WO2024022630A1 - Method for operating a gas injector - Google Patents

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WO2024022630A1
WO2024022630A1 PCT/EP2023/062268 EP2023062268W WO2024022630A1 WO 2024022630 A1 WO2024022630 A1 WO 2024022630A1 EP 2023062268 W EP2023062268 W EP 2023062268W WO 2024022630 A1 WO2024022630 A1 WO 2024022630A1
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gas injector
medium
partial load
boost
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PCT/EP2023/062268
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Torsten BUROCK
Oezguer Tuerker
Thomas Gann
Marco Beier
Fabian FISCHER
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a gas injector and in particular to a method for shifting a period of time until a stroke stop of an armature of a magnetic actuator is reached based on a boost current duration.
  • Gas injectors are known from the prior art in different designs. Due to the gaseous medium to be injected, gas injectors usually have relatively large opening strokes and correspondingly also relatively large closing strokes. However, this leads to relatively high kinetic energy, which can lead to wear, for example when opening a stroke stop for an armature. When closing, wear can occur on a sealing seat of the gas injector due to the high kinetic energies. These wear processes can lead to undesirable particle formation, which in an unfavorable case can lead to malfunctions in guides or other components of the gas injector.
  • the method according to the invention for operating a gas injector for blowing a gaseous medium into a combustion chamber of an internal combustion engine with the features of claim 1 has the advantage that wear when opening on a stroke stop can be significantly reduced. This also results in a significantly reduced risk of particle formation during striking and thus a further reduced risk of these particles forming in unfavorable cases Can cause malfunctions, for example in guide components of the gas injector.
  • the gas injector has a closing element, in particular a valve needle or the like, which is brought from a closed position into an open position by means of a magnetic actuator with an armature.
  • a boost current for opening the closing element is applied to the magnetic actuator at the beginning of the opening process, then a pull-in current is applied to continue the opening process of the closing element up to a stroke stop, and then a holding current for keeping the closing element open is determined depending on a pressure level of a medium to be injected in the gas injector .
  • the current for the three different opening phases of the closing element is thus determined depending on the pressure level of the medium to be injected.
  • the boost current duration can therefore serve as a controlled variable depending on the pressure level of the gaseous medium in order to achieve the desired opening dynamics.
  • the boost current, the starting current and the holding current can be selected variably.
  • a shift in the time period until a stroke stop of the armature of the magnetic actuator is reached is carried out by regulating the boost current duration.
  • an impact impulse of the armature at the stroke stop can be reduced.
  • bouncers which can occur when the armature hits the stroke stop and influence the amount of gas to be blown in, can be prevented.
  • Metering accuracy of the gas injector can thus be improved.
  • the boost current duration is preferably shortened, which increases the time until the stroke stop is reached. This also reduces the speed of the armature when it hits the stroke stop.
  • the pickup current duration when the boost current duration changes in the boost phase, also changes in a pickup phase.
  • the method has a first current supply profile for a lower partial load of the internal combustion engine, a second current supply profile for a partial load of the internal combustion engine and a third current supply profile for an upper partial load and a full load of the internal combustion engine.
  • the boost current duration therefore serves as a controlled variable in order to achieve the desired opening dynamics of the gas injector.
  • the method preferably compares the actual time of the stroke stop tact with a target value tsoii of the stroke stop stored in a control device or the like. If the actual value deviates from the target value, an adjustment is then carried out by varying the boost current duration. For example, if the stroke stop occurs too early, the opening speed is reduced by reducing the boost current duration.
  • the first current profile for the lower partial load is carried out in a pressure range of the medium to be injected of less than 12 x 10 5 Pa.
  • the partial load is carried out in a pressure range of the medium to be injected in a range from 12 x 10 5 Pa to 18 x 10 5 Pa.
  • the upper partial load and the full load are carried out in a pressure range of the medium to be injected of greater than 18 x 10 5 Pa and more preferably in a range of 40 to 50 x 10 5 Pa.
  • the current levels for all three described current profiles meet the requirements that the current level in the lower partial load is greater than the current level at partial load and the current level of the partial load is greater than or equal to the current level at full load or upper partial load.
  • the invention further relates to a control device which is set up to carry out the steps of the method according to the invention.
  • the desired opening dynamics of the gas injector can be achieved with the help of the control unit by regulating the duration of the boost current by changing the time until the stroke stop is reached.
  • the gas injector controlled by the control device therefore opens more slowly or quickly, with preferably a target/actual comparison of the energization duration to regulate the Duration until the stroke stop is reached. This means that opening bounces or the like can be avoided or reduced.
  • the invention further relates to a computer program with a program code that carries out the steps of the method according to the invention when the computer program runs on a computer or a corresponding computing unit.
