DE102016200016A1

DE102016200016A1 - Switching valve for a fuel injection system, high-pressure fuel pump for a fuel injection system and driving method for driving a switching valve in a high-pressure fuel pump

Info

Publication number: DE102016200016A1
Application number: DE102016200016.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Mühlbauer
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-01-05
Filing date: 2016-01-05
Publication date: 2017-07-06
Anticipated expiration: 2036-01-06
Also published as: WO2017118562A1; DE102016200016B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltventil (16) für ein Kraftstoffeinspritzsystem (10), das ein von einer Feder (28) vorgespanntes Schließelement (22) aufweist, wobei über eine Verstelleinrichtung (54) die Federkraft (F_F) der Feder (28) reversibel veränderlich ist. Weiter betrifft die Erfindung eine Kraftstoffhochdruckpumpe (12), die ein solches Schaltventil (16) aufweist sowie ein Ansteuerverfahren, mit dem dieses Schaltventil (16) angesteuert werden kann. The invention relates to a switching valve (16) for a fuel injection system (10) having a closing element (22) biased by a spring (28), the spring force (F _F ) of the spring (28) being reversibly variable via an adjusting device (54) is. Furthermore, the invention relates to a high-pressure fuel pump (12) having such a switching valve (16) and a driving method, with which this switching valve (16) can be controlled.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine, eine Kraftstoffhochdruckpumpe für ein solches Kraftstoffeinspritzsystem, die insbesondere ein entsprechendes Schaltventil aufweist, sowie ein Ansteuerverfahren zum Ansteuern eines solchen Schaltventils, das in einer Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet ist. The invention relates to a switching valve for a fuel injection system of an internal combustion engine, a high-pressure fuel pump for such a fuel injection system, which in particular has a corresponding switching valve, and a driving method for driving such a switching valve, which is arranged in a high-pressure fuel pump.

In Kraftstoffeinspritzsystemen wird der Kraftstoff zumeist auf einen hohen Druck verdichtet, beispielsweise auf einen Druck zwischen 1500 bar und 3000 bar bei Diesel als Kraftstoff bzw. einen Druck zwischen 150 bar und 500 bar bei Benzin als Kraftstoff, um dadurch Anforderungen beispielsweise an gesetzlich vorgegebene Emissionswerte erfüllen zu können. Der mit einem solchen Druck beaufschlagte Kraftstoff wird dann über Injektoren in Brennkammern der Brennkraftmaschine eingespritzt. In fuel injection systems, the fuel is usually compressed to a high pressure, for example to a pressure between 1500 bar and 3000 bar for diesel as fuel or a pressure between 150 bar and 500 bar for gasoline as fuel, thereby meeting requirements, for example, to legally prescribed emission levels to be able to. The pressurized with such a pressure fuel is then injected via injectors in combustion chambers of the internal combustion engine.

In dem Kraftstoffeinspritzsystem können an verschiedenen Positionen des Weges, den der Kraftstoff von einem Tank zu den Injektoren nimmt, Ventilanordnungen und insbesondere Schaltventile vorgesehen sein, zum Beispiel als Einlass- oder Auslassventile eines Druckraums, in dem der Kraftstoff mit dem oben genannten hohen Druck beaufschlagt wird. Es ist auch möglich, solche Schaltventile als Entlastungsventile an verschiedenen Positionen des Kraftstoffeinspritzsystems, beispielsweise an einem Common-Rail, das den Injektoren vorgeschaltet ist, vorzusehen. In the fuel injection system, at different positions of the path taken by the fuel from a tank to the injectors, valve arrangements and in particular switching valves may be provided, for example as inlet or outlet valves of a pressure space in which the fuel is subjected to the above-mentioned high pressure , It is also possible to provide such switching valves as relief valves at different positions of the fuel injection system, for example on a common rail, which is connected upstream of the injectors.

Derzeit auf dem Markt befindliche Schaltventile, die beispielsweise als Einlassventile bei Kraftstoffhochdruckpumpen verwendet werden, werden häufig über einen Aktuator, wie beispielsweise einen Hubmagneten, angesteuert, um den Durchfluss durch die Kraftstoffhochdruckpumpe zu regeln. Beim Fall der Nullförderung wird das Medium, das heißt der Kraftstoff, in den Druckraum der Kraftstoffhochdruckpumpe durch die Abwärtsbewegung eines Kolbens eingesaugt. In der Komprimierungsphase wird das Schaltventil, das z. B. als Einlassventil ausgebildet ist, über eine Feder, beispielsweise eine Druckfeder, solange offen gehalten, bis der Kraftstoff aus einem Hochdruckbereich wieder in einen Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems gefördert werden kann. Dies bezeichnet man als Nullförderung. Die Auslegung der Feder erfolgt in Abhängigkeit der Durchflussmenge bei einem maximalen Drehzahlwert des Antriebsbereiches, der den Kolben in der Kraftstoffhochdruckpumpe antreibt. Dieser maximale Drehzahlwert wird in der Realität jedoch sehr selten erreicht. Dies führt dazu, dass auch bei niedrigeren abgerufenen Durchflüssen der Aktuator die auf maximale Bedingungen ausgelegte Federkraft der Feder überdrücken muss, um das Schaltventil zu schließen. Dies hat einen hohen Energieverbrauch zur Folge und resultiert zusätzlich in einer hohen Lärmemission, verursacht durch höhere Einschlagsimpulse in dem Aktuatorbereich. Currently on the market switching valves, which are used for example as intake valves in high-pressure fuel pumps, are often controlled by an actuator, such as a solenoid to regulate the flow through the high-pressure fuel pump. In the case of zero promotion, the medium, that is, the fuel, is sucked into the pressure space of the high-pressure fuel pump by the downward movement of a piston. In the compression phase, the switching valve z. B. is designed as an inlet valve, via a spring, such as a compression spring, as long as kept open until the fuel from a high pressure area can be promoted back into a low pressure region of the fuel injection system. This is called zero promotion. The design of the spring takes place as a function of the flow rate at a maximum rotational speed value of the drive region, which drives the piston in the high-pressure fuel pump. However, this maximum speed value is rarely reached in reality. As a result, even at lower retrieved flow rates, the actuator must override the spring force of the spring, designed for maximum conditions, to close the switching valve. This results in high energy consumption and, in addition, results in high noise emission caused by higher impact pulses in the actuator area.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Schaltventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine bereitzustellen. The object of the invention is therefore to provide an improved switching valve for a fuel injection system of an internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird mit einem Schaltventil mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved with a switching valve having the features of independent claim 1.

