DE102011086151A1 - Method for operating solenoid valve, particularly fuel injection valve of combustion engine, involves driving coil and moving armature between resting seat and stroke stop - Google Patents

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Abstract

The method involves driving a coil (32) and moving an armature (34) between a resting seat (36) and a stroke stop (38) where a valve needle (40) is temporarily coupled to the armature by a driver (42). A point of time is determined during a closing operation of the solenoid valve by the evaluation of the coil applied voltage. The point of time is determined relative to a drive signal to the coil. Independent claims are included for the following: (1) a computer program; and (2) a control or regulating device of a combustion engine.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Computerprogramm und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach den nebengeordneten Patentansprüchen.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1, and a computer program and a control and / or regulating device according to the independent claims.

Vom Markt her ist es bekannt, Kraftstoff mittels eines Einspritzventils in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzubringen. Beispielsweise wird das Einspritzventil mittels eines Elektromagneten betätigt, wobei eine Spule des Elektromagneten mittels einer Spannung angesteuert und das Einspritzventil somit geöffnet wird. Nach dem Ende der Ansteuerung wird das Einspritzventil beispielsweise mittels Federkraft wieder geschlossen. Patentveröffentlichungen aus diesem Fachgebiet sind beispielsweise die DE 10 2009 026 930 und die DE 10 2009 045 307 .From the market it is known to introduce fuel by means of an injection valve in a combustion chamber of an internal combustion engine. For example, the injection valve is actuated by means of an electromagnet, wherein a coil of the electromagnet is driven by means of a voltage and the injection valve is thus opened. After the end of the control, the injection valve is closed again, for example by means of spring force. Patent publications in this field are, for example, the DE 10 2009 026 930 and the DE 10 2009 045 307 ,

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, sowie durch ein Computerprogramm und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. The problem underlying the invention is achieved by a method according to claim 1, and by a computer program and a control and / or regulating device according to the independent claims. Advantageous developments are specified in subclaims. Features which are important for the invention can also be found in the following description and in the drawings, wherein the features, both alone and in different combinations, can be important for the invention, without being explicitly referred to again.

Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass bei einem Einspritzventil einer Brennkraftmaschine Mehrfacheinspritzungen mit besonders kurzen dazwischen liegenden Wartezeiten ("Pausenzeiten") erfolgen können. Eine jeweils nachfolgende Teil-Einspritzung kann aus einer definierten Position eines Ankers einer das Einspritzventil betätigenden elektromagnetischen Betätigungseinrichtung erfolgen. Auf diese Weise können Mehrfacheinspritzungen mit Wartezeiten von beispielsweise 0,5 ms (Millisekunden) serientauglich realisiert werden. Insbesondere können exemplarbedingte Streuungen vermindert und die Genauigkeit der zugemessenen Kraftstoffmenge deutlich verbessert sowie Schadstoffe im Abgas der Brennkraftmaschine reduziert werden.The invention has the advantage that in the case of an injection valve of an internal combustion engine, multiple injections can take place with particularly short intervening waiting times ("pause times"). A respective subsequent partial injection can take place from a defined position of an armature of an electromagnetic actuating device actuating the injection valve. In this way, multiple injections with waiting times of, for example, 0.5 ms (milliseconds) can be realized in series production. In particular, sample-related variations can be reduced and the accuracy of the metered amount of fuel can be significantly improved and pollutants in the exhaust gas of the internal combustion engine can be reduced.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben mindestens eines Magnetventils, insbesondere Kraftstoff-Einspritzventils, bei welchem eine Spule angesteuert wird. Dadurch kann der Anker zwischen einem Ruhesitz und einem Hubanschlag bewegt werden. Dabei ist eine Ventilnadel mittels eines Mitnehmers mit dem Anker zeitweise gekoppelt. Das Verfahren ist insbesondere für Magnetventile mit einem so genannten "Ankerfreiweg" vorgesehen, wobei die Ventilnadel zeitweise unabhängig von dem Anker und der Anker zeitweise unabhängig von der Ventilnadel bewegbar ist. Erfindungsgemäß wird bei einem Schließvorgang des Magnetventils mittels einer Auswertung einer an der Spule anliegenden Spannung ein Zeitpunkt ("zweiter Zeitpunkt") ermittelt, zu dem der Anker den Ruhesitz erreicht. Unter Berücksichtigung des ermittelten Zeitpunkts kann nachfolgend mindestens eine weitere Ansteuerung der Spule erfolgen, das heißt, es kann eine so genannte Mehrfacheinspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine definiert durchgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist beispielsweise für eine Benzindirekteinspritzung vorgesehen.The invention relates to a method for operating at least one solenoid valve, in particular fuel injection valve, in which a coil is driven. As a result, the armature can be moved between a rest seat and a lifting stop. In this case, a valve needle is temporarily coupled by means of a driver with the anchor. The method is provided in particular for solenoid valves with a so-called "anchor free travel", wherein the valve needle is temporarily independent of the armature and the armature temporarily movable independently of the valve needle. According to the invention, a time ("second time") is determined during a closing operation of the solenoid valve by means of an evaluation of a voltage applied to the coil, to which the armature reaches the rest seat. Taking into account the determined point in time, at least one further control of the coil can subsequently take place, that is to say a so-called multiple injection of fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine can be carried out in a defined manner. The inventive method is provided for example for a direct gasoline injection.

Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der zweite Zeitpunkt relativ zu einem Ansteuersignal der Spule ermittelt wird und/oder relativ zu einem ersten Zeitpunkt ermittelt wird, zu dem der Anker sich vom Mitnehmer löst (was der Fall ist, wenn die Ventilnadel beim Schließen bereits im Ruhesitz angekommen ist, der Anker aber noch nicht). Das Ansteuersignal ist beispielsweise die an die Spule angelegte bzw. anliegende Spannung. Durch die Bezugnahme auf das Ansteuersignal kann der zweite Zeitpunkt einem jeweiligen Einspritzventil als definierter Wert zugeordnet werden. Dadurch kann die nachfolgende Ansteuerung der Spule besonders präzise erfolgen. Beispielsweise kann der zweite Zeitpunkt auf ein Ende der Ansteuerung bezogen sein. Der gegebenenfalls ermittelte erste Zeitpunkt charakterisiert ein Schließen des Einspritzventils.Furthermore, the invention provides that the second time is determined relative to a drive signal of the coil and / or is determined relative to a first time at which the armature releases from the driver (which is the case when the valve needle when closing already in the retirement seat arrived, the anchor but not yet). The drive signal is, for example, the voltage applied or applied to the coil. By referring to the drive signal, the second time can be assigned to a respective injection valve as a defined value. As a result, the subsequent control of the coil can be done very precisely. For example, the second time may be related to an end of the drive. The possibly determined first time characterizes a closing of the injection valve.

Nach einer erfolgten Ansteuerung der Spule – wenn beispielsweise eine an die Spule angelegte Spannung abgeschaltet wird – bricht das durch die Ansteuerung zuvor erzeugte Magnetfeld zusammen und das Einspritzventil kann schließen. Die sich daraus ergebende Änderung des Magnetflusses induziert eine Spannung in der Spule. Beim Schließen des Einspritzventils entsteht bauartbedingt ein Luftspalt. Der Luftspalt entsteht zwischen dem Anker und dem Mitnehmer der Ventilnadel, nachdem die Ventilnadel den Ventilsitz erreicht hat und das Einspritzventil somit geschlossen ist. Nachfolgend wird der Luftspalt entsprechend dem von dem Anker noch zurückzulegenden Ankerfreiweg stetig größer. Der Luftspalt stellt für den Magnetfluss einen Widerstand dar, wodurch der Magnetfluss geändert und dadurch wiederum eine an der Spule anliegende induzierte Spannung beeinflusst wird. Durch eine Auswertung der induzierten Spannung kann erstens ermittelt werden, wann die Ventilnadel an ihrem Ventilsitz anschlägt und somit der Luftspalt entsteht (erster Zeitpunkt), und zweitens, wann der Anker seinen Ruhesitz erreicht und somit der Luftspalt ein Maximum aufweist (zweiter Zeitpunkt). Die Ermittlung des zweiten Zeitpunkts ist für die Erfindung besonders nützlich.After a successful control of the coil - for example, when a voltage applied to the coil is turned off - breaks the previously generated by the control magnetic field and the injection valve can close. The resulting change in magnetic flux induces a voltage in the coil. When closing the injector, an air gap is created due to the design. The air gap is created between the armature and the driver of the valve needle, after the valve needle has reached the valve seat and the injection valve is thus closed. Subsequently, the air gap becomes steadily larger in accordance with the armature free travel still to be covered by the armature. The air gap is a resistance to the magnetic flux, which changes the magnetic flux, thereby affecting an induced voltage applied to the coil. By evaluating the induced voltage, it can firstly be determined when the valve needle abuts against its valve seat and thus the air gap is formed (first time), and secondly, when the armature reaches its rest position and thus the air gap has a maximum (second time). The determination of the second time is particularly useful for the invention.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Ermittlung des ersten und/oder des zweiten Zeitpunkts unter Verwendung einer zeitlichen Änderung der anliegenden Spannung, insbesondere einer zeitlichen Ableitung erfolgt. Dadurch kann die Ermittlung der Zeitpunkte besonders präzise und vergleichsweise unabhängig von eventuell noch an der Spule anliegenden Restspannungen oder dergleichen erfolgen. Vorzugsweise wird eine erste zeitliche Ableitung der induzierten Spannung verwendet. In particular, it is provided that the determination of the first and / or the second time point takes place using a temporal change of the applied voltage, in particular a time derivative. As a result, the determination of the times can take place particularly precisely and comparatively independently of any residual stresses or the like still applied to the coil. Preferably, a first time derivative of the induced voltage is used.

