DE102016224682A1 - Method for heating a gas valve, in particular a fuel injector - Google Patents

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Abstract

Für ein Verfahren zur Erwärmung eines Gasventils (31), insbesondere eines Kraftstoffinjektors (31), mit einer Magnetspule (36) durch Erzeugung von Wirbelströmen, wobei das Gasventil (31) durch eine Bestromung der Magnetspule (36) öffenbar ist, wobei die Magnetspule (36) durch eine Spannungsquelle (21,22) von einem Strom (13) beaufschlagt wird, wird vorgeschlagen, dass die Magnetspule (36) während wenigstens einer Heizungsdauer (49,50) entsprechend eines Spannungs-Zeit-Profils (10) mit einer alternierenden Spannung (12) beaufschlagt wird, so dass in dem Gasventil (31) Wirbelströme erzeugt werden, wobei der Strom (13) während der gesamten Heizungsdauer (49,50) kleiner als eine Öffnungsstromstärke (lo) ist, die zum Öffnen des Gasventils (31) notwendig ist.For a method for heating a gas valve (31), in particular a fuel injector (31), with a magnet coil (36) by generating eddy currents, wherein the gas valve (31) can be opened by energizing the magnet coil (36), wherein the magnet coil ( 36) by a voltage source (21,22) is acted upon by a current (13), it is proposed that the magnetic coil (36) during at least one heating period (49,50) corresponding to a voltage-time profile (10) with an alternating Voltage (12) is applied, so that in the gas valve (31) eddy currents are generated, wherein the current (13) during the entire heating period (49,50) is smaller than an opening current (lo), which is used to open the gas valve (31 ) necessary is.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erwärmung eines Gasventils, insbesondere eines Kraftstoffinjektors, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1.The invention relates to a method for heating a gas valve, in particular a fuel injector, having the features of the preamble of the independent claim 1.

Ein Verbrennungsmotor hat einen oder mehrere Zylinder mit einem Brennraum, in den zu einem genau definierten Zeitpunkt im Arbeitszyklus des Zylinders eine genau definierte Kraftstoffmenge einzuspritzen ist. Für die Zumessung der Kraftstoffmenge werden Kraftstoffinjektoren verwendet. Alle Kraftstoffinjektoren bilden gemeinsam mit ihrer Ansteuerung ein Einspritzsystem.An internal combustion engine has one or more cylinders with a combustion chamber into which a precisely defined amount of fuel is to be injected at a precisely defined time in the cylinder duty cycle. Fuel injectors are used to meter the amount of fuel. All fuel injectors together with their control form an injection system.

Kraftstoffinjektoren für gasförmige Kraftstoffe müssen eine besonders kleine Leckage aufweisen, damit das vorgegebene Zeit-Mengen-Profil für die Einspritzung genau eingehalten wird. An Stelle der bei Kraftstoffinjektoren für flüssige Kraftstoffe üblichen Metall-Metall-Dichtungen an der Zumessstelle kommen daher vielfach Metall-Elastomer-Dichtungen zum Einsatz. Bei kalter Umgebungstemperatur neigen diese Dichtungen zum Kleben. Reicht die bei Ansteuerung des Injektors ausgeübte Öffnungskraft nicht aus, um zusätzlich zur Rückstellkraft der Ventilfeder und zum Gegendruck des Gases im Kraftstoffrail auch den durch das Kleben bewirkten Widerstand zu überwinden, so ist der Injektor nicht funktionsfähig und der Kaltstart gefährdet.Fuel injectors for gaseous fuels must have a particularly small leakage, so that the predetermined time-volume profile for the injection is maintained exactly. In place of the usual in fuel injectors for liquid fuels metal-metal seals at the metering point therefore often metal-elastomer seals are used. At cold ambient temperatures, these seals tend to stick. If the opening force exerted during activation of the injector is insufficient to overcome the resistance caused by sticking in addition to the restoring force of the valve spring and the back pressure of the gas in the fuel rail, the injector is not functional and the cold start is jeopardized.