Eine Kraftstoffhochdruckpumpe, die ein solches Schaltventil aufweist, sowie ein Ansteuerverfahren zum Ansteuern eines solchen Schaltventils, sind Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche. A high-pressure fuel pump having such a switching valve, as well as a driving method for driving such a switching valve, are the subject of the independent claims.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Ein Schaltventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine weist einen Ventilbereich mit einem Schließelement und mit einem Ventilsitz auf, die im Betrieb zum Schließen des Schaltventiles zusammenwirken. Weiter ist eine Feder mit einer entlang einer Federkraftwirkachse in eine Federkraftwirkrichtung wirkenden Federkraft zum Vorspannen des Schließelementes in eine Öffnungs- oder Schließposition sowie ein Aktuatorbereich zum Bewegen des Schließelementes in eine der Federkraftwirkrichtung entgegengesetzte Aktuatorkraftwirkrichtung vorgesehen. Zusätzlich umfasst das Schaltventil eine Verstelleinrichtung zum reversiblen Verändern der Federkraft der Feder. A switching valve for a fuel injection system of an internal combustion engine has a valve region with a closing element and with a valve seat, which cooperate in operation for closing the switching valve. Further, a spring is provided with a spring force acting along a Federkraftwirkachse in a spring force acting direction for biasing the closing element in an open or closed position and an actuator region for moving the closing element in a Federkraftwirkrichtung opposite Aktuatorkraftwirkrichtung. In addition, the switching valve comprises an adjusting device for reversibly changing the spring force of the spring.

Durch die Verstelleinrichtung kann die Federkraft der Feder zu jedem Betriebszeitpunkt des Schaltventiles aktiv eingestellt werden und somit auf einen in dem jeweiligen Zeitpunkt spezifischen Lastfall in dem Kraftstoffeinspritzsystem angepasst werden. Die Verstelleinrichtung eröffnet daher neue, flexiblere Möglichkeiten zur Ansteuerung des Aktuatorbereiches, welcher beispielsweise bei einem Einlassventil einer Kraftstoffhochdruckpumpe den Durchfluss der Kraftstoffhochdruckpumpe regelt. Durch die lastspezifische Adaption der Federkraft der Feder kann beispielsweise der Energieverbrauch des Aktuatorbereiches gesenkt werden. Wird beispielsweise der Aktuatorbereich zudem optimiert angesteuert, ergeben sich zudem positive Effekte beim Auftreffen von Bauteilen in dem Aktuatorbereich während des Schaltens des Schaltventils in Form eines reduzierten Impulses, sodass sich die Schallemissionen des Schaltventiles verringern lassen. By means of the adjusting device, the spring force of the spring can be actively set for each operating time of the switching valve and thus adapted to a load case in the fuel injection system which is specific at the respective time. The adjustment therefore opens up new, more flexible possibilities for controlling the actuator region, which regulates the flow of the high-pressure fuel pump, for example, in the case of an inlet valve of a high-pressure fuel pump. By the load-specific adaptation of the spring force of the spring, for example, the energy consumption of the actuator area can be reduced. If, for example, the actuator area is also activated in an optimized manner, there are also positive effects on the impact of components in the actuator area during the switching of the switching valve in the form of a reduced pulse, so that the noise emissions of the switching valve can be reduced.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist das Schließelement beispielsweise als plättchenförmiges Element ausgebildet, das mit einer Ventilplatte als Ventilsitz zusammenwirkt und sich bezüglich der Ventilplatte auf eine gegenüberliegenden Seite der Feder befindet. In an advantageous embodiment, the closing element is formed, for example, as a platelet-shaped element which cooperates with a valve plate as a valve seat and with respect to the Valve plate is located on an opposite side of the spring.

Vorteilhaft spannt die Feder das Schließelement in die Öffnungsposition vor, sodass das Schaltventil nur dann über den Aktuatorbereich betätigt werden muss, wenn es geschlossen werden soll. Dies ist energetisch günstiger als ein bevorzugtes Schaltventil, das aktiv öffnen muss, da bei dem Beispiel der oben beschriebenen Nullförderung das Schaltventil für einen längeren Zeitraum offen gehalten werden muss, als es geschlossen verbleibt. Advantageously, the spring biases the closing element into the open position, so that the switching valve only has to be actuated via the actuator area when it is to be closed. This is energetically more favorable than a preferred switching valve, which must open actively, since in the example of the zero promotion described above, the switching valve must be kept open for a longer period of time than it remains closed.

Vorzugsweise weist die Feder eine sich entlang der Federkraftwirkachse erstreckende Federlänge auf, wobei die Verstelleinrichtung zum reversiblen Verändern der Federlänge ausgebildet ist. Preferably, the spring has a spring length extending along the spring force axis, wherein the adjusting device is designed for reversibly changing the length of the spring.

Es ist physikalisch bekannt, dass, je größer die Federlänge einer Feder und somit ihr Federweg bei einer gleichbleibenden Federkonstante ist, desto kleiner ihre Federkraft ist. Wird nun die Federlänge beispielsweise verringert, verringert sich somit auch der ausführbare Federweg der Feder und die Federkraft steigt. It is physically known that the larger the spring length of a spring and thus its spring travel is at a constant spring constant, the smaller is its spring force. If, for example, the spring length is reduced, the executable spring travel of the spring is also reduced and the spring force increases.

Vorzugsweise ist daher eine Staucheinrichtung zum Zusammenstauchen der Feder entlang der Federkraftwirkachse vorgesehen, wobei die Staucheinrichtung insbesondere von einem entlang der Federkraftwirkachse beweglichen Stauchkolben gebildet ist, an dem sich die Feder mit einem ersten Federende abstützt. Dadurch, dass sich die Feder an der Staucheinrichtung abstützen kann, können Bauteile zum Abstützen der Feder eingespart werden. Preferably, therefore, a compression device is provided for compressing the spring along the spring force axis, wherein the compression device is in particular formed by a spring force axis along the movable compression piston, on which the spring is supported with a first spring end. The fact that the spring can be supported on the compression device, components for supporting the spring can be saved.

