DE102009044965A1

DE102009044965A1 - Method for controlling operation of injection nozzle, involves closing nozzle needle in injection nozzle, and valve piece is deformed by applying pressure, where injection nozzle has nozzle needle

Info

Publication number: DE102009044965A1
Application number: DE200910044965
Authority: DE
Inventors: Holger Rapp; Wolfgang Stoecklein
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2011-03-31

Abstract

The method involves closing a nozzle needle in an injection nozzle (32). A valve piece (43) is deformed by applying pressure, where an injection nozzle has a nozzle needle, the valve piece, an anchor (38) and a magnet core with a coil (36). A residual air gap (56) is formed between the anchor and the magnet core. An independent claim is also included for an arrangement for controlling the operation of an injection nozzle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Kontrollieren des Betriebs einer Einspritzdüse.The invention relates to a method and an arrangement for controlling the operation of an injection nozzle.

Stand der TechnikState of the art

Bei Kraftstoffinjektoren bzw. Einspritzdüsen für Kraftstoff, die durch Magnetventile gesteuert werden, hat die Öffnungsdauer der Düsennadel einen Einfluss auf die eingespritzte Kraftstoffmenge. Die Öffnungsdauer ergibt sich indirekt aus der Ansteuerdauer bzw. Bestromungsdauer einer Magnetventilspule einer Ankergruppe, über die die Düsennadel bewegt wird, und dem dynamischen Verhalten der Hochdruckhydraulik. Bei Common-Rail-Injektoren für die Diesel-Speichereinspritzung ist das Magnetventil typischerweise als Servoventil ausgebildet und steuert zunächst die nachgeschaltete Hochdruckhydraulik an, die dann wiederum die Öffnungs- und Schließbewegung der Düsennadel steuert.In fuel injectors or injectors for fuel, which are controlled by solenoid valves, the opening duration of the nozzle needle has an influence on the injected fuel quantity. The opening duration results indirectly from the activation duration or energization duration of a solenoid valve coil of an armature group, via which the nozzle needle is moved, and the dynamic behavior of the high-pressure hydraulics. In common rail injectors for diesel accumulator injection, the solenoid valve is typically designed as a servo valve and first controls the downstream high-pressure hydraulics, which in turn controls the opening and closing movement of the nozzle needle.

Bei derartigen Einspritzdüsen bzw. Injektoren wird die Öffnungsdauer der Düsennadel zusätzlich durch das dynamische Verhalten des Servoventils beeinflusst. Die eingespritze Kraftstoffmenge ergibt sich dabei typischerweise aus der Öffnungsdauer der Düsennadel.In such injectors or injectors, the opening duration of the nozzle needle is additionally influenced by the dynamic behavior of the servo valve. The injected fuel quantity typically results from the opening duration of the nozzle needle.

Innerhalb der Schaltkette von dem Magnetkreis über das Servoventil und die Hochdruckhydraulik bis zur Düsennadel kann es durch unvermeidliche Streuungen von Bauteileigenschaften sowie durch variable Randbedingungen zu Abweichungen kommen, wodurch sich der Öffnungs- und Schließzeitpunkt der Düsennadel verändern kann. So ist als eine mögliche Einflussgröße, z. B. der Verschleiß der Bauteile der Einspritzdüse, zu berücksichtigen, Fertigungstoleranzen sowie Druckwellen innerhalb des Einspritzsystems usw. können als weitere Einflussgrößen von Bedeutung sein. Für die Erkennung des Schließzeitpunkts von Magnetventilen, wie z. B. dem Servoventil, sind verschiedene Methoden bekannt.Within the switching chain from the magnetic circuit via the servo valve and the high-pressure hydraulics to the nozzle needle, deviations from component properties and variable boundary conditions can lead to deviations, which may change the opening and closing time of the nozzle needle. So is as a possible factor, z. As the wear of the components of the injector to take into account, manufacturing tolerances and pressure waves within the injection system, etc. may be as further influencing factors of importance. For the detection of the closing time of solenoid valves, such. As the servo valve, various methods are known.

