlichen Zeitdauern sind in der Figur 2 mit den Bezugsziffern ti1 , ti2, ti3, ti4, ti5. Zum Zwecke der Vereinfachung werden nachfolgend auch die zugehörigen Kurven mit diesen Bezugszeichen bezeichnet.
Hinsichtlich der unterschiedlichen Zeitdauern der Bestromung des Magnetkreises gilt folgender Zusammenhang: ti 1 < ti2 < ti3 < ti4 < ti5. Die Zeitdauern werden also ausgehend von der Zeitdauer ti 1 immer größer.
Die Kurven ti1 , ti2, ti3, die in der Figur 2 mit einem Rechteck, einem Dreieck und einem Kreis gekennzeichnet sind, zeichnen sich dadurch aus, dass die
Bewegung des Ankers rein ballistisch ist, dass also kein Aufschlagen des Ankers an dem oberen Hubanschlag erfolgt. Diese ballistische Bewegung des Ankers hat zur Folge, dass die Öffnungsdauer der Ventilnadel, also diejenige Zeitdauer, bis die Ventilnadel wieder den unteren Hubanschlag 1 1 erreicht, immer größer wird, je größer die Zeitdauer der Bestromung des Magnetkreises ist. So ergibt sich beispielhaft für die Kurve ti 1 eine Öffnungsdauer d1 und für die Kurve ti3 eine größere Öffnungsdauer d3.
Die Kurven ti4, ti5, die in der Figur 2 mit einem Querstrich und einem Kreuz gekennzeichnet sind, zeichnen sich dadurch aus, dass der Anker hier damit beginnt, an dem oberen Hubanschlag aufzuschlagen.
Bei der Kurve ti4 ist das Aufschlagen des Ankers nur in sehr geringem Umfang vorhanden, so dass die Ventilnadel auch nur in sehr geringem Umfang einen Überschwinger ausführt. Aufgrund des Aufprallens des Ankers auf dem
Hubanschlag sowie aufgrund des dem Überschwinger nachfolgenden
Zurückfallens der Ventilnadel auf den Anker erreicht die Kurve ti4 den unteren Hubanschlag 1 1 etwas früher als die Kurve ti1 , was gleichbedeutend damit ist, dass die Öffnungsdauer d4 der Kurve ti4 trotz der größeren Zeitdauer ti4 für die Bestromung des Magnetkreises kleiner ist als die Öffnungsdauer d1 bei der Kurve ti1.
Bei der Kurve ti5 ist das Aufschlagen des Ankers in einem etwas weitergehenden Umfang vorhanden als bei der Kurve ti4. Dies hat zur Folge, dass die Ventilnadel bei der Kurve ti5 einen etwas stärkeren Überschwinger aufweist und damit nach dem Überschwinger auch stärker auf den Anker zurückfällt als bei der Kurve ti4. Dies führt dazu, dass die Kurve ti5 den unteren Hubanschlag 1 1 etwas früher erreicht als die Kurve ti4, was gleichbedeutend damit ist, dass die Öffnungsdauer d5 der Kurve ti5 trotz der größeren Bestromungszeitdauer ti5 kleiner ist als die Öffnungsdauer d4 bei der Kurve ti4.
Ergänzend wird darauf hingewiesen, dass eine weitere Vergrößerung der Zeitdauer ti für die Bestromung des Magnetkreises dazu führen würde, dass die in der Figur 2 gezeigten Kurven zumindest in dem Anstiegs- und Umkehrbereich ihrer Bewegung immer mehr die Gestalt der Kurve der Figur 1 annehmen würden. Bei den Kurven der Figur 2 würde der Anker also immer stärker an dem oberen Hubanschlag aufschlagen und abprallen und die Ventilnadel würde aus einem immer größeren Überschwinger auf den Anker zurückfallen, bis dies mit dem Überschwingen in dem Kreis 14 der Figur 1 vergleichbar wäre.