Aus der EP 1 950 409 B1 ist ein Verfahren zur Ansteuerung eines Einspritzsystems bekannt, mit dem der Kaltstart eines bivalenten, d.h. wahlweise mit Benzin oder Gas betreibbaren, Verbrennungsmotors erleichtert werden kann.From the EP 1 950 409 B1 a method for controlling an injection system is known with which the cold start of a bivalent, that can be operated either with gasoline or gas, internal combustion engine can be facilitated.

Bei einem monovalenten, d.h. nur mit Gas betriebenen, Verbrennungsmotor besteht ein noch dringenderer Bedarf, den Kaltstart zu erleichtern, da es bei einem Misslingen des Kaltstarts keine Möglichkeit gibt, das Kraftfahrzeug aus eigener Kraft fortzubewegen.In a monovalent, i. only gas-powered, internal combustion engine, there is an even more urgent need to facilitate the cold start, since there is no possibility in a failure of the cold start to move the motor vehicle by its own power.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Erwärmung eines Gasventils, insbesondere eines Kraftstoffinjektors, mit einer Magnetspule durch Erzeugung von Wirbelströmen vorgeschlagen. Das Gasventil ist durch eine Bestromung der Magnetspule öffenbar, wobei die Magnetspule durch eine Spannungsquelle von einem Strom beaufschlagt wird. Erfindungsgemäß wird die Magnetspule während wenigstens einer Heizungsdauer entsprechend eines Spannungs-Zeit-Profils mit einer alternierenden Spannung beaufschlagt, so dass in dem Gasventil Wirbelströme erzeugt werden, wobei der Strom während der gesamten Heizungsdauer kleiner als eine Öffnungsstromstärke ist, die zum Öffnen des Gasventils notwendig ist.According to the invention, a method is proposed for heating a gas valve, in particular a fuel injector, with a magnetic coil by generating eddy currents. The gas valve can be opened by energizing the magnetic coil, wherein the magnetic coil is acted upon by a current from a voltage source. According to the invention, the magnet coil is subjected during at least one heating period corresponding to a voltage-time profile with an alternating voltage, so that eddy currents are generated in the gas valve, wherein the current during the entire heating period is less than an opening current, which is necessary to open the gas valve ,