So betrifft die Druckschrift DE 36 09 599 A1 ein Verfahren zur Steuerung der Entregungszeit von elektromagnetischen Ventilen bei Brennkraftmaschinen. Hierbei wird der Erregungsstrom i = i(t) ausgehend von einem hohen Haltestromwert für eine bestimmte Zeitdauer nicht auf Null oder sogar einen negativen Wert, sondern auf einen im positiven Bereich unterhalb des Haltestroms liegenden Wert abgesenkt. Aufgrund der dadurch im Erregungskreis entstehenden charakteristischen Strom- und/oder Spannungswerte können ein Öffnungsanfang und ein Öffnungsende der Ventilnadel des elektromagnetischen Ventils besonders genau ermittelt und für eine optimale Beeinflussung der Arbeitsweise der Brennkraftmaschine berücksichtigt werden.So concerns the publication DE 36 09 599 A1 a method for controlling the de-excitation time of electromagnetic valves in internal combustion engines. Here, the excitation current i = i (t) is lowered from a high holding current value for a certain period of time not to zero or even a negative value, but to a lying in the positive region below the holding current value. On account of the characteristic current and / or voltage values which thereby arise in the excitation circuit, an opening start and an opening end of the valve needle of the electromagnetic valve can be determined particularly accurately and taken into account for optimum influencing of the operation of the internal combustion engine.

Ein Verfahren zur Steuerung und Erfassung der Bewegung eines Ankers eines elektromagnetischen Schaltorgans mit einer Erregerspule ist aus der Druckschrift DE 38 43 138 A1 bekannt. Zur Bewegung des Ankers in eine betätigbare Stellung wird hier ein Strom oder eine Spannung an die Erregerwicklung gelegt. Der Strom oder die Spannung wird vor Beginn der Bewegung des Ankers über einen Wert angehoben, bei dem der Anker in der betätigten Stellung verbleibt. Vor Beendigung der Bewegung des Ankers wird der Strom oder die Spannung auf einen definierten Wert gesenkt, der ausreicht, den Anker in der betätigten Stellung zu halten. Schließlich wird die zeitliche Änderung des Stroms oder der Spannung nach Einstellung des definierten Werts zur Erkennung des Endes der Ankerbewegung erfasst. Mit Hilfe dieses Verfahrens kann die Bewegung des Ankers, beispielsweise eines Magnetventils, für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine sehr genau überwacht werden, so dass der Einspritzzeitpunkt und die Einspritzdauer optimal einstellbar sind.A method for controlling and detecting the movement of an armature of an electromagnetic switching element with an excitation coil is from the document DE 38 43 138 A1 known. To move the armature into an actuatable position, a current or voltage is applied to the excitation winding here. The current or voltage is raised prior to the start of the movement of the armature over a value at which the armature remains in the actuated position. Prior to completion of the movement of the armature, the current or voltage is reduced to a defined value sufficient to hold the armature in the actuated position. Finally, the change with time of the current or the voltage is detected after setting the defined value for detecting the end of the armature movement. With the aid of this method, the movement of the armature, for example a solenoid valve, for a fuel injection device of an internal combustion engine can be monitored very accurately, so that the injection time and the injection duration are optimally adjustable.

Ein Verfahren zum Ermitteln einer vorgegebenen Position eines Ankers in einem Magnetventil ist in der Druckschrift DE 10 2007 031 552 A1 beschrieben. Dabei ist der Anker durch Reduzieren eines Stromes durch eine Magnetspule des Magnetventils mit einer Ausgangsstromstärke aus einer vorgegebenen Ausgangsposition in die vorgegebene Position überführbar.A method for determining a predetermined position of an armature in a solenoid valve is in the document DE 10 2007 031 552 A1 described. In this case, the armature can be converted by reducing a current through a solenoid of the solenoid valve with an output current from a predetermined starting position in the predetermined position.