  • Figure 1 is a schematic representation of two diagrams shown directly one above the other, the lower diagram showing a valve lift H over time t and the upper diagram showing the current I over time t, and
  • Figure 2 is a longitudinal section through a gas injector, which is used
  • FIG 2 shows an example of a gas injector 1 with a magnetic actuator.
  • the magnetic actuator comprises a magnetic coil 3 for acting on an axially movable armature 2.
  • the armature 2 can be brought into contact with a closing element 4, in particular a valve needle, in order to release an injection cross section at a sealing seat 5.
  • the reference numeral 8 denotes a Gas injector reset element.
  • the closing element 4 is held in the closed position shown in Figure 2 by means of a valve spring 7.
  • Figure 1 shows schematically the method according to the invention for operating the gas injector for blowing a gaseous medium into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the closing element 4 for example a valve needle, is brought from a closed position (closed position at zero) into an open position (open position) by means of the magnetic actuator with an armature for blowing in the gaseous medium.
  • the current profile has three phases A, B, C.
  • a boost phase A at the beginning of the opening process is followed by a tightening phase B, which brings the gas injector into a completely open position.
  • This is followed by a holding phase C, in which the gas injector is kept open with reduced magnetic force.
  • the boost phase A provides an initial high opening force in order to overcome, in particular, adhesive forces and inertia forces of the closing element, which is in the closed state.
  • the current I is shown over time t.
  • a usual current profile for the gas injector is shown in a continuous line.
  • a stroke stop HA is reached in the tightening phase B.
  • the gas injector is opened to the maximum, so that a maximum injection cross section is released at a sealing seat of the gas injector.
  • the opening dynamics of the gas injector are particularly important. What is particularly important here is the period in which the gas injector is completely open, i.e. how long the armature rests against the stroke stop HA, in which the gas injector is completely open.
  • changes in the gas pressure in the gas injector can have a relatively large effect on the valve dynamics due to different requirements, for example during full load operation compared to lower partial load operation.
  • the magnetic force requirement is low due to the supporting pneumatic forces of the medium to be injected under high pressure.
  • the lack of pneumatic support must be compensated for by a higher magnetic force.
  • the time period ti is now determined in which the closing element has carried out the maximum stroke HA and the armature is in contact with the stroke stop.
  • This actual time duration ti is compared with a target time duration ts. If there is a deviation, as shown in the lower diagram in Figure 1, the actual time duration ti for reaching the stroke stop must be shifted in the direction of the target time duration ts (arrow X).
  • the boost current duration is preferably over several Controls are gradually reduced until the setpoint and actual value are equal. Adaptation can thus preferably be achieved over several injection cycles.
  • the time of the stroke stop depends directly on the opening speed of the closing element, there is a direct correlation between an impact speed of the armature on the stroke stop and the time of the stroke stop.
  • the time of the stroke stop can therefore be carried out by comparing the target time duration ts with the actual time duration ti and, if a deviation is detected, it can be adjusted by varying the boost phase A.
  • a master map stored, for example, in the control unit can be designed as a function of the system pressure of the medium to be injected once per injector generation and can be stored in the control unit.
  • a method for operating a gas injector for blowing a gaseous medium into a combustion chamber of an internal combustion engine in which a time for the stroke stop and thus also an impact speed at the stroke stop can be determined by varying a boost current phase depending on a Gas pressure levels in the gas injector can be adjusted. This means that wear on the stroke stop can be reduced, so that the risk of particle formation during operation of the gas injector is significantly reduced.

Abstract

The present invention relates to a method for operating a gas injector for injecting a gaseous medium into a combustion chamber of an internal combustion engine, wherein a closing element can be brought from a closed position into an open position by means of a magnetic actuator, wherein a boost current for starting the opening process of the closing element and a pull-in current for continuing the opening process and a holding current for holding the closing element open are determined according to a pressure level of the medium to be injected in the gas injector, wherein a comparison of an actual time duration (ti) with a target time duration (ts) is performed in order to reach a stroke stop of an armature of the magnetic actuator and, if there is a deviation between ti and ts, an adjustment is made to the boost current duration in a boost phase (A).

Description

Beschreibung Description
Titel title
Verfahren zum Betreiben eines Gasinjektors Method for operating a gas injector
Stand der Technik State of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gasinjektors und insbesondere ein Verfahren, um eine Zeitdauer bis zum Erreichen eines Hubanschlags eines Ankers eines Magnetaktors basierend auf einer Booststromdauer zu verschieben. The present invention relates to a method for operating a gas injector and in particular to a method for shifting a period of time until a stroke stop of an armature of a magnetic actuator is reached based on a boost current duration.