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Durch das Verfahren und die Vorrichtung wird während der Heizungsdauer durch die Beaufschlagung der Magnetspule mit alternierender Spannung, d.h. sich zeitlich ändernder Spannung, ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld erzeugt. Das durch die Magnetspule erzeugte, sich zeitlich ändernde Magnetfeld induziert Wirbelströme in elektrisch leitfähigen Teilen des Gasventils, beispielsweise eines Kraftstoffinjektors. Die Wirbelströme können die elektrisch leitfähigen Teile des Gasventils vorteilhaft aufheizen. Somit kann durch das erfindungsgemäße Verfahren durch die alternierende Spannung und die dadurch in den elektrisch leitenden Teilen des Gasventils induzierten Wirbelströme auch mit vergleichsweise geringen Stromstärken eine sehr hohe Heizleistung eingebracht werden. Die Wirbelströme können beispielsweise bei einem als Kraftstoffinjektor ausgebildeten Gasventil vorteilhaft beispielsweise in dem Anker des Kraftstoffinjektors induziert werden, so dass sich dieser erwärmt und die Wärme direkt beispielsweise an der Metall-Elastomerdichtung des Kraftstoffinjektors eingebracht wird. Durch die Erwärmung im Bereich der Metall-Elastomerdichtung durch die Wirbelströme beispielsweise in dem Anker oder in anderen elektrisch leitenden Teilen des Kraftstoffinjektors kann der Bereich der Metall-Elastomerdichtung auf eine Temperatur erwärmt werden, bei der ein Kleben des Elastomers an dem Metall ausgeschlossen wird. So kann der Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff einfach und sicher durch Bestromung der Magnetspule geöffnet werden, ohne dass ein Kleben des Elastomers an dem Metall auftritt. So kann durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise für ein als Kraftstoffinjektor ausgebildetes Gasventil der Kaltstart eines Kraftfahrzeugs vorteilhaft verbessert werden. Dabei ist während der Heizungsdauer der Strom durch die Spule vorteilhaft stets geringer als eine Öffnungsstromstärke, die zum Öffnen des Gasventils notwendig ist. Somit bleibt beispielsweise ein als Kraftstoffinjektor ausgebildetes Gasventil in dem erfindungsgemäßen Verfahren und in der erfindungsgemäßen Vorrichtung während der gesamten Heizungsdauer, während der Wirbelströme zur Aufheizung des Kraftstoffinjektors in elektrisch leitende Teile des Injektors induziert werden, vorteilhaft geschlossen, so dass während der gesamten Heizungsdauer vorteilhaft kein Kraftstoff durch den Kraftstoffinjektor eingespritzt wird.By the method and apparatus, during the heating period, the application of alternating voltage, i. E. Time-varying voltage, a time-varying magnetic field generated. The time-varying magnetic field generated by the magnetic coil induces eddy currents in electrically conductive parts of the gas valve, for example a fuel injector. The eddy currents can advantageously heat the electrically conductive parts of the gas valve. Thus, can be introduced by the inventive method by the alternating voltage and thereby induced in the electrically conductive parts of the gas valve eddy currents even with comparatively low currents, a very high heat output. The eddy currents can be advantageously induced for example in a gas injector designed as a gas valve, for example in the armature of the fuel injector, so that this is heated and the heat is introduced directly, for example, to the metal-elastomer seal of the fuel injector. By heating in the region of the metal-elastomeric seal by the eddy currents, for example in the armature or in other electrically conductive parts of the fuel injector, the region of the metal-elastomeric seal can be heated to a temperature at which sticking of the elastomer to the metal is excluded. Thus, the fuel injector for injecting fuel can be easily and safely opened by energizing the solenoid, without sticking of the elastomer to the metal occurs. Thus, the cold start of a motor vehicle can be advantageously improved by the inventive method and apparatus according to the invention, for example, for a gas valve designed as a fuel injector. In this case, during the heating period, the current through the coil is advantageously always lower than an opening current which is necessary for opening the gas valve. Thus, for example, a gas valve designed as a fuel injector in the method according to the invention and in the device according to the invention during the entire heating period, while the eddy currents for heating the fuel injector are induced in electrically conductive parts of the injector, advantageously closed so that advantageously no fuel during the entire heating period is injected by the fuel injector.

Weiterhin kann durch induzierte Wirbelströme auch eine vorteilhaft höhere Heizwirkung in dem beispielsweise als Kraftstoffinjektor ausgebildeten Gasventil erzeugt werden, als beispielsweise durch Wärmeentwicklung bei Stromfluss durch die Magnetspule aufgrund des ohmschen Widerstandes der Magnetspule möglich wäre.Furthermore, by induced eddy currents, an advantageously higher heating effect in the example designed as a fuel injector Gas valve can be generated, for example, would be possible by heat generation in current flow through the solenoid due to the ohmic resistance of the solenoid.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale ermöglicht.Further advantageous embodiments and modifications of the invention are made possible by the features specified in the subclaims.

Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist es vorgesehen, dass die alternierende Spannung während der Heizungsdauer durch alternierendes Einschalten und Ausschalten der Spannungsquelle während der Heizungsdauer erzeugt wird, wobei die Spannungsquelle nach dem Einschalten für eine Einschaltdauer eingeschaltet ist und nach dem Ausschalten für eine Ausschaltdauer ausgeschaltet ist. Somit kann vorteilhaft einfach eine alternierende Spannung an der Magnetspule erzeugt werden und beispielsweise durch wiederholtes Einschalten und Ausschalten der Spannungsquelle vorteilhaft gute Wirbelströme zum Heizen des Gasventils erzeugt werden. Dabei kann beispielsweise die an der Magnetspule angelegte Spannung vorteilhaft schnell variiert werden, wodurch sich ein sich vorteilhaft schnell änderndes Magnetfeld ergibt, das vorteilhaft starke Wirbelströme in den elektrisch leitenden Bauteilen des Gasventils induzieren kann.According to an advantageous embodiment, it is provided that the alternating voltage is generated during the heating period by alternately turning on and off the power source during the heating period, the power source is switched on for a duty after switching on and off after switching off for a switch-off. Thus, an alternating voltage can advantageously be generated at the magnetic coil and, for example, by repeatedly switching on and off the voltage source advantageously good eddy currents for heating the gas valve can be generated. In this case, for example, the voltage applied to the magnetic coil voltage can advantageously be varied rapidly, resulting in an advantageously rapidly changing magnetic field, which can advantageously induce strong eddy currents in the electrically conductive components of the gas valve.