Vorzugsweise weist die Verstelleinrichtung eine Antriebseinheit zum Antreiben der Staucheinrichtung auf, wobei die Antriebseinheit einen elektromechanischen Stellantrieb und/oder einen elektromagnetischen Stellantrieb und/oder einen thermischen Stellantrieb umfasst und/oder durch eine hydraulische Übersetzung gebildet ist. Die Antriebseinheit ist dabei vorteilhaft über eine Steuereinrichtung steuerbar, sodass die Verstelleinrichtung gezielt abhängig von äußeren Faktoren in die gewünschte Position bringbar ist. Preferably, the adjusting device has a drive unit for driving the compression device, wherein the drive unit comprises an electromechanical actuator and / or an electromagnetic actuator and / or a thermal actuator and / or is formed by a hydraulic transmission. The drive unit is advantageously controllable via a control device, so that the adjusting device can be selectively brought into the desired position as a function of external factors.

Vorteilhaft weist die Verstelleinrichtung eine Kraftermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer auf das Schließelement entgegengesetzt zu der Federkraftwirkeinrichtung wirkenden Gegenkraft auf. Die Verstelleinrichtung ist zum Verändern der Federkraft derart ausgebildet, dass die Federkraft im Betrieb des Schaltventils zu jedem Zeitpunkt größer ist als die ermittelte Gegenkraft. Advantageously, the adjusting device has a force-determining device for determining a counteracting force acting on the closing element opposite to the spring-force acting device. The adjusting device is designed to change the spring force such that the spring force during operation of the switching valve at any time is greater than the determined counterforce.

Die Gegenkraft wirkt dabei von der gegenüberliegenden Seite auf das Schließelement als die Federkraft. Die Gegenkraft wird bei dem Beispiel der Kraftstoffhochdruckpumpe durch die hydraulische Kraft auf das Schließelement aufgebracht, die während der Ausschub-/Komprimierungsphase der Kraftstoffhochdruckpumpe auf das Schließelement wirkt. Die Federkraft ist vorzugsweise im Falle der Kraftstoffhochdruckpumpe mindestens so groß, um das Schließelement in der Öffnungsposition zu halten, um eine Nullförderung zu ermöglichen. Aus diesem Grund ist die Federkraft im Betrieb vorteilhaft zu jedem Zeitpunkt größer als die ermittelte Gegenkraft. The counterforce acts from the opposite side to the closing element as the spring force. The counterforce is applied in the example of the high-pressure fuel pump by the hydraulic force on the closing element, which acts on the closing element during the ejection / compression phase of the high-pressure fuel pump. The spring force is preferably at least in the case of the high-pressure fuel pump to keep the closing element in the open position to allow zero delivery. For this reason, the spring force during operation is advantageous at any time greater than the determined counterforce.

Vorzugsweise weist die Kraftermittlungseinrichtung eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Drehzahl eines Pumpenantriebes einer Kraftstoffhochdruckpumpe des Kraftstoffeinspritzsystems und eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen der Gegenkraft aus der ermittelten Drehzahl auf. Vorteilhaft weist die Berechnungseinrichtung dazu eine Umwandlungseinrichtung auf, die die ermittelte Drehzahl in einen Druckwert umwandeln kann, beispielsweise unter Hinzunahme eines hinterlegten Kennfeldes, wobei dann aus diesem Druckwert die entsprechende Gegenkraft berechnet werden kann. The force-determining device preferably has a detection device for detecting a rotational speed of a pump drive of a high-pressure fuel pump of the fuel injection system and a calculation device for calculating the counterforce from the determined rotational speed. For this purpose, the calculation device advantageously has a conversion device which can convert the determined rotational speed into a pressure value, for example by adding a stored characteristic map, in which case the corresponding counterforce can then be calculated from this pressure value.

Vorzugsweise ist die Verstelleinrichtung zum reversiblen Verändern einer Aktuatorkraft des Aktuatorbereiches derart ausgebildet, dass im Betrieb des Aktuatorbereiches eine Aktuatorkraft ausgeübt wird, die größer ist, als die zum Zeitpunkt des Betriebes des Aktuatorbereiches vorliegende Federkraft der Feder. Die Verstelleinrichtung ist demgemäß nicht nur zum reversiblen Verändern der Federkraft der Feder selbst ausgelegt, sondern zusätzlich vorteilhaft auch dazu ausgebildet, den Aktuatorbereich gezielt anzusteuern, um hier Energie einsparen zu können. Demgemäß wird der Aktuatorbereich zu jedem Betriebszeitpunkt des Schaltventiles genau so angesteuert, dass die Federkraft der Feder überdrückt werden kann, wenn das Ventil eine entgegen der Federkraftwirkrichtung ausgerichtete Bewegung ausführen soll. Dazu ist es vorteilhaft vordefiniert, dass immer die angesteuerte Aktuatorkraft des Aktuatorbereiches über die Verstelleinrichtung so eingestellt ist, dass die vorliegende Federkraft zum jeweiligen Zeitpunkt überdrückt werden kann. Preferably, the adjusting device for reversibly changing an actuator force of the actuator region is designed such that during operation of the actuator region an actuator force is exerted that is greater than the spring force of the spring present at the time of operation of the actuator region. Accordingly, the adjusting device is not only designed for reversibly changing the spring force of the spring itself, but additionally advantageously also designed to specifically control the actuator region, in order to be able to save energy here. Accordingly, the actuator area is controlled at each operating time of the switching valve exactly so that the spring force of the spring can be suppressed, if the valve is to perform a counter to the spring force acting direction aligned movement. For this purpose, it is advantageously predefined that the activated actuator force of the actuator region is always adjusted via the adjusting device in such a way that the present spring force can be suppressed at the respective time.