Gasinjektoren sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Aufgrund des gasförmigen, einzublasenden Mediums haben Gasinjektoren üblicherweise relativ große Öffnungshübe und entsprechend auch relativ große Schließhübe. Dies führt jedoch zu relativ hohen kinetischen Energie, welche zu einem Verschleiß, beispielsweise beim Öffnen an einem Hubanschlag für einen Anker führen können. Beim Schließen können aufgrund der hohen kinetischen Energien Verschleiß an einem Dichtsitz des Gasinjektors auftreten. Diese Verschleißvorgänge können dabei zu einer unerwünschten Partikelbildung führen, welche in einem ungünstigen Fall in Führungen oder anderen Bauteilen des Gasinjektors zu Funktionsstörungen führen können. Gas injectors are known from the prior art in different designs. Due to the gaseous medium to be injected, gas injectors usually have relatively large opening strokes and correspondingly also relatively large closing strokes. However, this leads to relatively high kinetic energy, which can lead to wear, for example when opening a stroke stop for an armature. When closing, wear can occur on a sealing seat of the gas injector due to the high kinetic energies. These wear processes can lead to undesirable particle formation, which in an unfavorable case can lead to malfunctions in guides or other components of the gas injector.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Gasinjektors zum Einblasen eines gasförmigen Mediums in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass ein Verschleiß beim Öffnen an einem Hubanschlag signifikant reduziert werden kann. Dadurch ergibt sich auch eine deutlich reduzierte Gefahr einer Partikelbildung während des Anschlagens und somit eine weiter reduzierte Gefahr, dass dies Partikel in ungünstigen Fällen Funktionsstörungen, beispielsweise bei Führungsbauteilen des Gasinjektors, hervorrufen können. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Gasinjektor ein Schließelement, insbesondere eine Ventilnadel oder dgl. , aufweist, welche mittels eines Magnetaktors mit einem Anker aus einer Schließstellung in eine Offenstellung gebracht wird. Dabei wird an dem Magnetaktor zu Beginn des Öffnungsvorgangs ein Booststrom zum Öffnen des Schließelements angelegt, anschließend ein Anzugstrom zum weiteren Fortführen des Öffnungsvorgangs des Schließelements bis zu einem Hubanschlag angelegt und anschließend ein Haltestrom zum Offenhalten des Schließelements in Abhängigkeit eines Druckniveaus eines einzublasenden Mediums im Gasinjektor bestimmt. Somit wird der Strom für die drei unterschiedlichen Öffnungsphasen des Schließelements in Abhängigkeit des Druckniveaus des einzublasenden Mediums bestimmt. The method according to the invention for operating a gas injector for blowing a gaseous medium into a combustion chamber of an internal combustion engine with the features of claim 1 has the advantage that wear when opening on a stroke stop can be significantly reduced. This also results in a significantly reduced risk of particle formation during striking and thus a further reduced risk of these particles forming in unfavorable cases Can cause malfunctions, for example in guide components of the gas injector. This is achieved according to the invention in that the gas injector has a closing element, in particular a valve needle or the like, which is brought from a closed position into an open position by means of a magnetic actuator with an armature. A boost current for opening the closing element is applied to the magnetic actuator at the beginning of the opening process, then a pull-in current is applied to continue the opening process of the closing element up to a stroke stop, and then a holding current for keeping the closing element open is determined depending on a pressure level of a medium to be injected in the gas injector . The current for the three different opening phases of the closing element is thus determined depending on the pressure level of the medium to be injected.
Somit kann die Booststromdauer als Regelgröße in Abhängigkeit des Druckniveaus des gasförmigen Mediums dienen, um eine gewünschte Öffnungsdynamik zu erreichen. Dabei können insbesondere der Booststrom, der Anzugstrom und der Haltestrom variabel gewählt werden. The boost current duration can therefore serve as a controlled variable depending on the pressure level of the gaseous medium in order to achieve the desired opening dynamics. In particular, the boost current, the starting current and the holding current can be selected variably.
Ferner wird eine Verschiebung einer Zeitspanne bis zu einem Erreichen eines Hubanschlags des Ankers des Magnetaktors mittels einer Regelung der Booststromdauer durchgeführt. Hierdurch kann insbesondere auch ein Einschlagimpuls des Ankers am Hubanschlug reduziert werden. Dadurch können auch sog. Preller, welche beim Auftreffen des Ankers auf den Hubanschlag auftreten können und die einzublasenden Gasmengen beeinflussen, verhindert werden. Somit kann eine Zumessgenauigkeit des Gasinjektors verbessert werden. Furthermore, a shift in the time period until a stroke stop of the armature of the magnetic actuator is reached is carried out by regulating the boost current duration. In this way, in particular, an impact impulse of the armature at the stroke stop can be reduced. This also means that so-called bouncers, which can occur when the armature hits the stroke stop and influence the amount of gas to be blown in, can be prevented. Metering accuracy of the gas injector can thus be improved.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. The subclaims show preferred developments of the invention.