Das Verfahren ist besonders nützlich, wenn der zweite Zeitpunkt individuell für jedes Magnetventil ermittelt wird. Dadurch können exemplarbedingte Streuungen der Eigenschaften der Magnetventile bzw. Einspritzventile individuell berücksichtigt und somit die Genauigkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge insgesamt erhöht werden.The method is particularly useful when the second time is determined individually for each solenoid valve. As a result, sample-related variations in the properties of the solenoid valves or injection valves can be taken into account individually and thus the accuracy of the injected fuel quantity can be increased overall.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die nachfolgende Ansteuerung der Spule nach Ablauf einer auf ein Ende der (vorhergehenden) Ansteuerung folgenden Wartezeit erfolgt. Vorzugsweise wird die Wartezeit derart bemessen, dass nach ihrem Ablauf sich der Anker zuverlässig in einer definierten Position befindet, insbesondere dass der Anker erstmalig an seinen Ruhesitz anschlägt. Dadurch kann verhindert werden, dass zu Beginn der folgenden Ansteuerung sich der Anker – beispielsweise als Folge eines Ankerprellens – in einer jeweils unterschiedlichen und damit undefinierten Position befindet. Dies ist insbesondere für die vergleichsweise kurzen Abstände zwischen jeweiligen Teil-Einspritzungen einer Mehrfacheinspritzung von Vorteil. Im Allgemeinen werden der zweite Zeitpunkt bzw. die Wartezeit zylinderindividuell und im Betrieb immer wieder ermittelt und abgespeichert, und weisen entsprechend zylinderindividuelle Werte auf. Dadurch kann die eingespritzte Kraftstoffmenge besonders genau zugemessen werden. Furthermore, it is provided that the subsequent activation of the coil takes place after a waiting time following an end of the (preceding) activation has expired. Preferably, the waiting time is such that after its expiration, the anchor is reliably in a defined position, in particular that the armature first strikes against his retirement seat. This can prevent that at the beginning of the following control, the armature - for example, as a result of an anchor bounce - is in a different and therefore undefined position. This is advantageous in particular for the comparatively short distances between respective partial injections of a multiple injection. In general, the second time or the waiting time are determined and stored cylinder-individually and during operation again and again, and have corresponding cylinder-specific values. As a result, the injected fuel quantity can be particularly accurately metered.

Weiterhin ist vorgesehen, dass bei einem Kraftstoff-Einspritzventil einer Brennkraftmaschine bei der Ermittlung des zweiten Zeitpunkts mindestens ein den Betrieb der Brennkraftmaschine beeinflussender Parameter, insbesondere ein Kraftstoffdruck, eine Kraftstofftemperatur und/oder eine Kraftstoffsorte, berücksichtigt wird. Dadurch kann die jeweilige Abhängigkeit des zweiten Zeitpunkts bzw. der Wartezeit in das erfindungsgemäße Verfahren mit einbezogen werden. Vorzugsweise werden die ermittelten Abhängigkeiten – beispielsweise in einem Kennfeld – abgespeichert, so dass eine Ermittlung des zweiten Zeitpunkts bzw. der Wartezeit nur gelegentlich erforderlich ist. Dadurch können Rechenzeit und Kosten gespart werden.Furthermore, it is provided that, in the case of a fuel injection valve of an internal combustion engine, at least one parameter influencing the operation of the internal combustion engine, in particular a fuel pressure, a fuel temperature and / or a fuel grade, is considered when determining the second time. As a result, the respective dependency of the second time point or the waiting time in the method according to the invention can be included. Preferably, the ascertained dependencies are stored-for example in a map-so that a determination of the second time or of the waiting time is only occasionally necessary. This can save processing time and costs.

Besonders nützlich ist es, wenn das erfindungsgemäße Verfahren mindestens teilweise mittels eines Computerprogramms durchgeführt wird. Dadurch können Kosten gesenkt und das Verfahren vereinfacht werden. Das Computerprogramm läuft vorzugsweise auf einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung der Brennkraftmaschine ab.It is particularly useful if the method according to the invention is carried out at least partially by means of a computer program. This can reduce costs and simplify the process. The computer program preferably runs on a control and / or regulating device of the internal combustion engine.

Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be explained with reference to the drawings. In the drawing show:

1 ein vereinfachtes Schema einer Brennkraftmaschine mit vier Einspritzventilen; 1 a simplified diagram of an internal combustion engine with four injectors;

2 eine vereinfachte Schnittansicht eines Einspritzventils von 1; 2 a simplified sectional view of an injection valve of 1 ;

3 ein Zeitdiagramm mit mehreren den Betrieb des Einspritzventils charakterisierenden Größen; 3 a timing chart with a plurality of the characterizing the operation of the injection valve sizes;

4 ein erstes Flussdiagramm zur Durchführung des Verfahrens; und 4 a first flowchart for performing the method; and

5 ein zweites Flussdiagramm zur Durchführung des Verfahrens. 5 a second flowchart for carrying out the method.

Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.The same reference numerals are used for functionally equivalent elements and sizes in all figures, even in different embodiments.

1 zeigt ein vereinfachtes Schema eines Kraftstoffsystems 11 einer Brennkraftmaschine 10 mit vorliegend vier Zylindern 12 und zugehörigen Einspritzventilen 14 ("Kraftstoff-Einspritzventil") zur Einspritzung von Kraftstoff. Die Einspritzventile 14 können durch je eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung 13 betätigt werden. Oberhalb der Einspritzventile 14 ist ein Hochdruckspeicher 16 ("Rail") dargestellt, der aus einer Hochdruckleitung 18 mit Kraftstoff gespeist und von einem Drucksensor 20 überwacht wird. Die Brennkraftmaschine 10 ist entweder als ein Benzinmotor oder als ein Dieselmotor ausgeführt. Im rechten oberen Teil der 1 ist eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 22 zusammen mit angedeuteten abgehenden und ankommenden Steuerleitungen dargestellt, sowie ein darin enthaltener Datenspeicher 24 und ein Computerprogramm 26. 1 shows a simplified scheme of a fuel system 11 an internal combustion engine 10 with present four cylinders 12 and associated injectors 14 ("Fuel injection valve") for injection of fuel. The injectors 14 can each by an electromagnetic actuator 13 be operated. Above the injectors 14 is a high-pressure accumulator 16 ("Rail") shown from a high pressure line 18 fueled by a pressure sensor 20 is monitored. The internal combustion engine 10 is designed either as a gasoline engine or as a diesel engine. In the upper right part of the 1 is a control and / or regulating device 22 shown together with indicated outgoing and incoming control lines, and a data memory contained therein 24 and a computer program 26 ,