Wie aus der Figur 2 hervorgeht, handelt es sich bei der Kurve ti3 um diejenige Kurve, die die größte Öffnungsdauer d3 aufweist. Dies ist, wie erläutert wurde, darin begründet, dass die Kurve ti3 einerseits gerade noch nicht am oberen Hubanschlag abprallt, und dass die Kurve ti3 andererseits von allen Kurven, die nicht am oberen Hubanschlag aufschlagen, diejenige Kurve mit der längsten Zeitdauer ti3 der Bestromung des Magnetkreises ist.
Bei einem bestimmten Einspritzventil oder bei einem bestimmten Typ eines Einspritzventils kann die vorgenannte Zeitdauer ti3 mit Hilfe von praktischen Versuchen oder sonstigen geeigneten Maßnahme vorab oder gegebenenfalls auch im normalen Betrieb ermittelt werden. Diese Zeitdauer ti3 ist die bereits erwähnte Bestromungszeitdauer ti*. Alternativ kann es sich bei der Bestromungszeitdauer ti* auch um eine Zeitdauer handeln, die geringfügig größer ist als die Zeitdauer ti3, so dass der Anker bei dieser etwas größeren Zeitdauer mit einer geringfügigen Geschwindigkeit an dem oberen Hubanschlag zur Anlage kommt, wobei diese geringfügige
Geschwindigkeit jedoch praktisch noch keinen Überschwinger der Ventilnadel zur Folge hat.
Bei der Bestromungszeitdauer ti* handelt es sich somit um diejenige Zeitdauer, bei der der Anker den oberen Hubanschlag gerade noch nicht erreicht oder mit einer nur geringfügigen Geschwindigkeit erreicht, die im wesentlichen noch keinen Überschwinger der Ventilnadel zur Folge hat.
Die Figuren 3a, 3b beziehen sich auf den normalen Betrieb eines Einspritzventils, dessen Bestromungszeitdauer ti* beispielsweise anhand der Erläuterungen zur Figur 2 ermittelt worden ist und deshalb nachfolgend als bekannt vorausgesetzt wird. In der Figur 3a ist der Strom i über der Zeit t aufgetragen, mit dem der Magnetkreis bestromt wird. In der Figur 3b ist, wie in den Figuren 1 und 2, die Auslenkung a der Ventilnadel aus der Stellung des unteren Hubanschlags 1 1 über der Zeit t aufgetragen.
Gemäß der Figur 3a wird der Magnetkreis des Einspritzventils mit dem Strom i beaufschlagt, wobei sich der Stromverlauf aus zwei Teilen 21 , 22
zusammensetzt.
Der erste Teil 21 des Stromverlaufs weist einen Stromanstieg 24 und einen Stromabfall 25 auf. Der Stromanstieg 24 ist derart gewählt, dass eine möglichst schnelle Bewegung des Ankers in Richtung zu dem oberen Hubanschlag entsteht. Insoweit kann der Stromanstieg 24 dem Stromverlauf bekannter Einspritzventile entsprechen. Der Stromabfall 25 ist jedoch derart gewählt, dass der gesamte erste Teil 21 aus zeitlicher Sicht die erläuterte
Bestromungszeitdauer ti* aufweist. Der Beginn und/oder die Steilheit des
Stromabfalls 25 wird also derart gewählt, dass die zeitliche Länge des ersten Teils 21 des Stromverlaufs der Figur 3a der genannten Bestromungszeitdauer ti* entspricht. Dieser erste Teil 21 des Stromverlaufs der Figur 3a führt zu einem Auslenken der Ventilnadel, wie dies in der Figur 3b dargestellt ist. Die Ventilnadel bewegt sich also ausgehend von dem unteren Hubanschlag 1 1 zusammen mit dem Anker in Richtung zu dem oberen Hubanschlag. Diese Bewegung setzt sich aus einem Anstieg 27 und einem Übergang 28 zusammen. Die auf die
Bestromungszeitdauer ti* eingestellte Bestromung des Magnetkreises hat dabei zur Folge, dass der Übergang 28 keinen Überschwinger oder Bewegungsumkehr oder dergleichen aufweist. Statt dessen wird mit dem Übergang 28 ein gleitender Übergang von dem Anstieg 27 in einen Bereich 29 erreicht, in dem die
Ventilnadel zusammen mit dem Anker an dem oberen Hubanschlag anliegt.