Vorzugsweise ist das Schaltventil als elektromagnetisches Ventil ausgebildet, wobei der Aktuatorbereich einen in Aktuatorkraftwirkrichtung beweglichen Anker, ein feststehendes Polstück und eine Spule aufweist, wobei die Feder insbesondere zwischen dem Anker und dem Polstück angeordnet ist und sich mit einem zweiten Federende an einer Ankeroberfläche abstützt. Der Aktuatorbereich wird dabei vorteilhaft von einem Elektromagneten, das heißt über die Spule, angesteuert, der mit entsprechender Spannung beaufschlagt wird und somit ebenfalls einfach über die Steuereinrichtung angesteuert werden kann. Preferably, the switching valve is designed as an electromagnetic valve, wherein the actuator region has a movable in Aktuatorkraftwirkank anchor, a fixed pole piece and a coil, wherein the spring is in particular disposed between the armature and the pole piece and is supported with a second spring end to an anchor surface. The actuator area is advantageously controlled by an electromagnet, that is, via the coil, which is acted upon by a corresponding voltage and thus also can be controlled easily via the control device.

Vorzugsweise ist der Anker zum Übertragen der Aktuatorkraft mit dem Schließelement zum Bewegen des Schließelementes in die Aktuatorkraftwirkrichtung verbunden oder weist wenigstens Kontakt auf. Insbesondere ist dabei ein Stift zum Verbinden oder Kontaktieren von Anker und Schließelement vorgesehen. Wenn das Schließelement dabei beispielsweise als plättchenförmiges Element gebildet ist, wird dieses plättchenförmige Element dann von dem bevorzugten Stift gehalten, der seinerseits am Anker befestigt ist. Preferably, the armature for transmitting the actuator force is connected to the closing element for moving the closing element into the Aktuatorkraftwirkrichtung or has at least contact. In particular, a pin for connecting or contacting the armature and closing element is provided. If the closing element is formed, for example, as a plate-shaped element, this plate-shaped element is then held by the preferred pin, which in turn is secured to the anchor.

Eine Kraftstoffhochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine weist einen Druckraum und ein oben beschriebenes Schaltventil auf. Das Schaltventil umfasst ein mit einem Ventilsitz zusammenwirkendes Schließelement und eine das Schließelement in eine Federkraftwirkrichtung vorspannende Feder. Das Schaltventil ist dabei insbesondere als Einlassventil zum Einlassen eines Kraftstoffes in den Druckraum ausgebildet. Die Feder ist zum Offenhalten des Schließelementes gegen eine von dem Druckraum auf das Schließelement wirkende Gegenkraft, insbesondere eine hydraulische Kraft, ausgebildet. A high-pressure fuel pump for a fuel injection system of an internal combustion engine has a pressure chamber and a switching valve described above. The switching valve comprises a closing element cooperating with a valve seat and a spring biasing the closing element in a spring force acting direction. The switching valve is designed in particular as an inlet valve for admitting a fuel in the pressure chamber. The spring is designed to hold the closing element open against a counterforce acting on the closing element from the pressure chamber, in particular a hydraulic force.

Bei einem Ansteuerverfahren zum Ansteuern des oben beschriebenen Schaltventils, das vorzugsweise in einer Kraftstoffhochdruckpumpe angeordnet ist, werden die folgenden Schritte durchgeführt:

– Bereitstellen einer Kraftstoffhochdruckpumpe wie oben beschrieben, die einen Druckraum und ein Schaltventil als Einlassventil zum Einlassen von Kraftstoff in den Druckraum aufweist, wobei das Schaltventil ein Schließelement und eine Feder mit einer Federkraft zum Vorspannen des Schließelementes in eine Öffnungsposition aufweist;
– Ermitteln einer von dem Druckraum auf das Schließelement entgegengesetzt zu der Federkraft wirkenden Gegenkraft;
– Einstellen der Federkraft so, dass die Federkraft größer als die ermittelte Gegenkraft ist.

In a driving method for driving the switching valve described above, which is preferably arranged in a high-pressure fuel pump, the following steps are carried out:

Providing a high-pressure fuel pump as described above, having a pressure space and a switching valve as an inlet valve for introducing fuel into the pressure space, wherein the switching valve has a closing element and a spring with a spring force for biasing the closing element in an open position;
- Determining a force acting on the closing element from the pressure chamber opposite to the spring force counterforce;
- Adjusting the spring force so that the spring force is greater than the determined counterforce.

Vorzugsweise wird beim Ermitteln der Gegenkraft eine Drehzahl eines Pumpenantriebs der Kraftstoffhochdruckpumpe erfasst und aus dieser Drehzahl die Gegenkraft berechnet, insbesondere unter Zuhilfenahme eines Umwandlungsfaktors, der die Drehzahl in einen entsprechenden Druckwert umwandelt. Vorteilhaft ist hierzu ein Kennfeld hinterlegt, das die ermittelte Drehzahl mit einem Druckwert bzw. der Gegenkraft in Zusammenhang bringt. Preferably, when determining the opposing force, a rotational speed of a pump drive of the high-pressure fuel pump is detected and from this rotational speed the opposing force is calculated, in particular with the aid of a conversion factor, which converts the rotational speed into a corresponding pressure value. For this purpose, a map is advantageously stored, which brings the determined speed with a pressure value or the opposing force in connection.

Vorzugsweise wird die Federkraft derart eingestellt, dass die Federkraft reversibel eingestellt wird. Das bedeutet, die Federkraft kann auch nach dem Einstellen wieder vergrößert oder verkleinert werden. Preferably, the spring force is adjusted so that the spring force is reversibly adjusted. This means that the spring force can be increased or reduced even after adjustment.