Bei Common Rail-Injektoren, bei denen das Schaltventil als Servoventil mit nachgeschalteter Hochdruckhydraulik ausgeführt ist, ergibt sich noch eine Reihe weiterer Einflüsse, die in der Schaltkette zu berücksichtigen sind. Durch einen Düsensitzverschleiß werden u. a. der Öffnungszeitpunkt und die Öffnungsflugphase der Düsennadel bei unveränderter Funktion des Servoventils und der Hochdruckhydraulik geändert. Wenn z. B. die Düsennadel später und langsamer aus dem Sitz abhebt, wird sie zum Umkehrzeitpunkt, also wenn das Servoventil schließt, einen kleineren Hub ausgeführt haben und beim Schließen den Sitz folglich auch früher wieder erreichen. Somit ergibt sich aus einem verzögerten Öffnen der Nadel ein verfrühtes Schließen. Da sich die eingespritzte Kraftstoffmenge direkt aus der Öffnungsdauer der Nadel ergibt, kommt es demnach zu deutlichen Mengeneinflüssen. Der Einfluss von Druckwellen auf die eingespritzte Kraftstoffmenge resultiert zum erheblichen Teil aus einem geänderten Öffnungszeitpunkt der Düsennadel. Einen untergeordneten Einfluss hat demgegenüber der während der Einspritzung zur Verfügung stehende Einspritzdruck.In common rail injectors, in which the switching valve is designed as a servo valve with downstream high-pressure hydraulics, there are a number of other influences that must be taken into account in the switching chain. By a nozzle seat wear u. a. the opening time and the Öffnungsflugphase the nozzle needle with unchanged function of the servo valve and the high pressure hydraulics changed. If z. B. the nozzle needle lifts later and slower from the seat, it is at the time of reversal, so when the servo valve closes, have performed a smaller stroke and consequently reach the seat again when closing. Thus, a delayed opening of the needle results in premature closure. Since the injected fuel quantity results directly from the opening time of the needle, it therefore comes to significant volume influences. The influence of pressure waves on the injected fuel quantity results to a considerable extent from a changed opening time of the nozzle needle. In contrast, a subordinate influence has the injection pressure available during the injection.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden eine Anordnung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.Against this background, an arrangement and a method with the features of the independent claims are presented. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description.

Mit der Erfindung kann ein Schließzeitpunkt einer Ventilnadel einer Einspritzdüse bzw. eines Injektors, die bzw. der ein Magnetventil aufweist, erkannt werden.With the invention, a closing time of a valve needle of an injection nozzle or an injector, which or has a solenoid valve, are detected.

Weiterhin kann eine Genauigkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge verbessert werden, da nicht nur die Ungenauigkeiten des Servoventils sondern der gesamten Schaltkette des Injektors korrigiert werden können. Mit der Erfindung können sowohl die Exemplarstreuungen gleichartiger Ventile, deren Drift über die Lebensdauer und der Einfluss geänderter Randbedingungen, die z. B. durch Druckschwingungen in der Leitung verursacht werden, ausgeglichen werden.Furthermore, an accuracy of the injected fuel amount can be improved because not only the inaccuracies of the servo valve but the entire switching chain of the injector can be corrected. With the invention, both the Exemplarstreuungen similar valves whose drift over the life and the influence of changed boundary conditions, the z. B. caused by pressure fluctuations in the line can be compensated.

Die beschriebene Anordnung ist dazu ausgebildet, sämtliche Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen Komponenten der Anordnung durchgeführt werden.The arrangement described is designed to carry out all the steps of the presented method. In this case, individual steps of this method can also be carried out by individual components of the arrangement.

Weiterhin können Funktionen der Anordnung oder Funktionen von einzelnen Komponenten der Anordnung als Schritte des Verfahrens umgesetzt werden. Außerdem ist es möglich, dass Schritte des Verfahrens als Funktionen einzelner Komponenten der Anordnung oder der gesamten Anordnung realisiert werden.Furthermore, functions of the arrangement or functions of individual components of the arrangement can be implemented as steps of the method. In addition, it is possible that steps of the method may be realized as functions of individual components of the device or the entire device.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer Einspritzdüse sowie drei Diagramme zu Betriebsparametern der Einspritzdüse. 1 shows a schematic representation of an embodiment of an injection nozzle and three diagrams of operating parameters of the injection nozzle.

2 zeigt in schematischer Darstellung ein Detail einer Einspritzdüse in einer ersten Betriebssituation sowie in einer zweiten Betriebssituation. 2 shows a schematic representation of a detail of an injection nozzle in a first operating situation and in a second operating situation.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.

Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.The figures are described in a coherent and comprehensive manner, like reference numerals designate like components.

1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer Einspritzdüse 2, wobei in der Beschreibung zu der 1 lediglich auf ein Ventil 4, einen Hochdruckbereich 6, einen Steuerraum 42 und eine Düsennadel 8 der Einspritzdüse 2 im Detail eingegangen wird. In einem ersten Diagramm 10 ist entlang einer vertikal orientierten Achse 12 ein Verlauf zu einer Bewegung des Ventils 4 über einer horizontal orientierten Zeitachse 14 aufgetragen. Dabei umfasst dieser Verlauf einen ersten Abschnitt 16, für eine Bewegung des Ventils 4, die sich aufgrund einer elektrischen Ansteuerung ergibt. Ein zweiter Abschnitt 18 der Bewegung des Ventils 4 ergibt sich aufgrund einer Durchbiegung (Deformation) eines Ventilstücks der Einspritzdüse 2. 1 shows a schematic representation of an embodiment of an injection nozzle 2 , where in the description of the 1 only on a valve 4 , a high pressure area 6 , a control room 42 and a nozzle needle 8th the injector 2 will be discussed in detail. In a first diagram 10 is along a vertically oriented axis 12 a course to a movement of the valve 4 over a horizontally oriented timeline 14 applied. In this case, this course includes a first section 16 , for a movement of the valve 4 , which results from an electrical control. A second section 18 the movement of the valve 4 arises due to a deflection (deformation) of a valve piece of the injection nozzle 2 ,

In einem zweiten Diagramm 20 ist entlang einer vertikal orientierten Achse 28 ein Hub der Düsennadel 8 über einer Zeitachse 14 aufgetragen. Das Ende einer Bewegung der Düsennadel 8 während eines Einspritzvorgangs ereignet sich zu einem Zeitpunkt 30, bei dem ein Schließen der Ventilnadel 8 erfolgt (Schließzeitpunkt).In a second diagram 20 is along a vertically oriented axis 28 a stroke of the nozzle needle 8th over a timeline 14 applied. The end of a movement of the nozzle needle 8th during an injection event occurs at a time 30 in which a closing of the valve needle 8th takes place (closing time).

Ein drittes Diagramm 26 umfasst eine vertikal orientierte Achse 22 entlang der ein Verlauf des Drucks im Steuerraum 42 über einer vertikal orientierten Zeitachse 14 aufgetragen ist. Der Verlauf des Drucks im Steuerraum 42 umfasst einen Peak 24, der sich aufgrund eines steilen Druckgradienten ergibt, der durch das Schließen der Ventilnadel 8 ausgelöst wird.A third diagram 26 includes a vertically oriented axis 22 along the a course of pressure in the control room 42 over a vertically oriented timeline 14 is applied. The course of the pressure in the control room 42 includes a peak 24 , which results from a steep pressure gradient caused by the closing of the valve needle 8th is triggered.

2 zeigt ein Detail einer Ausführungsform einer Einspritzdüse 32 in einer ersten Betriebssituation (links) sowie in einer zweiten Betriebssituation (rechts). Die Einspritzdüse 32 umfasst eine Magnetgruppe 34 bzw. einen Magnetkern mit einer Spule 36, einen unterhalb der Magnetgruppe 34 angeordneten Anker 38 eines Ventils 40 und einen darunter angeordneten Steuerraum 42, in dem ein Ventilkolben 44 bewegbar angeordnet ist. Dieser Ventilkolben 44 ist mit einer hier nicht dargestellten Düsennadel verbunden. Demnach führt der Ventilkolben 44 dieselben Bewegungen wie die Düsennadel aus. Zwischen dem Anker 38 und dem Steuerraum 42 ist ein Ventilstück 43 angeordnet. Außerdem umfasst die Einspritzdüse 32 noch eine Ablaufdrossel 46 und eine Zulaufdrossel 48 die mit einem Hochdruckbereich 50 verbunden ist. Weiterhin ist eine Ventilspannschraube (nicht dargestellt) vorgesehen. 2 shows a detail of an embodiment of an injection nozzle 32 in a first operating situation (left) and in a second operating situation (right). The injector 32 includes a magnet group 34 or a magnetic core with a coil 36 , one below the magnet group 34 arranged anchor 38 a valve 40 and a control room located thereunder 42 in which a valve piston 44 is movably arranged. This valve piston 44 is connected to a nozzle needle, not shown here. Accordingly, the valve piston leads 44 the same movements as the nozzle needle. Between the anchor 38 and the control room 42 is a valve piece 43 arranged. In addition, the injector includes 32 one more outlet throttle 46 and an inlet throttle 48 with a high pressure area 50 connected is. Furthermore, a valve clamping screw (not shown) is provided.