In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird nach dem Einschalten der Spannungsquelle bei einem Erreichen einer maximalen Einschaltdauer und/oder einem Erreichen einer Abschaltstromstärke die Spannungsquelle wieder ausgeschaltet. Dabei ist die Abschaltstromstärke keiner als die Öffnungsstromstärke. So kann auf vorteilhaft einfache Weise einem Öffnen des Gasventils, insbesondere des Kraftstoffinjektors, innerhalb der Heizungsdauer vorgebeugt werden indem die Spannungsquelle nach dem Einschalten rechtzeitig wieder ausgeschaltet wird. Der Zeitpunkt des Ausschaltens der Spannungsquelle nach einem Einschalten kann somit vorteilhaft beispielsweise zeitlich, über die maximale Einschaltdauer, geregelt sein. Der Zeitpunkt des Ausschaltens nach einem Einschalten kann vorteilhaft aber auch über den Strom durch die Magnetspule geregelt sein, indem die Spannungsquelle ausgeschaltet wird, sobald der Strom nach dem Einschalten der Spannungsquelle die Abschaltstromstärke erreicht hat.In an advantageous embodiment, after switching on the voltage source when reaching a maximum duty cycle and / or reaching a Abschaltstromstärke the voltage source is turned off again. The Abschaltstromstärke is none than the opening current. Thus, in an advantageously simple manner opening the gas valve, in particular of the fuel injector, be prevented within the heating period by the power source is switched off in good time after switching. The time of switching off the voltage source after switching on can thus advantageously be regulated, for example, in terms of time, over the maximum switch-on duration. The time of switching off after switching on can advantageously be regulated but also via the current through the magnetic coil by the voltage source is turned off when the current has reached the Abschaltstromstärke after switching on the power source.

Es kann sich weiterhin als Vorteil erweisen, wenn die Einschaltdauer und/oder die Ausschaltdauer und/oder die Heizungsdauer durch Motorparameter bestimmt werden. Motorparameter können beispielsweise Motorgrößen und Umgebungsgrößen wie beispielsweise Motortemperatur, Gastemperatur und Kraftstoffdruck, Motordrehzahl, Motorlast sowie beispielsweise auch Dauer und Lage der regelmäßigen Bestromung zum Öffnen der beispielsweise als Kraftstoffinjektoren ausgebildete Gasventile sein oder einer oder mehrere dieser Werte können in den Motorparameter eingehen. Somit kann das Verfahren vorteilhaft den Betriebsbedingungen und der Steuerung des Motors angepasst werden.It may also prove advantageous if the switch-on duration and / or the switch-off duration and / or the heating duration are determined by motor parameters. Engine parameters may include, for example, engine sizes and environmental variables such as engine temperature, gas temperature and fuel pressure, engine speed, engine load and, for example, duration and location of the regular energization for opening the gas valves configured as fuel injectors, for example, or one or more of these values may be included in the engine parameters. Thus, the method can be advantageously adapted to the operating conditions and the control of the engine.