Die Booststromdauer wird vorzugsweise verkürzt, wodurch die Zeitdauer bis zum Erreichen des Hubanschlags verlängert wird. Auch wird dadurch eine Geschwindigkeit des Ankers beim Auftreffen auf den Hubanschlag verringert. The boost current duration is preferably shortened, which increases the time until the stroke stop is reached. This also reduces the speed of the armature when it hits the stroke stop.
Vorzugsweise erfolgt bei einer Änderung der Booststromdauer in der Boostphase auch eine Änderung der Anzugsstromdauer in einer Anzugsphase. Besonders bevorzugt weist das Verfahren in Abhängigkeit des Druckniveaus ein erstes Bestromungsprofil für eine untere Teillast der Brennkraftmaschine, ein zweites Bestromungsprofil für eine Teillast der Brennkraftmaschine und ein drittes Bestromungsprofil für eine obere Teillast und eine Volllast der Brennkraftmaschine auf. Preferably, when the boost current duration changes in the boost phase, the pickup current duration also changes in a pickup phase. Particularly preferably, depending on the pressure level, the method has a first current supply profile for a lower partial load of the internal combustion engine, a second current supply profile for a partial load of the internal combustion engine and a third current supply profile for an upper partial load and a full load of the internal combustion engine.
Die Booststromdauer dient somit als Regelgröße, um eine gewünschte Öffnungsdynamik des Gasinjektors zu erreichen. Vorzugsweise vergleicht das Verfahren den tatsächlichen Zeitpunkt des Hubanschlags tist mit einem in einem Steuergerät oder dgl. hinterlegten Soll-Wert tsoii des Hubanschlags. Bei einer Abweichung des Ist-Werts vom Soll-Wert wird dann über eine Variation der Booststromdauer eine Anpassung durchgeführt. Wenn beispielsweise der Hubanschlag zu früh erfolgt, erfolgt eine Reduzierung der Öffnungsgeschwindigkeit durch eine Reduzierung der Booststromdauer. The boost current duration therefore serves as a controlled variable in order to achieve the desired opening dynamics of the gas injector. The method preferably compares the actual time of the stroke stop tact with a target value tsoii of the stroke stop stored in a control device or the like. If the actual value deviates from the target value, an adjustment is then carried out by varying the boost current duration. For example, if the stroke stop occurs too early, the opening speed is reduced by reducing the boost current duration.
Das erste Bestromungsprofil für die untere Teillast wird in einem Druckbereich des einzublasenden Mediums von kleiner als 12 x 105 Pa ausgeführt. Die Teillast wird in einem Druckbereich des einzublasenden Mediums in einem Bereich von 12 x 105 Pa bis 18 x 105 Pa ausgeführt. Die obere Teillast und die Volllast wird in einem Druckbereich des einzublasenden Mediums von größer 18 x 105 Pa ausgeführt und weiter bevorzugt in einem Bereich von 40 bis 50 x 105 Pa ausgeführt. The first current profile for the lower partial load is carried out in a pressure range of the medium to be injected of less than 12 x 10 5 Pa. The partial load is carried out in a pressure range of the medium to be injected in a range from 12 x 10 5 Pa to 18 x 10 5 Pa. The upper partial load and the full load are carried out in a pressure range of the medium to be injected of greater than 18 x 10 5 Pa and more preferably in a range of 40 to 50 x 10 5 Pa.
Dabei erfüllen die Stromniveaus bei allen drei beschriebenen Bestromungsprofilen jeweils die Anforderungen, dass das Stromniveau in der unteren Teillast größer ist als das Stromniveau bei Teillast und das Stromniveau der Teillast ist größer oder gleich dem Stromniveau bei Volllast bzw. oberer Teillast ist. The current levels for all three described current profiles meet the requirements that the current level in the lower partial load is greater than the current level at partial load and the current level of the partial load is greater than or equal to the current level at full load or upper partial load.
Ferner betrifft die Erfindung ein Steuergerät, welches eingerichtet ist, die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Insbesondere kann mit Hilfe des Steuergeräts durch Regelung der Booststromdauer die gewünschte Öffnungsdynamik des Gasinjektors erreicht werden, indem die Zeitdauer bis zum Erreichen des Hubanschlags verändert wird. Der mittels des Steuergeräts angesteuerte Gasinjektor öffnet somit langsamer oder schneller, wobei vorzugsweise ein Soll-Ist-Vergleich der Bestromungsdauer zum Regeln der Zeitdauer bis zum Erreichen des Hubanschlags ausgeführt wird. Somit können Öffnungspreller oder dgl. vermieden bzw. reduziert werden. The invention further relates to a control device which is set up to carry out the steps of the method according to the invention. In particular, the desired opening dynamics of the gas injector can be achieved with the help of the control unit by regulating the duration of the boost current by changing the time until the stroke stop is reached. The gas injector controlled by the control device therefore opens more slowly or quickly, with preferably a target/actual comparison of the energization duration to regulate the Duration until the stroke stop is reached. This means that opening bounces or the like can be avoided or reduced.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogramm mit einem Programmcode, der die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit abläuft. The invention further relates to a computer program with a program code that carries out the steps of the method according to the invention when the computer program runs on a computer or a corresponding computing unit.