Weiterhin zeigt 2 Betriebsparameter, die sich bei einer Bewegung der Ventilnadel und bei einem Anhalten der Ventilnadel zum Zeitpunkt des Schließens der Ventilnadel (rechts) ergeben. Hierbei deutet links ein Vektor 52 die Geschwindigkeit der Ventilnadel und somit des Ventilkolbens während ihrer Bewegung an. Mit Pfeilen 54 wird ein Druck innerhalb des Steuerraums 42 angedeutet. Außerdem ist in 2 links eine Höhe 58 eines Restluftspalts 56 zwischen dem Anker 38 und der Magnetgruppe 34 bzw. dem Magnetkern während der Bewegung der Ventilnadel gezeigt. Zum Zeitpunkt des Schließens der Ventilnadel kommt es im Steuerraum zu einer Erhöhung des Drucks p + Δp. Daraus ergibt sich weiterhin eine Deformation und somit Durchbiegung des Ventilstücks 43. Dadurch wird weiterhin der Anker 38 in Richtung der Magnetgruppe 34 bzw. des Magnetkerns nach oben verschoben, wodurch sich wiederrum ein reduzierter Restluftspalt 56 mit der Höhe 58 h – Δh ergibt.Further shows 2 Operating parameters that result from a movement of the valve needle and a stop of the valve needle at the time of closing the valve needle (right). Here, a vector on the left indicates 52 the speed of the valve needle and thus the valve piston during its movement. With arrows 54 becomes a pressure within the control room 42 indicated. It is also in 2 left a height 58 a residual air gap 56 between the anchor 38 and the magnet group 34 or the magnetic core during the movement of the valve needle shown. At the time of closing the valve needle, there is an increase in the pressure in the control chamber p + Δp. This also results in a deformation and thus deflection of the valve piece 43 , This will continue to be the anchor 38 in the direction of the magnet group 34 or of the magnetic core shifted upward, whereby in turn a reduced residual air gap 56 with the height 58 h - Δh yields.

Zusätzlich ist in 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung 60 schematisch dargestellt. Diese Anordnung umfasst eine elektrische Energiequelle 62, die dazu ausgebildet ist, der Spule 36 eine erste elektrische Größe, wobei es sich entweder um die Spannung oder den Strom handelt, einzuprägen. Eine Messeinrichtung 64 der Anordnung 60 ist dazu ausgebildet, eine zweite elektrische Größe der Spule 36, d. h. den durch die Spule 36 fließenden Strom oder die daran anliegende Spannung zu messen. Mit einer Auswerteeinrichtung 66 als weitere Komponente der Anordnung 60 wird ein Verlauf der gemessenen elektrischen Größe erfasst und analysiert.Additionally is in 2 an embodiment of an inventive arrangement 60 shown schematically. This arrangement includes an electrical energy source 62 , which is adapted to the coil 36 a first electrical quantity, which is either the voltage or the current, impress. A measuring device 64 the arrangement 60 is adapted to a second electrical size of the coil 36 ie through the coil 36 flowing current or the voltage applied to it. With an evaluation device 66 as another component of the arrangement 60 a course of the measured electrical quantity is recorded and analyzed.