Beispielsweise wird die Federkraft derart eingestellt, indem eine Federlänge der Feder verändert wird, zum Beispiel durch Stauchen und Entlasten der Feder. Dazu kann beispielsweise eine Staucheinrichtung mit einer entsprechenden Antriebseinheit angetrieben werden. Neben dem Einstellen der Federkraft ist es weiter möglich, auch eine Aktuatorkraft eines Aktuatorbereiches, der das Schaltventil betätigt, auf die ermittelte Gegenkraft anzupassen, und zwar derart, dass die Aktuatorkraft, wenn sie ausgeübt ist, zu jedem Zeitpunkt größer ist als die Federkraft. For example, the spring force is adjusted such that a spring length of the spring is changed, for example by upsetting and relieving the spring. For this purpose, for example, a compression device can be driven with a corresponding drive unit. In addition to adjusting the spring force, it is also possible to adapt an actuator force of an actuator region which actuates the switching valve, to the determined counterforce, in such a way that the Aktuatorkraft, when exercised, at any time greater than the spring force.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt: An advantageous embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 eine schematische Schnittdarstellung eines Teilbereiches eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe, die als Einlassventil ein Schaltventil aufweist, welches eine Feder umfasst; und 1 a schematic sectional view of a portion of a fuel injection system with a high-pressure fuel pump having an inlet valve, a switching valve which comprises a spring; and

2 ein Diagramm, das eine Federkennlinie einer Druckfeder darstellt. 2 a diagram illustrating a spring characteristic of a compression spring.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilbereichs eines Kraftstoffeinspritzsystems 10, das einer Brennkraftmaschine mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff zur Verfügung stellt, und zwar den Teilbereich des Kraftstoffeinspritzsystems 10, in dem sich eine Kraftstoffhochdruckpumpe 12 befindet. 1 shows a schematic representation of a portion of a fuel injection system 10 , which provides high pressure fuel to an internal combustion engine, namely the portion of the fuel injection system 10 in which there is a high-pressure fuel pump 12 located.

Die Kraftstoffhochdruckpumpe 12 weist einen Druckraum 14 auf, in dem Kraftstoff im Betrieb mit einem hohen Druck beaufschlagt wird, sowie ein Schaltventil 16, das in der vorliegenden Ausführungsform als Einlassventil 18 ausgebildet ist, um Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich 20 des Kraftstoffeinspritzsystems 10 in den Druckraum 14 der Kraftstoffhochdruckpumpe 12 einzulassen. Das Schaltventil 16 weist in einem Ventilbereich 21 ein Schließelement 22 auf, das als plättchenförmiges Element ausgebildet ist und mit einem von einer Ventilplatte 24 gebildeten Ventilsitz 26 zusammenwirkt, um das Schaltventil 16 in einer Schließposition zu halten. Das Schließelement 22 ist dabei auf der Seite der Ventilplatte 24 angeordnet, die dem Druckraum 14 zugewandt ist. Auf der gegenüberliegenden Seite der Ventilplatte 24, das heißt auf der Seite, die dem Druckraum 14 abgewandt ist, befindet sich eine Feder 28, die insbesondere als Druckfeder ausgebildet ist, und indirekt das Schließelement 22 über ihre Federkraft F_F in einer Öffnungsposition hält. In 1 ist dabei nur eine spezielle Ausführungsform des Schaltventiles 16 dargestellt, bei der die Feder 28 so angeordnet ist, dass sie über ihre Federkraft F_F das Schließelement 22 in der Öffnungsposition hält, es ist jedoch auch möglich, ein Schaltventil 16 bereitzustellen, das von der Feder 28 in der Schließposition gehalten wird, beispielsweise indem eine Zugfeder statt einer Druckfeder vorgesehen ist. Im vorliegenden Fall jedoch ist das Schließelement 22 entlang einer Federkraftwirkachse 30 der Feder 28 in eine Federkraftwirkrichtung 32, dargestellt durch den Pfeil, in die Öffnungsposition vorgespannt. The high-pressure fuel pump 12 has a pressure chamber 14 in which the fuel is subjected to a high pressure during operation, and a switching valve 16 , which in the present embodiment as an inlet valve 18 is designed to deliver fuel from a low pressure area 20 of the fuel injection system 10 in the pressure room 14 the high-pressure fuel pump 12 involved. The switching valve 16 points in a valve area 21 a closing element 22 formed as a plate-shaped member and with one of a valve plate 24 formed valve seat 26 cooperates to the switching valve 16 to keep in a closed position. The closing element 22 is on the side of the valve plate 24 arranged the pressure room 14 is facing. On the opposite side of the valve plate 24 that is on the side of the pressure chamber 14 turned away, there is a spring 28 , which is designed in particular as a compression spring, and indirectly the closing element 22 holds over its spring force F _F in an open position. In 1 is only a special embodiment of the switching valve 16 shown in which the spring 28 is arranged so that it over its spring force F _F the closing element 22 holds in the open position, but it is also possible, a switching valve 16 to provide that from the spring 28 is held in the closed position, for example by a tension spring instead a compression spring is provided. In the present case, however, is the closing element 22 along a spring force axis of action 30 the feather 28 in a spring force acting direction 32 represented by the arrow, biased in the open position.

Im Betrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe 12 bewegt sich ein Kolben 34 in dem Druckraum 14 auf und ab und komprimiert dabei ein in dem Druckraum 14 vorhandenes Medium, beispielsweise den Kraftstoff. Dadurch entsteht in dem Medium eine hydraulische Kraft F_H, die, wie durch den Pfeil gezeigt, als Gegenkraft F_G von der Druckraumseite her auf das Schließelement 22 wirkt und es in Richtung der Schließposition zwingt. Dem wirkt die Federkraft F_F der Feder 28 entgegen, da sie zu jedem Betriebszeitpunkt der Kraftstoffhochdruckpumpe 12 so ausgelegt ist, dass die Federkraft F_F größer ist als die jeweilige Gegenkraft F_G vom Druckraum 14 her. During operation of the high-pressure fuel pump 12 a piston moves 34 in the pressure room 14 up and down, compressing one in the pressure chamber 14 existing medium, for example the fuel. This results in the medium, a hydraulic force F _H , which, as shown by the arrow, as a counter force F _G from the pressure chamber side forth on the closing element 22 acts and forces it towards the closed position. The effect of the spring force F _{F of} the spring 28 contrary, because they at each time of operation of the high-pressure fuel pump 12 is designed so that the spring force F _{F is} greater than the respective counterforce F _G from the pressure chamber 14 ago.