Vorteilhaft wird die Magnetspule mit einer Spannung, insbesondere von einer Boosterspannung beaufschlagt, die größer ist als eine Batteriespannung, beispielsweise als die Batteriespannung einer Starterbatterie für das Kraftfahrzeug. Durch eine Boosterspannung kann vorteilhaft ein im Vergleich zu einer geringeren Batteriespannung, beispielsweise der Batteriespannung der Starterbatterie für das Kraftfahrzeug, bei Einschalten der Spannungsquelle das Magnetfeld schneller aufgebaut werden sowie in Folge dessen stärkere Wirbelströme und eine höhere Heizwirkung entstehen.Advantageously, the magnet coil is subjected to a voltage, in particular of a booster voltage, which is greater than a battery voltage, for example as the battery voltage of a starter battery for the motor vehicle. By a booster voltage can advantageously be compared to a lower battery voltage, for example, the battery voltage of the starter battery for the motor vehicle, when the power source, the magnetic field is built faster and as a result, stronger eddy currents and a higher heating effect.

Vorteilhaft erfolgt das Ausschalten der Spannungsquelle mittels einer Schnelllöscheinrichtung. Durch eine Schnelllöscheinrichtung, beispielsweise mit einer Zenerdiode, kann eine steile Stromabfallsflanke erzielt werden. Somit kann ein vorteilhaft schneller Magnetfeldabbau sowie in Folge dessen stärkere Wirbelströme und somit eine höhere Heizwirkung erzielt werden.Advantageously, the switching off of the voltage source by means of a quick-release device. By a quick extinguishing device, for example with a Zener diode, a steep current drop edge can be achieved. Thus, an advantageous rapid magnetic field degradation and consequently stronger eddy currents and thus a higher heating effect can be achieved.

In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass ein Teil der beim Ausschalten der Spannungsquelle mittels Schnelllöscheinrichtung abgebauten Spulenenergie für die Erzeugung der Spannung, insbesondere zur Erzeugung der Boosterspannung, zurückgewonnen wird.In an advantageous embodiment, it is provided that part of the coil energy dissipated when the voltage source is switched off by means of the quick-release device is recovered for the generation of the voltage, in particular for the generation of the booster voltage.

In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird ein Anlaufen eines Starters um die Heizungsdauer verzögert und das Anlaufen des Starters für einen Motorstart und eine Zumessung von Kraftstoff durch beispielsweise ein als Kraftstoffinjektor ausgebildetes Gasventil beginnt erst nach der Heizungsdauer.In an advantageous embodiment, a start-up of a starter is delayed by the duration of the heating and starting of the starter for engine start and metering of fuel by, for example, a gas valve designed as a fuel injector only begins after the heating time.

Es kann sich als Vorteil erweisen, wenn die Magnetspule während wenigstens einer Öffnungsdauer vor und/oder nach der Heizungsdauer von einem Öffnungsstrom beaufschlagt wird, wobei der Öffnungsstrom größer oder gleich der Öffnungsstromstärke ist, so dass der Kraftstoffinjektor während der Öffnungsdauer geöffnet wird. So kann bei einem Kraftstoffinjektor als Gasventil der Kraftstoffinjektor beispielsweise auch während einer Heizungsdauer zwischen zwei Öffnungsdauern aufgeheizt werden. Durch ein Heizen auch zwischen zwei Öffnungsvorgängen kann kurzzeitigem Abkühlen des Kraftstoffinjektors während des Betriebs vorteilhaft vorgebeugt werden und es kann vorteilhaft ein durchgehender Betrieb des Kraftstoffinjektors ohne Kleben beispielsweise des Elastomers an dem Metall beispielsweise im Bereich der Metall-Elastomerdichtung, beispielsweise auch zwischen zwei Öffnungsdauern, sichergestellt werden.It may prove advantageous if the solenoid is acted upon by an opening current during at least one opening period before and / or after the heating period, wherein the opening current is greater than or equal to the opening current, so that the fuel injector is opened during the opening period. Thus, in the case of a fuel injector as a gas valve, the fuel injector can also be heated, for example, during a heating period between two opening periods. By heating also between two opening operations, short-term cooling of the fuel injector during operation can advantageously be prevented and it can advantageously be a continuous operation of the fuel injector without sticking, for example, the elastomer to the metal, for example in the region of the metal-elastomeric seal, For example, between two opening periods, be ensured.

Weiterhin vorteilhaft ist ein Computerprogramm, das eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen.Also advantageous is a computer program that is set up to carry out the method.