Bei einem Betrieb der Einspritzdüse 32 kommt es im Moment des Schließens der Düsennadel zu einem steilen Druckaufbau innerhalb der Einspritzdüse 32 sowie im Steuerraum 42 oberhalb des Ventilkolbens 44. Ursächlich für den Druckaufbau in der Einspritzdüse 32 ist, dass der Kraftstoff in der Hochdruckbohrung der Einspritzdüse 32 sowie der Leitung vor dem Nadelschließen noch in Bewegung ist, jedoch mit dem Schließen der Düsennadel abgebremst wird. Dadurch ergibt sich als erster Effekt ein Druckaufbau, der sich von der Einspritzdüse bis in die Hochdruckbohrung und die Hochdruckleitung fortsetzt (siehe 1).During operation of the injector 32 it comes at the moment of closing the nozzle needle to a steep pressure build-up within the injector 32 as well as in the control room 42 above the valve piston 44 , Cause of the pressure build-up in the injector 32 is that the fuel in the high pressure bore of the injector 32 and the line before needle closing is still in motion, but is slowed down with the closing of the nozzle needle. This results in the first effect, a pressure build-up, which continues from the injection nozzle into the high pressure bore and the high pressure line (see 1 ).

Als zweiter Effekt für einen steilen Druckaufbau im Steuerraum ist das plötzliche Abbremsen des Verbunds aus Düsennadel und Ventilkolben 44 bei Erreichen des Sitzes. Dadurch entfällt die Volumenzunahme des Steuerraums 42 durch die Schließbewegung der Düsennadel und den zunächst weiter durch die Zulauf-Drossel 48 nachfließende Volumenstrom. Dies führt nun zu einem steilen Anstieg des Drucks im Steuerraum 42. Beide Druckanstiege bewirken eine starke Erhöhung der Kraft, mit der das Ventilstück 43 nach oben gegen den Anker 38 gedrückt wird, und eine erhöhte Durchbiegung des Ventilstücks 43. Durch die Durchbiegung des Ventilstücks 43 reduziert sich direkt der Hub des Servoventils und somit der Restluftspalt 56 des Magnetventils. Diese Änderung des Restluftspalts 56 kann mit bekannten Methoden erkannt und ausgewertet werden. Dadurch wird der Schließzeitpunkt der Düsennadel zuzüglich von Laufzeiteffekten der Schallausbreitung in der Flüssigkeit detektiert.As a second effect for a steep pressure build-up in the control room is the sudden braking of the composite of nozzle needle and valve piston 44 when reaching the seat. This eliminates the increase in volume of the control room 42 by the closing movement of the nozzle needle and the first further by the inlet throttle 48 secondary flow. This now leads to a steep increase in pressure in the control room 42 , Both pressure increases cause a strong increase in the force with which the valve piece 43 up against the anchor 38 is pressed, and an increased deflection of the valve piece 43 , Due to the deflection of the valve piece 43 directly reduces the stroke of the servo valve and thus the residual air gap 56 of the solenoid valve. This change of the residual air gap 56 can be recognized and evaluated with known methods. As a result, the closing time of the nozzle needle plus transit time effects of the sound propagation in the liquid is detected.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in einem Zeitintervall, in dem das Schließen der Düsennadel erwartet wird, als elektrische Größe entweder der Verlauf der Spannung für die Spule 36 oder der Verlauf des Stroms für die Spule 36 eingeprägt wird, bspw. eine konstante Spannung oder ein konstanter Strom. Es ist möglich, in dem genannten Zeitintervall die Spannung 0 einzuprägen, indem die Steuergeräte-Endstufe einfach kurzgeschlossen bzw. in den Freilauf geschaltet wird, oder alternativ den Strom 0 einzuprägen, indem das Magnetventil elektrisch von der Endstufe abgetrennt und so ein Stromfluss unterbunden wird. In dem Zeitintervall wird der Stromverlauf als zweite elektrische Größe, bei eingeprägter Spannung als erste elektrische Größe, oder der Spannungsverlauf als zweite elektrische Größe, bei eingeprägtem Strom als erste elektrische Größe, gemessen.In one embodiment of the invention, it is provided that in a time interval in which the closing of the nozzle needle is expected, as the electrical variable, either the course of the voltage for the coil 36 or the course of the current for the coil 36 is impressed, for example, a constant voltage or a constant current. It is possible to impress the voltage 0 in the said time interval by simply short-circuiting the control device output stage or switching it into freewheeling, or alternatively impressing the current 0 by electrically disconnecting the magnetic valve from the output stage and thus preventing current flow. In the time interval, the current profile is measured as the second electrical variable, with impressed voltage as the first electrical variable, or the voltage profile as the second electrical variable, with impressed current as the first electrical variable.