Ferner wird ein Computerprogrammprodukt mit einem erfindungsgemäßen Computerprogramm vorgeschlagen, dass auf einem maschinenlesbaren Datenträger oder Speichermedium gespeichert ist. Furthermore, a computer program product with a computer program according to the invention is proposed, which is stored on a machine-readable data carrier or storage medium.
Zeichnung drawing
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist: The invention is described in detail below with reference to the accompanying drawing. In the drawing is:
Figur 1 eine schematische Darstellung von zwei direkt übereinander dargestellten Diagrammen, wobei das untere Diagramm einen Ventilhub H über der Zeit t zeigt und das obere Diagramm den Strom I über der Zeit t zeigt, und Figure 1 is a schematic representation of two diagrams shown directly one above the other, the lower diagram showing a valve lift H over time t and the upper diagram showing the current I over time t, and
Figur 2 ein Längsschnitt durch einen Gasinjektor, welcher zurFigure 2 is a longitudinal section through a gas injector, which is used
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Implementation of the method according to the invention is set up.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Preferred embodiment of the invention
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 die Erfindung im Detail beschrieben. The invention is described in detail below with reference to Figures 1 and 2.
Figur 2 zeigt beispielhaft einen Gasinjektor 1 mit einem Magnetaktor. Der Magnetaktor umfasst eine Magnetspule 3 zur Einwirkung auf einen axial beweglichen Anker 2. Der Anker 2 ist mit einem Schließelement 4, insbesondere einer Ventilnadel, in Kontakt bringbar, um an einem Dichtsitz 5 einen Einblasquerschnitt freizugeben. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet ein Rückstellelement des Gasinjektors. Das Schließelement 4 ist mittels einer Ventilfeder 7 in der in Figur 2 gezeigten, geschlossenen Position gehalten. Figure 2 shows an example of a gas injector 1 with a magnetic actuator. The magnetic actuator comprises a magnetic coil 3 for acting on an axially movable armature 2. The armature 2 can be brought into contact with a closing element 4, in particular a valve needle, in order to release an injection cross section at a sealing seat 5. The reference numeral 8 denotes a Gas injector reset element. The closing element 4 is held in the closed position shown in Figure 2 by means of a valve spring 7.
Wenn die Magnetspule 3 bestromt wird, bildet sich ein Magnetfeld aus, dessen Magnetkraft den Anker 2 in Richtung des Schließelements 4 bewegt (Pfeil 11). Dabei gelangt ein mit dem Anker 2 verbundener Ankerbolzen 9 zur Anlage mit dem Schließelement 4, sodass das Schließelement 4 entgegen der Federkraft der Ventilfeder 7 am Dichtsitz 5 geöffnet wird. Der Anker 2 wird dabei bis zu einem Hubanschlag 6 für den Anker bewegt, was den vollständigen Öffnungszustand des Gasinjektors darstellt. When the magnetic coil 3 is energized, a magnetic field is formed, the magnetic force of which moves the armature 2 in the direction of the closing element 4 (arrow 11). An anchor bolt 9 connected to the anchor 2 comes into contact with the closing element 4, so that the closing element 4 is opened against the spring force of the valve spring 7 on the sealing seat 5. The armature 2 is moved up to a stroke stop 6 for the armature, which represents the complete opening state of the gas injector.
Zum Schließen des Gasinjektors 1 wird die Bestromung der Magnetspule 3 beendet, sodass das Rückstellelement 8 den Anker 2 wieder in die in Figur 1 gezeigte Ausgangsposition zurückstellt. Gleichzeitig stellt auch die Ventilfeder 7 das Schließelement 4 in die in Figur 1 gezeigte, geschlossene Position zurück. To close the gas injector 1, the energization of the magnetic coil 3 is stopped, so that the restoring element 8 returns the armature 2 to the starting position shown in Figure 1. At the same time, the valve spring 7 also returns the closing element 4 to the closed position shown in FIG.
Figur 1 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des Gasinjektors zum Einblasen eines gasförmigen Mediums in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Figure 1 shows schematically the method according to the invention for operating the gas injector for blowing a gaseous medium into a combustion chamber of an internal combustion engine.