Im Betrieb speist eine (nicht dargestellte) Kraftstoffpumpe den Hochdruckspeicher 16 über die Hochdruckleitung 18, wobei der Drucksensor 20 den aktuellen Kraftstoffdruck über eine angedeutete Signalleitung zur Steuer- und/oder Regeleinrichtung 22 meldet. Die vier Einspritzventile 14 setzen abhängig von einem Ansteuersignal der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 13 eine bestimmte Kraftstoffmenge in die Zylinder 12 ab. Dazu werden die Einspritzventile 14 in vielen Betriebsarten der Brennkraftmaschine 10 während eines Arbeitszyklus mehrfach betätigt, wobei jeweils eine Anzahl von vergleichsweise geringen Kraftstoffmengen in kurzem zeitlichen Abstand nacheinander in einen Zylinder 12 eingespritzt wird ("Mehrfacheinspritzung").In operation, a fuel pump (not shown) feeds the high pressure accumulator 16 over the high pressure line 18 , wherein the pressure sensor 20 the current fuel pressure via an indicated signal line to the control and / or regulating device 22 reports. The four injectors 14 set depending on a drive signal of the electromagnetic actuator 13 a certain amount of fuel into the cylinders 12 from. These are the injectors 14 in many operating modes of the internal combustion engine 10 operated multiple times during a work cycle, each with a number of comparatively small amounts of fuel in a short time time interval one after the other into a cylinder 12 is injected ("multiple injection").

2 zeigt schematisch einige Elemente des Einspritzventils 14 zur Kraftstoff-Direkteinspritzung der Brennkraftmaschine 10. In 2 ist das Einspritzventil 14 geschlossen gezeigt. Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 13 umfasst vorliegend eine Spule 32 und einen Anker 34, der bei einer Bestromung in die Spule 32 gezogen wird. Die Bewegung des Ankers 34 ist durch einen Ruhesitz 36 sowie einen Hubanschlag 38 begrenzt. Bei geschlossenem Einspritzventil 14 liegt der Anker 34 auf dem Ruhesitz 36 auf. Durch eine axiale Bohrung im Anker 34 ist eine Ventilnadel 40 geführt, welche an ihrem in der Zeichnung oberen Ende fest mit einem scheibenförmigen Mitnehmer 42 verbunden ist. Auf den Mitnehmer 42 wirkt eine Schraubenfeder 44 ein und beaufschlagt die Ventilnadel 40 somit in Schließrichtung. Die Ventilnadel 40 und der Mitnehmer 42 bilden zusammen ein Ventilelement 15. Zwischen dem Anker 34 und dem Mitnehmer 42 ist in dem in der 2 gezeigten Zustand des Einspritzventils 14 ein Luftspalt 45 vorhanden. 2 schematically shows some elements of the injection valve 14 for fuel direct injection of the internal combustion engine 10 , In 2 is the injector 14 shown closed. The electromagnetic actuator 13 in this case comprises a coil 32 and an anchor 34 that when energized in the coil 32 is pulled. The movement of the anchor 34 is through a retirement home 36 as well as a stroke stop 38 limited. With closed injection valve 14 is the anchor 34 in the retirement home 36 on. Through an axial hole in the anchor 34 is a valve needle 40 guided, which at its upper end in the drawing with a disc-shaped driver 42 connected is. On the driver 42 acts a coil spring 44 and acts on the valve needle 40 thus in the closing direction. The valve needle 40 and the driver 42 together form a valve element 15 , Between the anchor 34 and the driver 42 is in the in the 2 shown state of the injector 14 an air gap 45 available.

Am in der Zeichnung unteren Ende des Einspritzventils 14 ist ein Ventilsitz 46 angeordnet. Eine Auslassöffnung 48 ist bei auf dem Ventilsitz 46 aufliegender Ventilnadel 40 verschlossen und bei abgehobener Ventilnadel 40 geöffnet (nicht dargestellt). Sonstige Elemente des Einspritzventils 14, wie zum Beispiel Kraftstoffkanäle, sind nicht mit dargestellt. Alle Bewegungen geschehen in einer auf die 2 bezogenen vertikalen Richtung.At the lower end of the injector in the drawing 14 is a valve seat 46 arranged. An outlet opening 48 is on the valve seat 46 resting valve needle 40 closed and with the valve needle lifted 40 opened (not shown). Other elements of the injector 14 , such as fuel channels, are not shown. All movements happen in one on the 2 related vertical direction.

Man erkennt, dass der Anker 34 und die Ventilnadel 40 nicht starr verbunden, sondern über den Mitnehmer 42 miteinander gekoppelt sind. Insbesondere beim Schließen des Einspritzventils 14 legt der Anker 34 nach einem Anschlagen der Ventilnadel 40 an dem Ventilsitz 46 noch einen Freiweg ("Ankerfreiweg") bis zum Anschlagen an dem Ruhesitz 36 zurück, wobei sich der Luftspalt 45 zwischen dem Mitnehmer 42 und dem Anker 34 bildet. Es versteht sich, dass das Einspritzventil 14 und/oder die Führung des Magnetflusses auch abweichend von dem in der 2 gezeigten vereinfachten Schema ausgeführt sein kann.It can be seen that the anchor 34 and the valve needle 40 not rigidly connected, but over the driver 42 coupled together. In particular, when closing the injector 14 puts the anchor 34 after striking the valve needle 40 at the valve seat 46 another free path ("Ankerfreiweg") until it hits the retirement home 36 back, with the air gap 45 between the driver 42 and the anchor 34 forms. It is understood that the injection valve 14 and / or the leadership of the magnetic flux also different from that in the 2 shown simplified scheme can be executed.