Die für den Zeitpunkt der Schließung der Düsennadel typische Reduktion des Restluftspalts 56 hat entweder einen signifikanten Knick im Stromverlauf, aufgrund eines Rückgangs des Stroms, oder eine kurzzeitige Erhöhung der Spannung bzw. einen Knick im Verlauf der Spannung, bei einem Anstieg des Spannungsgradienten, zur Folge. Für eine solche Detektion muss im Moment des Düsenschließens noch ein ausreichendes Magnetfeld im Magnetkreis des Servoventils vorhanden sein. Der Magnetkreis umfasst dabei die Spule 36, den Anker 38 und den Restluftspalt 56. Um dies auch bei großen Abständen des zu erfassenden Zeitpunkts des Schließens vom Ansteuerende des Magnetkreises zu gewährleisten, wird in Weiterbildung des Verfahrens kurz vor dem erwarteten Schließen der Düsennadel das vorhandene Restmagnetfeld im Magnetkreis nochmals aktiv erhöht. Dazu wird in diesem Fall die Spule 36 ein weiteres Mal kurz aktiv bestromt. Anschließend wird entweder bei Messung des Stroms in den Freilauf geschaltet oder aber der Strom bei Messung der Spannung wieder gelöscht. Der bei dieser kurzen Ansteuerung auftretende Strom muss so klein sein, dass sich das Ventil 40 hierdurch nicht öffnet. Neben der Messung und Auswertung des Spannungsverlaufs bei eingeprägtem Strom oder des Stromverlaufs bei eingeprägter Spannung besteht üblicherweise auch die Möglichkeit, keine der beiden Größen einzuprägen und statt dessen Abweichungen des dynamischen Zusammenhangs zwischen diesen beiden Größen von jenem Zusammenhang zu detektieren, der bei unbewegtem Anker gilt. Typischerweise kann hierzu ein Streckenbeobachter mit einem dynamischen Modell des Magnetkreises verwendet werden. Diese Lösung ist jedoch mit zusätzlichem Aufwand verbunden.The typical reduction in the residual air gap at the time the nozzle needle closes 56 has either a significant kink in the course of the current, due to a decrease in the current, or a brief increase in the voltage or a kink in the course of the voltage, with an increase in the voltage gradient result. For such a detection, a sufficient magnetic field must still be present in the magnetic circuit of the servo valve at the moment of nozzle closing. The magnetic circuit comprises the coil 36 , the anchor 38 and the residual air gap 56 , In order to ensure this even at large intervals of the time to be detected closing the driving end of the magnetic circuit, the existing residual magnetic field in the magnetic circuit is again actively increased in development of the method shortly before the expected closing of the nozzle needle. In addition, in this case, the coil 36 once again energized for a short time. Subsequently, either when measuring the current in the freewheel switched or deleted the current when measuring the voltage again. The current occurring in this short drive must be so small that the valve 40 this does not open. In addition to the measurement and evaluation of the voltage curve with impressed current or the current profile with impressed voltage Usually there is also the possibility of not memorizing either of the two quantities and instead of detecting deviations of the dynamic relationship between these two quantities from the relationship that applies in the case of an unmoved anchor. Typically, a track observer with a dynamic model of the magnetic circuit can be used for this purpose. However, this solution is associated with additional effort.

Die Diagramme 10, 20, 26 aus 1 zeigen insgesamt einen ersten Effekt, der von der durch Schließen des Düsensitzes ausgelöste Druckerhöhung im Steuerraum aufgrund eines Stoppens des Ventilkolbens ergibt.The diagrams 10 . 20 . 26 out 1 show a total of a first effect, which results from the triggered by closing the nozzle seat pressure increase in the control chamber due to a stop of the valve piston.