Dieser gleitende Übergang ist eine Folge der Bestromungszeitdauer ti* und resultiert aus dem Umstand, dass, wie anhand der Figur 2 erläutert wurde, bei der Bestromungszeitdauer ti* der Anker dem oberen Hubanschlag möglichst nahe kommt, aber gerade noch nicht an dem oberen Hubanschlag zur Anlage kommt und damit dort auch nicht abprallen kann, oder dass der Anker mit einer nur geringfügigen Geschwindigkeit an dem oberen Hubanschlag zur Anlage kommt und es damit ebenfalls praktisch zu keinem Abprallen kommt.
Damit wird ein Aufschlagen des Ankers an dem oberen Hubanschlag und damit ein Überschwingen der Ventilnadel vermieden oder zumindest weitgehend vermindert. Entsprechendes gilt damit auch für die durch das Aufschlagen entstehenden Geräusche.
Würde die Zeitdauer der Bestromung des Magnetkreises nicht entsprechend der Bestromungszeitdauer ti*, sondern insbesondere größer gewählt werden, so würde, wie dies anhand der Figur 2 erläutert wurde, der Anker an dem oberen Hubanschlag abprallen und die Ventilnadel würde überschwingen und danach auf den Anker zurückfallen. Dies ist in der Figur 3b gestrichelt als Überschwinger 31 dargestellt. Dieser Überschwinger 31 wird, wie erwähnt, aufgrund der
Verwendung der Bestromungszeitdauer ti* vermieden.
Der zweite Teil 22 des Stromverlaufs der Figur 3a dient dazu, den Anker und damit die Ventilnadel in derjenigen Stellung zu halten, in der sie an dem oberen Hubanschlag zur Anlage gekommen sind. Mit Hilfe des zweiten Teils 22 des Stromverlaufs wird also der Bereich 29 der Figur 3b über einen bestimmten Zeitraum aufrecht erhalten. Der bestimmte Zeitraum hängt dabei von derjenigen Kraftstoffmasse oder Kraftstoffmenge ab, die insgesamt über das Einspritzventil eingespritzt werden soll. Je mehr Kraftstoff eingespritzt werden soll, desto länger muss der vorgenannte bestimmte Zeitraum und damit auch die Zeitdauer des zweiten Teils 22 des Stromverlaufs der Figur 3a gewählt werden. Insoweit kann der zweite Teil 22 des Stromverlaufs der Figur 3a dem Stromverlauf bekannter Einspritzventile entsprechen.
Sobald der zweite Teil 22 des Stromverlaufs der Figur 3a beendet ist, bewegt sich die Ventilnadel wieder in Richtung zu dem unteren Hubanschlag. Dies ist in der Figur 3b mit dem Bezugszeichen 32 gekennzeichnet. Erreicht die Ventilnadel den unteren Hubanschlag, dann ist das Einspritzventil geschlossen und die Einspritzung ist beendet.
Der Betrieb des Einspritzventils kann mit Hilfe eines Computerprogramms realisiert sein, das auf einem digitalen Rechengerät ablaufen und dann das anhand der Figuren 3a, 3b beschriebene Verfahren ausführen kann.
Vorzugsweise kann das Rechengerät ein Bestandteil eines elektronischen Steuergeräts insbesondere eines Kraftfahrzeugs sein.