Um das Schaltventil 16 trotzdem schließen zu können, ist ein Aktuatorbereich 36 vorgesehen, der mit einer entgegengesetzt zu der Federkraft F_F wirkenden Aktuatorkraft F_A in Aktuatorkraftwirkrichtung 37 die Federkraft F_F überdrücken kann, und somit ermöglicht, dass sich das Schließelement 22 in die Schließposition bewegen kann. To the switching valve 16 still be able to close is an actuator area 36 provided with an acting opposite to the spring force F _F actuator force F _A in Aktuatorkraftwirkrichtung 37 The spring force F _{F can} overpress, and thus allows the closing element 22 can move to the closed position.

Das Schaltventil 16 ist in der vorliegenden Ausführungsform als elektromagnetisches Ventil 38 ausgebildet, und weist einen beweglichen Anker 40, ein feststehendes Polstück 42 und eine Spule 44 auf. Wird die Spule 44 bestromt, bewegt sich der Anker 40 in Richtung auf das Polstück 42 zu. Da der Anker 40 über einen Stift 46 mit dem Schließelement 22 in Kontakt ist, ermöglicht ein Anziehen des Ankers 40 ein Schließen des Schließelements 22. Je nach Anordnung des Ankers 40, das heißt bezüglich des Polstückes 42 auf der Seite, die zu der Ventilplatte 24 hin gerichtet angeordnet ist, oder von dieser weg angeordnet ist, ist das Schaltventil 16 als stromlos geschlossenes bzw. stromlos geöffnetes Ventil ausgebildet, weil der Anker 40 in der einen Position dem Schließelement 22 bei seiner Bewegung die Schließposition, und bei seiner anderen Position die Öffnungsposition ermöglicht. The switching valve 16 is in the present embodiment as an electromagnetic valve 38 formed, and has a movable anchor 40 , a fixed pole piece 42 and a coil 44 on. Will the coil 44 energized, the anchor moves 40 towards the pole piece 42 to. Because the anchor 40 over a pen 46 with the closing element 22 in contact, allows tightening of the anchor 40 a closing of the closing element 22 , Depending on the arrangement of the anchor 40 that is, with respect to the pole piece 42 on the side leading to the valve plate 24 directed towards, or is arranged away from, is the switching valve 16 formed as normally closed or normally open valve, because the armature 40 in one position the closing element 22 in its movement, the closed position, and in its other position allows the opening position.

Die Spule 44 wird dabei von außerhalb der Kraftstoffhochdruckpumpe 12 über einen Spannungskontakt 48 angesteuert, der von einer Steuereinrichtung 50 angesteuert eine vorbestimmte Spannung auf die Spule 44 aufbringt, um so in gewünschter Weise den Anker 40 zu bewegen. Die Spannung ist dabei veränderbar und abhängig von der Kraft, die von dem Anker 40 auf das Schließelement 22 ausgeübt werden soll. The sink 44 is from outside the high-pressure fuel pump 12 via a voltage contact 48 controlled by a control device 50 drives a predetermined voltage on the coil 44 so as to anchor in the desired manner 40 to move. The tension is variable and depends on the force of the anchor 40 on the closing element 22 should be exercised.

Das Schaltventil 16 weist weiter eine Verstelleinrichtung 54 auf, mit der die Federkraft F_F der Feder 28 verstellt werden kann. Diese Verstelleinrichtung 54 umfasst eine Staucheinrichtung 56, in der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise als Stauchkolben 58 gebildet, der entlang der Federkraftwirkachse 30 beweglich ist, und an dem sich die Feder 28 mit einem ersten Federende 60 abstützt. Die Feder 28 ist in der vorliegenden Ausführungsform in entsprechenden Ausnehmungen in dem Polstück 42 bzw. dem Anker 40 angeordnet und stützt sich mit einem zweiten Federende 61 an einer Ankeroberfläche 52 ab. Durch die Beweglichkeit des Stauchkolbens 58 entlang der Federkraftwirkachse 80 kann die Feder 28 in ihrer sich entlang der Federkraftwirkachse 30 erstreckenden Federlänge L_F verändert werden, beispielsweise gestaucht oder entspannt. The switching valve 16 further has an adjustment 54 on, with the spring force F _{F of} the spring 28 can be adjusted. This adjustment 54 includes a compression device 56 in the present embodiment, for example, as upsetting piston 58 formed along the spring force axis 30 is movable, and on which the spring 28 with a first spring end 60 supported. The feather 28 in the present embodiment is in corresponding recesses in the pole piece 42 or the anchor 40 arranged and supports with a second spring end 61 on an anchor surface 52 from. Due to the mobility of the compression piston 58 along the spring force axis 80 can the spring 28 in her along the spring force axis 30 extending spring length L _{F be} changed, for example, compressed or relaxed.

Diese Veränderung der Federlänge L_F ist dabei reversibel. This change in the spring length L _F is reversible.

2 zeigt hierzu ein Diagramm, das die Federkraft F_F einer Feder 28 in Abhängigkeit eines Federweges S für verschiedene Federlängen L_F darstellt. Dieses als Federkennlinie bekannte Diagramm ist insbesondere auf lineare Druckfedern anwendbar, gilt jedoch auch für progressive oder degressive Federn. 2 shows a diagram showing the spring force F _{F of} a spring 28 as a function of a spring travel S for different spring lengths L _F represents. This known as a spring characteristic diagram is particularly applicable to linear compression springs, but also applies to progressive or degressive springs.

Wie aus dem Diagramm hervorgeht, hat eine Druckfeder im ungespannten Zustand eine Ausgangslänge L0. Wird die Federkraft F_F auf einer Einbaulänge L_F1 verbaut, so erhält sie über ihre Federrate eine Kraft F₁ bei L_F1. Wird die Feder 28 weiter auf die Federlänge L_F2 gestaucht, so hat sie bei dieser Länge L_F2 eine angestiegene Kraft F₂. Wird der Arbeitsbereich Richtung L0 verschoben, das heißt in dem Diagramm Richtung L_F1*, so reduziert sich die Federkraft F_F weiter und daraus resultierend auch die benötigte Aktuatorkraft F_A, um die Federkraft F_F zu überdrücken und das Schaltventil 16 zu bewegen. As can be seen from the diagram, a compression spring in the untensioned state has an initial length L0. If the spring force F _{F is installed} on an installation length L _F1 , it receives a force F ₁ at L _F1 via its spring rate. Will the spring 28 further compressed to the spring length L _F2 , it has an increased force F ₂ at this length L _F2 . If the working area is shifted in the direction L0, that is, in the direction L _{F1 *} , the spring force F _{F is} reduced further and, as a result, also the required actuator force F _A to override the spring force F _F and the switching valve 16 to move.