Ausgehend von dem in der 2 gezeigten Zustand des Einspritzventils 14 wird bei einer Ansteuerung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 13 die Spule 32 bestromt. Dadurch wird nachfolgend der Anker 34 in Richtung des Hubanschlags 38 mittels Magnetkraft angezogen. Wenn der Anker 34 die axiale Position des Mitnehmers 42 erreicht, nimmt er den Mitnehmer 42 in der Zeichnung nach oben mit. Dadurch wird die Ventilnadel 40 von dem Ventilsitz 46 abgehoben und das Einspritzventil 14 somit geöffnet.Starting from the in the 2 shown state of the injector 14 is at a control of the electromagnetic actuator 13 the sink 32 energized. This will subsequently become the anchor 34 in the direction of the stroke stop 38 attracted by magnetic force. If the anchor 34 the axial position of the driver 42 he takes the driver 42 in the drawing with upwards. This will cause the valve needle 40 from the valve seat 46 lifted and the injector 14 thus opened.

Wird nachfolgend die Ansteuerung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 13 beendet, so nehmen der durch die Spule 32 fließende Strom und entsprechend die Magnetkraft ab. Die Schraubenfeder 44 kann den Mitnehmer 42 in der Zeichnung nach unten bewegen, wodurch der Anker 34 zwangsweise von dem Hubanschlag 38 abgehoben wird. Wenn die Ventilnadel 40 den Ventilsitz 46 erreicht, hebt der Anker 34 mittels der Massenträgheit vom Mitnehmer 42 ab, wobei der Luftspalt 45 gebildet und fortlaufend vergrößert wird. Das Abheben des Ankers 34 von dem Mitnehmer 42 charakterisiert einen "ersten Zeitpunkt". Der Luftspalt 45 wird maximal, wenn der Anker 34 nachfolgend an dem Ruhesitz 36 anschlägt. Dies charakterisiert einen "zweiten Zeitpunkt".Below is the control of the electromagnetic actuator 13 finished, so take the through the coil 32 flowing current and accordingly the magnetic force. The coil spring 44 can the driver 42 Move down in the drawing, causing the anchor 34 forcibly from the stroke stop 38 is lifted. When the valve needle 40 the valve seat 46 reached, the anchor lifts 34 by means of the mass inertia of the driver 42 from, with the air gap 45 is formed and continuously increased. The lifting of the anchor 34 from the driver 42 characterizes a "first time". The air gap 45 becomes maximum when the anchor 34 following at the retirement home 36 strikes. This characterizes a "second time".

3 zeigt mehrere Größen des Einspritzventils 14 in einem Zeitdiagramm. Auf der Abszisse ist die Zeit t aufgetragen, und die Ordinate beschreibt die – nicht einzeln skalierten – Werte der jeweiligen Größen. Das Zeitdiagramm wurde ermittelt, indem die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 13 mehrmals aufeinanderfolgend in jeweils gleicher Weise angesteuert wurde und die dabei ermittelten Kurven nach Art eines Oszillogramms in der Zeichnung überlagert wurden. Die Darstellung der 3 beschreibt zwei Teil-Einspritzungen 49 und 51 einer Mehrfacheinspritzung des Einspritzventils 14. Dabei erfolgt die jeweils erste Teil-Einspritzung 49 nach einer vergleichsweise langen Pause, wogegen die zweite Teil-Einspritzung 51 vergleichsweise kurz auf die erste Teil-Einspritzung 49 folgt. 3 shows several sizes of the injector 14 in a time chart. On the abscissa the time t is plotted, and the ordinate describes the - not individually scaled - values of the respective quantities. The timing diagram was determined by the electromagnetic actuator 13 several times in succession in each case the same way was controlled and the curves thus determined were superimposed in the manner of a Oszillogramms in the drawing. The presentation of the 3 describes two partial injections 49 and 51 a multiple injection of the injection valve 14 , The first partial injection takes place in each case 49 after a relatively long break, whereas the second partial injection 51 comparatively short on the first partial injection 49 follows.

Eine erste Kurve charakterisiert einen Strom 52, welcher durch die Spule 32 fließt. Der Strom 52 ist in der Zeichnung nur abschnittsweise bis zu einer bestimmten Amplitude dargestellt. Oberhalb der dargestellten Kurve durchläuft der Strom 52 ein steiles relatives Maximum. Zeitpunkte t1 und t4, an welchen der Strom 52 jeweils zu fließen beginnt, charakterisieren den Beginn einer jeweiligen Ansteuerung für die erste bzw. zweite Teil-Einspritzung 49 und 51. Zeitpunkte t2 und t5, an welchen der Strom 52 von dem relativen Maximum abzufallen beginnt, charakterisieren entsprechend das Ende der jeweiligen Ansteuerung. A first curve characterizes a current 52 passing through the coil 32 flows. The current 52 is only partially shown in the drawing up to a certain amplitude. Above the curve shown, the current passes through 52 a steep relative maximum. Times t1 and t4, at which the current 52 each begins to characterize the beginning of a respective control for the first and second partial injection 49 and 51 , Times t2 and t5, at which the current 52 from the relative maximum begins to characterize accordingly the end of the respective drive.