Das Schließelement 4, beispielsweise eine Ventilnadel, wird mittels des Magnetaktors mit einem Anker aus einer Schließstellung (geschlossene Stellung bei Null) in eine Offenstellung (geöffnete Stellung) zum Einblasen des gasförmigen Mediums gebracht. The closing element 4, for example a valve needle, is brought from a closed position (closed position at zero) into an open position (open position) by means of the magnetic actuator with an armature for blowing in the gaseous medium.
Wie aus dem oberen Diagramm von Figur 1 ersichtlich ist, weist das Bestromungsprofil drei Phasen A, B, C auf. An eine Boostphase A zu Beginn des Öffnungsvorgangs schließt sich eine Anzugsphase B an, welche dem Gasinjektor in eine vollständig geöffnete Position bringt. Anschließend erfolgt eine Haltephase C, in welcher der Gasinjektor mit reduzierter Magnetkraft offengehalten wird. As can be seen from the upper diagram of Figure 1, the current profile has three phases A, B, C. A boost phase A at the beginning of the opening process is followed by a tightening phase B, which brings the gas injector into a completely open position. This is followed by a holding phase C, in which the gas injector is kept open with reduced magnetic force.
Die Boostphase A stellt eine anfängliche hohe Öffnungskraft bereit, um insbesondere Haftkräfte und Trägheitskräfte des Schließelements, welches sich im geschlossenen Zustand befindet, zu überwinden. lm oberen Diagramm von Figur 1 ist die Stromstärke I über der Zeit t dargestellt. In durchgehender Linie ist dabei ein übliches Bestromungsprofil für den Gasinjektor gezeigt. The boost phase A provides an initial high opening force in order to overcome, in particular, adhesive forces and inertia forces of the closing element, which is in the closed state. In the upper diagram of Figure 1, the current I is shown over time t. A usual current profile for the gas injector is shown in a continuous line.
Wie weiter aus Figur 1 ersichtlich ist, wird ein Hubanschlag HA in der Anzugsphase B erreicht. Hier ist der Gasinjektor maximal geöffnet, so dass ein maximaler Einblasquerschnitt an einem Dichtsitz des Gasinjektors freigegeben ist. As can be seen from Figure 1, a stroke stop HA is reached in the tightening phase B. Here the gas injector is opened to the maximum, so that a maximum injection cross section is released at a sealing seat of the gas injector.
Zur Erreichung von geplanten Soll-Einblasmengen während eines Öffnungszyklus des Gasinjektors ist insbesondere eine Öffnungsdynamik des Gasinjektors wichtig. Hier ist insbesondere der Zeitraum wichtig, in welchem der Gasinjektor vollständig geöffnet ist, d.h., wie lange der Anker am Hubanschlag HA, in welchem der Gasinjektor vollständig geöffnet ist, anliegt. Im Betrieb kann nun aufgrund von unterschiedlichen Anforderungen beispielsweise während eines Volllastbetriebs im Vergleich zu einem unteren Teillastbetrieb durch Änderungen des Gasdrucks im Gasinjektor eine relativ große Auswirkung auf die Ventildynamik auftreten. In order to achieve planned target injection quantities during an opening cycle of the gas injector, the opening dynamics of the gas injector are particularly important. What is particularly important here is the period in which the gas injector is completely open, i.e. how long the armature rests against the stroke stop HA, in which the gas injector is completely open. During operation, changes in the gas pressure in the gas injector can have a relatively large effect on the valve dynamics due to different requirements, for example during full load operation compared to lower partial load operation.
Bei einem hohen Systemdruck ist beispielsweise ein Magnetkraftbedarf infolge der unterstützenden pneumatischen Kräfte des unter hohen Druck stehenden einzublasenden Mediums gering. Bei kleineren Systemdrücken, beispielsweise zur Einblasung von Kleinstmengen oder in einem Abstellvorgang, bei dem ein kontrollierter Druckabbau im Gasinjektor vorgenommen werden soll (Purge- Funktion) muss die fehlende pneumatische Unterstützung durch eine höhere Magnetkraft kompensiert werden. At a high system pressure, for example, the magnetic force requirement is low due to the supporting pneumatic forces of the medium to be injected under high pressure. At lower system pressures, for example for injecting very small quantities or in a shutdown process in which a controlled pressure reduction in the gas injector is to be carried out (purge function), the lack of pneumatic support must be compensated for by a higher magnetic force.