Auf dieser Basis wird der Stauchkolben 58 so eingestellt, dass die Federkraft F_F der Feder 28 gerade ausreicht, das Schließelement 22 in der vorliegenden Ausführungsform gegen die von dem Druckraum 14 her wirkende Gegenkraft F_G in der Öffnungsposition zu halten. On this basis, the compression piston 58 adjusted so that the spring force F _{F of} the spring 28 just enough, the closing element 22 in the present embodiment, against that of the pressure space 14 counteracting force F _{G to be kept} in the open position.

Die Verstelleinrichtung 54 weist neben der Staucheinrichtung 56 eine Antriebseinheit 62 auf, mit der die Staucheinrichtung 56 aktiv angetrieben werden kann. Die Antriebseinheit 62 kann dabei durch verschiedene Systeme realisiert werden und ist hier nur schematisch dargestellt, es kann sich dabei um einen elektromagnetischen Stellantrieb, einen elektromechanischen Stellantrieb, einen thermischen Stellantrieb oder eine hydraulische Übersetzung handeln. The adjusting device 54 points next to the compression device 56 a drive unit 62 on, with the upsetting device 56 can be actively driven. The drive unit 62 can be realized by various systems and is shown here only schematically, it may be an electromagnetic actuator, an electromechanical actuator, a thermal actuator or a hydraulic transmission.

Von der Verstelleinrichtung 54 wird idealerweise die Federkraft F_F der Feder 28 so vorgespannt, um in jedem spezifischen Lastfall größer zu sein als die dazugehörige hydraulische Kraft F_H, das heißt die Gegenkraft F_G. From the adjusting device 54 is ideally the spring force F _{F of} the spring 28 biased so as to be greater in each specific load case than the associated hydraulic force F _H , that is, the counterforce F _G.

Die Antriebseinheit 62 wird dabei, ebenfalls von der Steuereinrichtung 50, gezielt angesteuert. Zur Ansteuerung wird die Korrelation zwischen einer Drehzahl eines nicht gezeigten Pumpenantriebes der Kraftstoffhochdruckpumpe 12, die den Kolben 34 antreibt, und der damit einhergehende Durchfluss herangezogen, um die Ausgangsbasis zu bilden, um die lastspezifische hydraulische Kraft F_H, das heißt die Gegenkraft F_G beim Rückfördern aus dem Druckraum 14 in den Niederdruckbereich 20 zu ermitteln. Diese Gegenkraft F_G greift an dem Schließelement 22 des Schaltventiles 16 an und will das Schließelement 22 in die Schließposition drücken. The drive unit 62 will be there, also from the controller 50 , targeted. To control the correlation between a speed of a pump drive, not shown, of the high-pressure fuel pump 12 that the piston 34 drives, and the associated flow used to form the basis for the load-specific hydraulic force F _H , that is, the counterforce F _G when returning from the pressure chamber 14 in the low pressure area 20 to investigate. This counterforce F _G engages the closing element 22 of the switching valve 16 and wants the closing element 22 press in the closed position.

Um die Gegenkraft F_G, die von dem Druckraum 14 her auf das Schließelement 22 wirkt, zu ermitteln, weist die Verstelleinrichtung 54 eine Kraftermittlungseinrichtung 64 auf. Die Kraftermittlungseinrichtung 64 wiederum umfasst eine Erfassungseinrichtung 66, die eine Drehzahl des erwähnten Pumpenantriebes der Kraftstoffhochdruckpumpe 12 erfasst. Weiter umfasst die Kraftermittlungseinrichtung 64 eine Berechnungseinrichtung 68, über die ausgehend von der ermittelten Drehzahl die Gegenkraft F_G berechnet werden kann. Beispielsweise kann dazu in der Steuereinrichtung 50 ein Kennfeld hinterlegt sein, das die ermittelte Drehzahl direkt in Zusammenhang mit der Gegenkraft F_G bringt, es ist jedoch auch möglich, einen Umweg über eine Umwandlungseinrichtung zu gehen, die die ermittelte Drehzahl zunächst in einen allgemeinen Druckwert umwandelt. To counter the force F _G coming from the pressure chamber 14 forth on the closing element 22 acts to determine, assigns the adjustment 54 a force determination device 64 on. The force determination device 64 in turn comprises a detection device 66 , the one speed of said pump drive of the high-pressure fuel pump 12 detected. Furthermore, the force-determining device comprises 64 a calculation device 68 , on the basis of the determined speed, the counterforce F _G can be calculated. For example, in the control device 50 be a map stored, which brings the speed determined directly in connection with the counter-force F _G, but it is also possible to make a detour via a conversion device which converts the first determined speed into a general pressure value.

Abhängig von der ermittelten Gegenkraft F_G wird dann über die Antriebseinheit 62 bzw. die Staucheinrichtung 56 die Federlänge L_F der Feder 28 und somit ihre Federkraft F_F verändert. Depending on the determined counterforce F _G is then about the drive unit 62 or the compression device 56 the spring length L _{F of} the spring 28 and thus their spring force F _F changed.

Wenn die Federkraft F_F der Feder 28 verkleinert wird, ist auch eine große Aktuatorkraft F_A nicht mehr unbedingt nötig, um die Federkraft F_F überdrücken zu können. Daher wird ausgehend von der ermittelten Gegenkraft F_G auch ein Signal von der Steuereinrichtung 50 an den Spannungskontakt 48 ausgegeben, um eine geringere Spannung auf die Spule 44 aufzubringen. When the spring force F _{F of} the spring 28 is reduced, even a large actuator force F _{A is} no longer necessary to be able to overpress the spring force F _F. Therefore, starting from the determined counterforce F _G , a signal from the control device 50 to the voltage contact 48 output to a lower voltage on the coil 44 applied.