Die durch Stoppen der Düsennadel erzeugte Druckanhebung im Steuerraum 44 aufgrund fehlender Volumenzunahme des Steuerraums 42 ist auch anhand der 2 dargestellt. Ein zweiter Effekt, der zu einer erhöhten Durchbiegung des Ventilstücks führt, ist die durch das Schließen des Düsensitzes ausgelöste Druckerhöhung im Hochdruckbereich 6, die durch das Stoppen der Fluidbewegung im Hochdruckbereich 6 bei Einspritzende verursacht wird.The pressure increase in the control room caused by stopping the nozzle needle 44 due to lack of volume increase of the control room 42 is also based on the 2 shown. A second effect, which leads to an increased deflection of the valve piece, is the pressure increase in the high-pressure region triggered by the closing of the nozzle seat 6 by stopping the fluid movement in the high pressure area 6 is caused at the end of injection.

Beide genannten Mechanismen, der erste Effekt und der zweite Effekt, sorgen für einen steilen Druckaufbau und führen damit zu einer Durchbiegung des Ventilstücks 43. Diese ergibt eine Reduzierung des Restluftspalts 56, die detektiert werden kann.Both mechanisms mentioned, the first effect and the second effect, provide for a steep pressure build-up and thus lead to a deflection of the valve piece 43 , This results in a reduction of the residual air gap 56 that can be detected.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3609599 A1 [0005]
DE 3843138 A1 [0006]
DE 102007031552 A1 [0007]

Claims

Method for controlling the operation of an injection nozzle ( 2 . 32 ), which has a nozzle needle ( 8th ), a valve piece ( 43 ), an anchor ( 38 ) and a magnetic core with a coil ( 36 ), in which upon closing of the nozzle needle within the injection nozzle ( 2 . 32 ) is a pressure build-up, through which the valve piece ( 43 ) is deformed, causing the anchor ( 38 ) and a residual air gap ( 56 ) between the anchor ( 38 ) and the magnetic core with coil ( 36 ) is reduced, wherein when performing the method, a course of an electrical size of the coil ( 36 ) is measured and analyzed, whereby a reduction of the residual air gap ( 56 ) is recognized as a kink in the course of the electrical quantity and a time for the occurrence of the kink is identified as the time at which the nozzle needle is closed.

The method of claim 1, wherein a dynamic relationship of the electrical quantity is examined, wherein the course of the electrical quantity is compared with a course of the electrical quantity at unmoving anchor and the occurrence of the change of a deviation is assigned.

Method according to Claim 1 or 2, in which, during a time interval in which the time of closing is expected, the coil ( 36 ) is impressed a first electrical magnitude and a course of a second electrical size of the coil is measured and examined for the presence of the buckling, wherein a time for the occurrence of the buckling is identified as the timing of closing of the nozzle needle.

The method of claim 3, wherein the impressed first electrical quantity is kept constant.

Method according to Claim 3 or 4, in which a voltage is impressed as the first electrical variable and the course of a current is measured as a second electrical variable, or in which a current is impressed as the first electrical variable and the course of a voltage is measured as the second electrical variable.

Method according to one of Claims 3 to 5, in which the magnetic field of the coil ( 36 ) is increased during the time interval by briefly providing an active current, wherein the duration of energization and height of the current are chosen so that a reopening of the nozzle needle is avoided.

Arrangement for controlling the operation of an injection nozzle ( 2 . 32 ), a nozzle needle, a valve piece ( 43 ), an anchor ( 38 ) and a magnetic core with a coil ( 36 ), in which upon closing of the nozzle needle within the injection nozzle ( 2 . 32 ) is a pressure build-up, through which the valve piece ( 42 ) is deformed, causing the anchor ( 38 ) and a residual air gap ( 56 ) between the anchor ( 38 ) and the magnetic core with coil ( 36 ), the arrangement ( 60 ) a measuring device ( 64 ) and an evaluation device ( 66 ), the measuring device ( 64 ) is adapted to a course of an electrical size of the coil ( 36 ), and wherein the evaluation device ( 66 ) is adapted to analyze the measured course and thereby a reduction of the residual air gap ( 56 ) as a kink in the course of electrical size and to identify a time for the occurrence of the Knicks as the time of closing the nozzle needle.

Arrangement according to claim 7, which is an electrical energy source ( 62 ), which is adapted to an electrical size of the coil ( 36 ).