Bei dem Einspritzventil der Figur 5 sind der Anker und die Ventilnadel einstückig ausgebildet. Damit ist eine von dem Anker unabhängige Bewegung der
Ventilnadel nicht möglich. Dies hat zur Folge, dass auch ein Überschwingen der Ventilnadel bei einem Aufprallen des Ankers an dem oberen Hubanschlag nicht auftreten kann.
Trotz dieses Unterschieds ist es mit dem vorstehend erläuterten Verfahren in gleicher weise möglich, bei dem Einspritzventil der Figur 5 die Ventilnadel zusammen mit dem integrierten Anker gemäß den Erläuterungen zu den Figuren 3a, 3b anzusteuern, so dass ein gleitender Übergang 28 in denjenigen Bereich 29 erreicht wird, in dem der Anker zusammen mit der Ventilnadel an dem oberen Hubanschlag anliegt. Ebenfalls ist es bei dem Einspritzventil der Figur 5 in entsprechender Weise möglich, die hierfür erforderliche Bestromungszeitdauer ti* gemäß den Erläuterungen zu der Figur 2 zu ermitteln.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils insbesondere einer
Kraftstoffeinspritzanlage, wobei das Einspritzventil eine Ventilnadel und einen Anker aufweist, wobei der Anker mittels einer Bestromung des Einspritzventils bewegbar ist, und wobei die Bewegung des Ankers durch einen Hubanschlag begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die
Bestromung des Einspritzventils für eine Bestromungszeitdauer (ti*) vorgenommen wird, und dass die Bestromungszeitdauer (ti*) derart gewählt wird, dass der Anker den Hubanschlag gerade noch nicht erreicht oder ihn mit einer nur geringfügigen Geschwindigkeit erreicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Ventilnadel von dem Anker
mitnehmbar ist oder mitgenommen wird, wobei die Bewegung der
Ventilnadel einen Bereich (29) aufweist, in dem sie zusammen mit dem Anker an dem Hubanschlag anliegt, und wobei die Bestromungsdauer (ti*) derart gewählt wird, dass die Bewegung der Ventilnadel bei dem Übergang (28) in den Bereich (29) keinen Überschwinger aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Bestromungsdauer (ti*) derart
gewählt wird, dass der Anker bei dem Übergang (28) in den Bereich (29) dem Hubanschlag möglichst nahe kommt.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bestromung des Einspritzventils einen Stromverlauf bestehend aus zwei Teilen (21 , 22) aufweist, und wobei der erste Teil eine zeitliche Dauer besitzt, die der Bestromungszeitdauer (ti*) entspricht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Stromanstieg (24) des ersten Teils (22) derart gewählt ist, dass eine möglichst schnelle Bewegung des Ankers in Richtung zu dem Hubanschlag entsteht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei der zweite Teil (22) dazu dient, den Anker in einer an dem Hubanschlag anliegenden Stellung zu halten.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die
Bestromungszeitdauer (ti*) dadurch ermittelt wird, dass unterschiedliche Zeitdauern (ti 1 , ti2, ti3, ti4, ti5) für die Bestromung des Einspritzventils verwendet werden, und dass diejenige Zeitdauer (ti3) als
Bestromungszeitdauer (ti*) ausgewählt wird, bei der der Anker den
Hubanschlag gerade noch nicht erreicht oder ihn mit einer nur geringfügigen Geschwindigkeit erreicht, und bei der das Einspritzventil eine möglichst große Öffnungsdauer (d3) aufweist.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Anker und die Ventilnadel als separate Bauteile (Figuren 4a bis 4c) oder einteilig (Figur 5) ausgebildet sind.
9. Computerprogramm für ein digitales Rechengerät, das dazu geeignet ist, das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.
10. Steuergerät insbesondere für ein Kraftfahrzeug, das mit einem digitalen Rechengerät versehen ist, auf dem ein Computerprogramm nach dem Anspruch 9 ablauffähig ist.
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