Insgesamt wird daher das Schaltventil 16 lastspezifisch adaptiert, und zwar einerseits hinsichtlich der Federkraft F_F der Feder 28 und andererseits hinsichtlich der Aktuatorkraft F_A, die durch die Bestromung der Spule 44 bestimmt ist. Overall, therefore, the switching valve 16 adapted load-specific, on the one hand with respect to the spring force F _{F of} the spring 28 and on the other hand with regard to the actuator force F _A caused by the energization of the coil 44 is determined.

Neben einer generellen Einsparung von Energie, die dadurch möglich ist, ergeben sich zudem positive Effekte, da beim Auftreffen von Anker 40 und Polstück 42 beim Schalten des Schaltventils 16 ein reduzierter Impuls resultiert, sodass sich die Schallemissionen des Schaltventiles 16 und somit auch der gesamten Kraftstoffhochdruckpumpe 12 verringern lassen. In addition to a general saving of energy, which is possible by, there are also positive effects, since the impact of anchor 40 and pole piece 42 when switching the switching valve 16 a reduced pulse results, so that the sound emissions of the switching valve 16 and thus also the entire high-pressure fuel pump 12 reduce.

Claims

Switching valve ( 16 ) for a fuel injection system ( 10 ) of an internal combustion engine, comprising: - a valve region with a closing element ( 22 ) and with a valve seat ( 26 ), which in operation to close the switching valve ( 16 ) cooperate; - a feather ( 28 ) with one along a spring force axis ( 30 ) in a spring force acting direction ( 32 ) acting spring force (F _F ) for biasing the closing element ( 22 ) in an opening or closing position; An actuator area ( 36 ) for moving the closing element ( 22 ) in one of the spring force acting direction ( 32 ) opposite Aktuatorkraftwirkrichtung ( 37 ); and - an adjusting device ( 54 ) for reversibly changing the spring force (F _F ) of the spring ( 28 ).

Switching valve ( 16 ) according to claim 1, characterized in that the spring ( 28 ) one along the spring force axis ( 30 ) extending spring length (L _F ), wherein the adjusting device ( 54 ) is formed for reversibly changing the spring length (L _F ), wherein in particular a compression device ( 56 ) for compressing the spring ( 28 ) along the spring force axis ( 30 ) is provided, wherein the compression device ( 56 ) in particular of one along the spring force axis ( 30 ) movable compression piston ( 58 ) is formed, on which the spring ( 28 ) with a first spring end ( 60 ) is supported.

Switching valve ( 16 ) according to claim 2, characterized in that the adjusting device ( 54 ) a drive unit ( 62 ) for driving the compression device ( 56 ), wherein the drive unit ( 62 ) comprises an electromechanical actuator and / or an electromagnetic actuator and / or a thermal actuator and / or is formed by a hydraulic ratio.

Switching valve ( 16 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the adjusting device ( 54 ) a force determination device ( 64 ) for determining one on the closing element ( 22 ) opposite to the spring force acting direction ( 32 ) counteracting force (F _G ), wherein the adjusting device ( 54 ) for changing the spring force (F _F ) is formed such that the spring force (F _F ) in the operation of the switching valve ( 16 ) is greater at any time than the determined counterforce (F _G ).

Switching valve ( 16 ) according to claim 4, characterized in that the force-determining device ( 64 ) a detection device ( 66 ) for detecting a rotational speed of a pump drive High-pressure fuel pump ( 12 ) of the fuel injection system ( 10 ) and a calculation device ( 68 ) for calculating the counterforce (F _G ) from the determined speed.

Switching valve ( 16 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the adjusting device ( 54 ) for reversibly changing an actuator force (F _A ) of the actuator region ( 36 ) is designed such that during operation of the actuator area ( 36 ) an actuator force (F _A ) is exerted which is greater than that at the time of operation of the actuator region ( 36 ) present spring force (F _F ) of the spring ( 28 ).

Switching valve ( 16 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the switching valve ( 16 ) as an electromagnetic valve ( 38 ), wherein the actuator area ( 36 ) one in Aktuatorkraftwirkrichtung ( 37 ) movable anchor ( 40 ), a fixed pole piece ( 42 ) and a coil ( 44 ), wherein the spring ( 28 ) in particular between the anchor ( 40 ) and the pole piece ( 42 ) is arranged and with a second spring end to an anchor surface ( 52 ) is supported.

Switching valve ( 16 ) according to claim 7, characterized in that the armature ( 40 ) for transmitting the actuator force (F _A ) with the closing element ( 22 ) for moving the closing element ( 22 ) in the Aktuatorkraftwirkrichtung ( 37 ), in particular a pen ( 46 ) for connecting or contacting anchors ( 40 ) and closing element ( 22 ) is provided.

High-pressure fuel pump ( 12 ) for a fuel injection system ( 10 ) of an internal combustion engine, having a pressure chamber ( 14 ) and a switching valve ( 16 ) according to one of claims 1 to 8, having a valve seat ( 26 ) cooperating closing element ( 22 ) and a closing element ( 22 ) in a spring force acting direction ( 32 ) biasing spring ( 28 ), wherein the switching valve ( 16 ) in particular as an inlet valve ( 18 ) for introducing a fuel into the pressure chamber ( 14 ) is formed, wherein the spring ( 28 ) for holding open the closing element ( 22 ) against one of the pressure chamber ( 14 ) on the closing element ( 22 ) acting counterforce (F _G ), in particular a hydraulic force (F _H ) is formed.

Driving method for driving a switching valve ( 16 ) in a high-pressure fuel pump ( 12 ) comprising the steps of: - providing a high-pressure fuel pump ( 12 ) according to claim 9 with a pressure chamber ( 14 ) and a switching valve ( 16 ) as an inlet valve ( 18 ) for introducing fuel into the pressure chamber ( 14 ), wherein the switching valve ( 16 ) a closing element ( 22 ) and a spring ( 28 ) with a spring force (F _F ) for biasing the closing element ( 22 ) in an open position; Determining one of the pressure chamber ( 14 ) on the closing element ( 22 ) opposite to the spring force (F _F ) acting counterforce (F _G ); - Adjusting the spring force (F _F ) so that the spring force (F _F ) is greater than the determined counterforce (F _G ).