Eine zweite Kurve charakterisiert eine an der Spule 32 anliegende Spannung 54, welche somit auch ein Ansteuersignal der Spule 32 darstellt. Die Spannung 54 weist steil ansteigende Flanken 55 zu den Zeitpunkten t2 und t5 auf. Eine dritte Kurve charakterisiert eine erste zeitliche Ableitung 56 der Spannung 54, wobei vorliegend die zeitliche Ableitung 56 invertiert und auch nur zwischen Zeitpunkten t3 und t4 sowie ab einem Zeitpunkt t6 dargestellt ist. Eine Schar von vierten Kurven charakterisiert einen axialen Weg 58 der Ventilnadel 40, wobei der Weg 58 mittels einer Lasermessung an einem Endabschnitt der Ventilnadel 40 ermittelt wurde. A second curve characterizes one on the coil 32 voltage applied 54 , which thus also a drive signal of the coil 32 represents. The voltage 54 has steeply rising flanks 55 at times t2 and t5. A third curve characterizes a first time derivative 56 the tension 54 , In this case, the time derivative 56 is inverted and also shown only between times t3 and t4 and from a time t6. A family of fourth curves characterizes an axial path 58 the valve needle 40 , the way 58 by means of a laser measurement at an end portion of the valve needle 40 was determined.

Eine fünfte Kurve zeigt ergänzend einen axialen Weg 60 des Ankers 34, welcher in einem von der Ermittlung der ersten vier Kurven unabhängigen Versuch ("exemplarische Ankerwegmessung") beispielhaft ermittelt und in die 3 übertragen wurde. Der Weg 60 ist in der Zeichnung ab dem Zeitpunkt t5 nur für die zweite Teil-Einspritzung 51 dargestellt. Der – in der Zeichnung nicht dargestellte – Verlauf des Wegs 60 für die erste Teil-Einspritzung 49 ergibt sich jedoch entsprechend. Eine Differenz zwischen dem Weg 58 der Ventilnadel 40 und dem Weg 60 des Ankers 34 charakterisiert den Ankerfreiweg. A fifth curve additionally shows an axial path 60 of the anchor 34 , which in an example independent of the determination of the first four curves experiment ("exemplary Ankerwegmessung") determined by way of example and in the 3 was transferred. The way 60 is in the drawing from time t5 only for the second partial injection 51 shown. The - not shown in the drawing - course of the way 60 for the first part injection 49 However, this results accordingly. A difference between the way 58 the valve needle 40 and the way 60 of the anchor 34 characterizes the anchor freeway.

Zu einem Zeitpunkt t7 schlägt der Anker 34 erstmalig an seinem Ruhesitz 36 an. Danach findet ein Prellvorgang statt, bei dem der Anker 34 wieder von dem Ruhesitz 36 abhebt und zu einem Zeitpunkt t8 erneut an dem Ruhesitz 36 anschlägt. Der Vorgang setzt sich mit abnehmender Amplitude über den in dem Zeitdiagramm dargestellten Bereich hinaus fort. Die Zeitpunkte t7 bzw. t8 charakterisieren den besagten "zweiten Zeitpunkt" der Ankerbewegung.At an instant t7, the anchor beats 34 for the first time at his retirement home 36 at. Thereafter, a bouncing process takes place in which the anchor 34 again from the retirement home 36 takes off and at a time t8 again at the retirement home 36 strikes. The process continues with decreasing amplitude beyond the range shown in the timing diagram. The times t7 and t8 characterize the said "second time" of the armature movement.

Man erkennt, dass der Weg 58 der Ventilnadel 40 während der ersten Teil-Einspritzung 49 sehr gut reproduzierbar ist, wogegen der Weg 58 während der zweiten Teil-Einspritzung 51 in einer Kurvenschar aufgefächert ist. Das bedeutet, dass die während der zweiten Teil-Einspritzung 51 zugemessene Kraftstoffmenge von Einspritzung zu Einspritzung entsprechend stark streut. Eine Ursache dafür ist der oben beschriebene Prellvorgang des Ankers 34. You realize that the way 58 the valve needle 40 during the first part injection 49 is very well reproducible, whereas the way 58 during the second part injection 51 fanned out in a group of curves. That means that during the second part injection 51 metered amount of fuel from injection to injection is correspondingly strong. One reason for this is the bouncing process of the anchor described above 34 ,

Ausgehend von dem Verlauf des Wegs 60 kann man aus einer Differenz des Zeitpunkts t5 und des Zeitpunkts t7 eine Wartezeit 62 ermitteln. Die Wartezeit 62 ist in der 3 also die Zeit zwischen dem Ende einer Ansteuerung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 13 und dem ersten oder zweiten oder gegebenenfalls einem beliebig folgenden Anschlagen des Ankers 34 an dem Ruhesitz 36 zum Zeitpunkt t7 oder t8 und so fort. Das bedeutet, dass die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 13 zum Zeitpunkt t7 oder t8 für eine dritte Teil-Einspritzung angesteuert werden kann, wobei im Unterschied zum Zeitpunkt t4 die Position der Ankers 34 wesentlich besser definiert ist. Selbstverständlich kann mit der derart ermittelten Wartezeit 62 bereits die in der Zeichnung dargestellte zweite Teil-Einspritzung 51 auf das Ende der ersten Ansteuerung zum Zeitpunkt t2 bezogen und somit ebenfalls optimiert werden. Starting from the course of the path 60 can one from a difference of the time t5 and the time t7 a waiting time 62 determine. The waiting time 62 is in the 3 ie the time between the end of a control of the electromagnetic actuator 13 and the first or second or optionally any subsequent striking the anchor 34 at the retirement home 36 at time t7 or t8 and so on. This means that the electromagnetic actuator 13 can be controlled at time t7 or t8 for a third partial injection, wherein, in contrast to the time t4, the position of the armature 34 is much better defined. Of course, with the thus determined waiting time 62 already shown in the drawing second partial injection 51 be related to the end of the first control at time t2 and thus also optimized.