Da der Zeitpunkt des Erreichens des Hubanschlags (maximaler Öffnungsquerschnitt des Gasinjektors) einen sehr wichtigen Einfluss auf die einzublasenden Mengen hat, wird nun die Zeitdauer ti bestimmt, in welcher das Schließelement den maximalen Hub HA ausgeführt hat und der Anker am Hubanschlag anliegt. Diese Ist-Zeit-Dauer ti wird mit einer Soll-Zeit-Dauer ts verglichen. Sollte eine Abweichung vorliegen, wie beispielhaft in Figur 1 im unteren Diagramm dargestellt, muss eine Verschiebung der Ist-Zeit-Dauer ti des Erreichens des Hubanschlags in Richtung der Soll-Zeit-Dauer ts vorgenommen werden (Pfeil X). Dabei wird die Booststromdauer vorzugsweise über mehrere Ansteuerungen stufenweise abgesenkt, bis der Soll- und Istwert gleichgestellt ist. So kann eine Adaption bevorzugt über mehrere Einspritzzyklen erreicht werden. Since the time at which the stroke stop is reached (maximum opening cross section of the gas injector) has a very important influence on the quantities to be blown in, the time period ti is now determined in which the closing element has carried out the maximum stroke HA and the armature is in contact with the stroke stop. This actual time duration ti is compared with a target time duration ts. If there is a deviation, as shown in the lower diagram in Figure 1, the actual time duration ti for reaching the stroke stop must be shifted in the direction of the target time duration ts (arrow X). The boost current duration is preferably over several Controls are gradually reduced until the setpoint and actual value are equal. Adaptation can thus preferably be achieved over several injection cycles.
Hierbei erfolgt nun eine Verschiebung der Zeitspanne bis zum Erreichen des Hubanschlags durch eine Regelung der Booststromdauer. Dies ist in Figur 1 im oberen Diagramm dargestellt, wobei die Booststromdauer vom Zeitpunkt t1 auf den Zeitpunkt t1 ‘ verkürzt wird (Pfeil Y). The time period until the stroke stop is reached is now shifted by regulating the boost current duration. This is shown in the upper diagram in Figure 1, whereby the boost current duration is shortened from time t1 to time t1 ' (arrow Y).
Dadurch wird die Boostphase A von t1 auf tT reduziert, in Figur 1 von A auf A‘, wodurch die Anzugsstromphase B auf B‘ verlängert wird. Hierdurch erfolgt eine Verschiebung der Zeitdauer T bis zum Erreichen des Hubanschlags, so dass die Booststromdauer als Regelgröße zum Erreichen der gewünschten Öffnungsdynamik des Gasinjektors verwendet wird. This reduces the boost phase A from t1 to tT, in Figure 1 from A to A', whereby the starting current phase B is extended to B'. This results in a shift in the time period T until the stroke stop is reached, so that the boost current duration is used as a controlled variable to achieve the desired opening dynamics of the gas injector.
Da der Zeitpunkt des Hubanschlags direkt von der Öffnungsgeschwindigkeit des Schließelements abhängt, besteht eine direkte Korrelation zwischen einer Einschlaggeschwindigkeit des Ankers am Hubanschlag und dem Zeitpunkt des Hubanschlags. Somit kann der Zeitpunkt des Hubanschlags mit dem Vergleich zwischen der Soll-Zeit-Dauer ts mit der Ist-Zeit-Dauer ti durchgeführt werden und bei einer evtl, festgestellten Abweichung durch die Variation der Boostphase A angepasst werden. Since the time of the stroke stop depends directly on the opening speed of the closing element, there is a direct correlation between an impact speed of the armature on the stroke stop and the time of the stroke stop. The time of the stroke stop can therefore be carried out by comparing the target time duration ts with the actual time duration ti and, if a deviation is detected, it can be adjusted by varying the boost phase A.
Bei dem in Figur 1 gezeigten Beispiel wird, da die Ist-Zeit-Dauer ti bis zum Erreichen des Hubanschlags HA zu kurz ist und der Hubanschlag somit zu früh erfolgt, eine Reduzierung der Öffnungsgeschwindigkeit durch Absenkung der Booststromdauer von t1 auf t1 ‘ erreicht. In the example shown in Figure 1, since the actual time duration ti until the stroke stop HA is reached is too short and the stroke stop therefore occurs too early, a reduction in the opening speed is achieved by reducing the boost current duration from t1 to t1 '.
Es sei angemerkt, dass ein beispielsweise im Steuergerät hinterlegtes Masterkennfeld als Funktion des Systemdrucks des einzublasenden Mediums einmalig pro Injektorgeneration ausgelegt werden kann und im Steuergerät abgespeichert werden kann. It should be noted that a master map stored, for example, in the control unit can be designed as a function of the system pressure of the medium to be injected once per injector generation and can be stored in the control unit.