Erfindungsgemäß werden die Zeitpunkte t7 bzw. t8 ermittelt, indem die an der Spule 32 anliegende Spannung 54 ausgewertet wird. Dazu wird im Verlauf der ersten zeitlichen Ableitung 56 der Spannung 54 ein relatives Maximum 64 ermittelt. Das relative Maximum 64 hat zu einem voraus gehenden absoluten Maximum 66 einen ausreichenden zeitlichen Abstand und kann somit genügend sicher ermittelt werden.According to the invention, the times t7 and t8 are determined by the at the coil 32 voltage applied 54 is evaluated. This is done in the course of the first time derivative 56 the tension 54 a relative maximum 64 determined. The relative maximum 64 has to a preceding absolute maximum 66 a sufficient time interval and thus can be determined sufficiently sure.

4 zeigt ein erstes Flussdiagramm zur Durchführung des Verfahrens mittels des Computerprogramms 26. In einem Start-Block 70 beginnt die in der 4 dargestellte Prozedur. In einem folgenden Block 72 werden ein Kraftstoffdruck, eine Kraftstofftemperatur und eine Kraftstoffsorte als Parameter ermittelt und in dem Datenspeicher 24 der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 22 gespeichert. In einem weiteren Block 74 wird der Zeitpunkt t1 bzw. t4 des Beginns einer Ansteuerung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 13 für eine Teil-Einspritzung 49 bzw. 51 ermittelt. Ebenso wird der Zeitpunkt t2 bzw. t5 ermittelt, an welchem die Ansteuerung endet. 4 shows a first flowchart for performing the method by means of the computer program 26 , In a start block 70 starts in the 4 presented procedure. In a following block 72 For example, a fuel pressure, a fuel temperature, and a fuel grade are determined as parameters and stored in the data memory 24 the control and / or regulating device 22 saved. In another block 74 becomes the timing t1 and t4, respectively, of the start of drive of the electromagnetic actuator 13 for a partial injection 49 respectively. 51 determined. Likewise, the time t2 or t5 is determined at which the drive ends.

In einem folgenden Block 76 wird aus der an der Spule 32 anliegenden Spannung 54 deren erste zeitliche Ableitung 56 ermittelt. Aus der zeitlichen Ableitung 56 werden das relative Maximum 64 und der zugehörige Zeitpunkt t7 ermittelt. Aus der Differenz der Zeitpunkte t5 und t7 wird anschließend die Wartezeit 62 ermittelt. Die Werte für die Zeitpunkte t4 und t5, sowie für t7 bzw. die Wartezeit 62 werden zusammen mit den zuvor ermittelten Parametern in dem Datenspeicher 24 gespeichert. Die Prozedur der 4 endet in einem Ende-Block 78.In a following block 76 gets out of the coil 32 applied voltage 54 their first time derivative 56 determined. From the time derivative 56 become the relative maximum 64 and the corresponding time t7 determined. From the difference of the times t5 and t7 then the waiting time 62 determined. The values for the times t4 and t5, as well as for t7 or the waiting time 62 are stored together with the previously determined parameters in the data memory 24 saved. The procedure of 4 ends in an end block 78 ,

5 zeigt ein zweites Flussdiagramm zur Durchführung des Verfahrens mittels des Computerprogramms 26. In einem Start-Block 80 beginnt die in der 5 dargestellte Prozedur. In einem folgenden Abfrageblock 82 wird geprüft, ob für den aktuellen Kraftstoffdruck, die aktuelle Kraftstofftemperatur und die vorliegende Kraftstoffsorte die Wartezeit 62 bereits ermittelt und in dem Datenspeicher 24 gespeichert wurde. Falls unzutreffend, so wird zu einem Ende-Block 84 verzweigt und das Verfahren zunächst mit der Prozedur nach der 4 fortgesetzt. Falls zutreffend, so wird in einem Block 86 die zu den aktuellen Parametern gehörende Wartezeit 62 aus dem Datenspeicher 24 ausgelesen. 5 shows a second flowchart for performing the method by means of the computer program 26 , In a start block 80 starts in the 5 presented procedure. In a following query block 82 It checks whether the waiting time for the current fuel pressure, the current fuel temperature and the fuel grade present 62 already determined and in the data store 24 was saved. If not, then it becomes an end block 84 branches and the procedure first with the procedure after the 4 continued. If applicable, then in a block 86 the waiting time associated with the current parameters 62 from the data store 24 read.