Somit kann erfindungsgemäß ein Verfahren zum Betreiben eines Gasinjektors zum Einblasen eines gasförmigen Mediums in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine bereitgestellt werden, bei dem durch Variation einer Boostbestromungsphase ein Zeitpunkt für den Hubanschlag und damit auch eine Einschlaggeschwindigkeit am Hubanschlag in Abhängigkeit eines Gasdruckniveaus im Gasinjektor angepasst werden kann. Somit kann ein Verschleiß am Hubanschlag reduziert werden, so dass die Gefahr einer Partikelbildung im Betrieb des Gasinjektors deutlich reduziert ist. Thus, according to the invention, a method for operating a gas injector for blowing a gaseous medium into a combustion chamber of an internal combustion engine can be provided, in which a time for the stroke stop and thus also an impact speed at the stroke stop can be determined by varying a boost current phase depending on a Gas pressure levels in the gas injector can be adjusted. This means that wear on the stroke stop can be reduced, so that the risk of particle formation during operation of the gas injector is significantly reduced.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zum Betreiben eines Gasinjektors zum Einblasen eines gasförmigen Mediums in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, wobei ein Schließelement mittels eines Magnetaktors aus einer Schließstellung in eine Offenstellung bringbar ist, wobei ein Booststrom zum Beginn des Öffnungsvorgangs des Schließelements und ein Anzugstrom zum weiteren Fortführen des Öffnungsvorgangs und ein Haltestrom zum Offenhalten des Schließelements in Abhängigkeit eines Druckniveaus des einzublasenden Mediums im Gasinjektor bestimmt wird, wobei ein Vergleich einer Ist-Zeit-Dauer ti mit einer Soll-Zeit-Dauer ts zum Erreichen eines Hubanschlags eines Ankers des Magnetaktors ausgeführt wird und bei einer Abweichung von ti zu ts eine Regelung der Booststromdauer in einer Boostphase (A) ausgeführt wird. 1. A method for operating a gas injector for blowing a gaseous medium into a combustion chamber of an internal combustion engine, wherein a closing element can be brought from a closed position into an open position by means of a magnetic actuator, with a boost current at the beginning of the opening process of the closing element and a pull-in current for further continuation of the opening process and a holding current for keeping the closing element open is determined depending on a pressure level of the medium to be injected in the gas injector, wherein a comparison of an actual time duration ti with a target time duration ts is carried out to reach a stroke stop of an armature of the magnetic actuator and at a Deviation from ti to ts a regulation of the boost current duration is carried out in a boost phase (A).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei bei einer Änderung der Booststromdauer in der Boostphase (A) auch eine Änderung der Anzugsstromdauer in einer Anzugsphase (B) erfolgt. 2. The method according to claim 1, wherein when the boost current duration changes in the boost phase (A), there is also a change in the pick-up current duration in a pick-up phase (B).
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Abhängigkeit des Druckniveaus des gasförmigen Mediums im Gasinjektor ein erstes Bestromungsprofil für eine untere Teillast der Brennkraftmaschine und ein zweites Bestromungsprofil für eine Teillast der Brennkraftmaschine und ein drittes Bestromungsprofil für eine obere Teillast und eine Volllast der Brennkraftmaschine bestimmt wird. 3. The method according to any one of the preceding claims, wherein, depending on the pressure level of the gaseous medium in the gas injector, a first current profile for a lower partial load of the internal combustion engine and a second current profile for a partial load of the internal combustion engine and a third current profile for an upper partial load and a full load of the internal combustion engine is determined.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das erste Bestromungsprofil für eine untere Teillast der Brennkraftmaschine auch eine Ablassfunktion für gasförmiges Medium nach einem Abstellen der Brennkraftmaschine aufweist. 4. The method according to claim 3, wherein the first current profile for a lower partial load of the internal combustion engine also has a drain function for gaseous medium after the internal combustion engine has been switched off.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die untere Teillast in einem Druckbereich des einzublasenden Mediums von kleiner 12 x 105 Pa liegt und die Teillast in einem Druckbereich des einzublasenden Mediums zwischen 12 x 105 Pa bis 18 x 105 Pa liegt und die obere Teillast und die Volllast in einem Druckbereich des einzublasenden Mediums von größer als 18 x 105 Pa liegt. Steuergerät, welches eingerichtet ist, Schritte eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen. Computerprogramm mit einem Programmcode, der Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt, wenn das5. The method according to one of claims 3 or 4, wherein the lower partial load is in a pressure range of the medium to be injected of less than 12 x 10 5 Pa and the partial load is in a pressure range of the medium to be injected between 12 x 10 5 Pa to 18 x 10 5 Pa and the upper partial load and the full load are in a pressure range of the medium to be injected of greater than 18 x 10 5 Pa. Control device which is set up to carry out steps of a method according to one of the preceding claims. Computer program with a program code that carries out steps of a method according to one of claims 1 to 7, if that
Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, beispielsweise auf einem Steuergerät, abläuft. Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm nach Anspruch 7, das auf einem maschinenlesbaren Datenträger oder Speichermedium gespeichert ist. Computer program runs on a computer or a corresponding computing unit, for example on a control device. Computer program product with a computer program according to claim 7, which is stored on a machine-readable data carrier or storage medium.
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