In einem folgenden Block 88 erfolgt eine erste Teil-Einspritzung 49 einer Mehrfacheinspritzung des Einspritzventils 14. Nach dem Ende der ersten Ansteuerung zum Zeitpunkt t2 wird die nachfolgende Ansteuerung der Spule 32 nach Ablauf einer auf den Zeitpunkt t2 folgenden Wartezeit 62' (nicht dargestellt) für die zweite Teil-Einspritzung 51 zu einem Zeitpunkt t4' (nicht dargestellt) begonnen und in einem folgenden Zeitpunkt t5' (ebenfalls nicht dargestellt) beendet. Gegebenenfalls können weitere Teil-Einspritzungen mit Bezug auf das Ende der jeweils vorhergehenden Ansteuerung nach Ablauf der Wartezeit 62 erfolgen. Wenn die aktuelle Mehrfacheinspritzung abgeschlossen ist, so wird die Prozedur im Ende-Block 84 beendet.In a following block 88 a first partial injection takes place 49 a multiple injection of the injection valve 14 , After the end of the first control at time t2, the subsequent control of the coil 32 after expiry of a waiting time following time t2 62 ' (not shown) for the second partial injection 51 started at a time t4 '(not shown) and terminated at a subsequent time t5' (also not shown). Optionally, further sub-injections with respect to the end of the respective previous activation after expiry of the waiting time 62 respectively. If the current multiple injection is completed, the procedure will be in the end block 84 completed.

Besonders nützlich ist es, wenn die in den 3 bis 5 beschriebenen Verfahrensschritte für jeden Zylinder 12 der Brennkraftmaschine 10 individuell durchgeführt werden. Dadurch können exemplarbedingte Unterschiede der Einspritzventile 14 entsprechend berücksichtigt werden. Alternativ ist es zur Vereinfachung denkbar, die Wartezeit 62 für alle Einspritzventile 14 gleich zu machen. It is particularly useful when the in the 3 to 5 described process steps for each cylinder 12 the internal combustion engine 10 be carried out individually. As a result, can copy-related differences of the injectors 14 be considered accordingly. Alternatively, it is conceivable to simplify the waiting time 62 for all injectors 14 to do the same.

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Claims (8)

Verfahren zum Betreiben mindestens eines Magnetventils, insbesondere Kraftstoff-Einspritzventils (14), bei welchem eine Spule (32) angesteuert wird und ein Anker (34) zwischen einem Ruhesitz (36) und einem Hubanschlag (38) bewegt wird, wobei eine Ventilnadel (40) mittels eines Mitnehmers (42) mit dem Anker (34) zeitweise gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Schließvorgang des Magnetventils mittels einer Auswertung einer an der Spule (32) anliegenden Spannung (54) ein Zeitpunkt (t7) ("zweiter Zeitpunkt") ermittelt wird, zu dem der Anker (34) den Ruhesitz (36) erreicht, und eine nachfolgende Ansteuerung der Spule (32) unter Berücksichtigung des ermittelten Zeitpunkts (t7) durchgeführt wird.Method for operating at least one solenoid valve, in particular a fuel injection valve ( 14 ), in which a coil ( 32 ) and an anchor ( 34 ) between a retirement home ( 36 ) and a stroke stop ( 38 ) is moved, wherein a valve needle ( 40 ) by means of a driver ( 42 ) with the anchor ( 34 ) is temporarily coupled, characterized in that during a closing operation of the solenoid valve by means of an evaluation of one of the coil ( 32 ) applied voltage ( 54 ) a time (t7) ("second time") is determined, to which the anchor ( 34 ) the retirement home ( 36 ), and a subsequent activation of the coil ( 32 ) is carried out taking into account the determined time (t7). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zeitpunkt (t7) relativ zu einem Ansteuersignal der Spule (32) ermittelt wird und/oder relativ zu einem ersten Zeitpunkt ermittelt wird, zu dem der Anker (34) sich vom Mitnehmer (42) löst.A method according to claim 1, characterized in that the second time (t7) relative to a drive signal of the coil ( 32 ) is determined and / or determined relative to a first time at which the anchor ( 34 ) away from the driver ( 42 ) releases. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des ersten und/oder des zweiten Zeitpunkts (t7) unter Verwendung einer zeitlichen Änderung der anliegenden Spannung (54), insbesondere einer zeitlichen Ableitung (56) erfolgt.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the determination of the first and / or the second time (t7) by using a temporal change of the applied voltage ( 54 ), in particular a time derivative ( 56 ) he follows. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zeitpunkt (t7) individuell für jedes Magnetventil ermittelt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the second time (t7) is determined individually for each solenoid valve. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nachfolgende Ansteuerung der Spule (32) nach Ablauf einer auf ein Ende der Ansteuerung folgenden Wartezeit (62) erfolgt. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the subsequent activation of the coil ( 32 ) after expiry of a waiting time following an end of the activation ( 62 ) he follows. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Kraftstoff-Einspritzventil (14) einer Brennkraftmaschine (10) bei der Ermittlung des zweiten Zeitpunkts (t7) mindestens ein den Betrieb der Brennkraftmaschine (10) beeinflussender Parameter, insbesondere ein Kraftstoffdruck, eine Kraftstofftemperatur und/oder eine Kraftstoffsorte, berücksichtigt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the case of a fuel injection valve ( 14 ) an internal combustion engine ( 10 ) at the determination of the second time point (t7) at least one operation of the internal combustion engine ( 10 ) influencing parameters, in particular a fuel pressure, a fuel temperature and / or a fuel grade, is taken into account. Computerprogramm (26), dadurch gekennzeichnet, dass es zur Durchführung eines Verfahrens nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche programmiert ist.Computer program ( 26 ), characterized in that it is programmed to carry out a method according to at least one of the preceding claims. Steuer- und/oder Regeleinrichtung (22) einer Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass auf ihr ein Computerprogramm (26) nach Anspruch 7 ablauffähig ist.Control and / or regulating device ( 22 ) an internal combustion engine ( 10 ), characterized in that a computer program ( 26 ) is executable according to claim 7.
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