Weiterhin vorteilhaft ist eine Vorrichtung zur Erwärmung eines Gasventils, insbesondere eines Kraftstoffinjektors, wobei die Vorrichtung wenigstens ein Steuergerät und wenigstens ein Gasventil umfasst.Also advantageous is a device for heating a gas valve, in particular a fuel injector, wherein the device comprises at least one control device and at least one gas valve.

Weiterhin vorteilhaft ist ein Kraftfahrzeug mit der Vorrichtung.Further advantageous is a motor vehicle with the device.

Figurenlistelist of figures

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

  • 1 ein Ausführungsbeispiel eines als Kraftstoffinjektor ausgebildeten Gasventils,
  • 2 ein beispielhaftes Spannungs-Zeit-Profil und ein beispielhaftes Strom-Zeit-Profil während der Heizungsdauer des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 4 eine schematisches Schaltbild,
  • 5 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it
  • 1 an embodiment of a gas injector designed as a gas valve,
  • 2 an exemplary voltage-time profile and an exemplary current-time profile during the heating period of the method according to the invention,
  • 3 a flowchart of an embodiment of the method according to the invention,
  • 4 a schematic circuit diagram,
  • 5 a flow diagram of the method according to the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erwärmung eines Gasventils 31 mit einer Magnetspule 36 durch Erzeugung von Wirbelströmen wird in dieser Anmeldung exemplarisch anhand eines als Kraftstoffinjektor 31 zur Einspritzung eines gasförmigen Kraftstoff, beispielsweise CNG (compressed natural gas,) ausgebildeten Gasventils 31 beschrieben. Das Gasventil 31 kann aber beispielsweise auch ein Gasventil 31 mit einer Magnetspule 36 zur Zumessung von LNG (liquefied natural gas) sein, bei dem beispielsweise auch Metall-Metall-Dichtungen durch tiefe Temperaturen verkleben können und durch das Verfahren und die Vorrichtung aufgeheizt werden können. Weiterhin kann es sich bei dem Gasventil 31 mit Magnetspule 36 beispielsweise auch um einen elektrisch geregelten Druckregler oder ein elektrisches Absperrventil (shut off valve), oder andere Gasventile 31 mit Magnetspule 36, bei denen es zu einer Verklebung von Metall-Elastomer-Dichtungen oder anderen Dichtungen wie beispielsweise Metall-Metall-Dichtungen durch tiefe Temperaturen kommen kann, sein.The inventive method and the inventive device for heating a gas valve 31 with a magnetic coil 36 by generating eddy currents in this application is exemplified by a fuel injector 31 for the injection of a gaseous fuel, for example, CNG (compressed natural gas,) formed gas valve 31 described. The gas valve 31 but can also be a gas valve, for example 31 with a magnetic coil 36 for the metering of LNG (liquefied natural gas), in which, for example, metal-metal seals can stick together by low temperatures and can be heated by the method and the device. Furthermore, it may be at the gas valve 31 with magnetic coil 36 For example, to an electrically controlled pressure regulator or an electric shut-off valve (shut off valve), or other gas valves 31 with magnetic coil 36 in which it can lead to a bonding of metal-elastomer seals or other seals such as metal-to-metal seals by low temperatures.

1 zeigt einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines als Kraftstoffinjektor 31 ausgebildeten Gasventils 31 mit einer Magnetspule 36. Der Kraftstoffinjektor 31 ist beispielsweise zu Einspritzung oder Zumessung eines einzuspritzenden Mediums beispielsweise für Brennkraftmaschinen vorgesehen. Das durch den Kraftstoffinjektor 31 einzuspritzenden Medium kann dabei insbesondere ein gasförmiger Kraftstoff, beispielsweise Erdgas (compressed natural gas, CNG), sein. Der Kraftstoffinjektor 31 kann beispielsweise für die Einspritzung des gasförmigen Kraftstoffs in einen mit dem gasförmigen Kraftstoff betriebenen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Der Kraftstoff kann beispielsweise über eine Rail genannte Zuführung mindestens einen Kraftstoffinjektor 31 zugeführt werden. Der Kraftstoffinjektor 31 kann beispielsweise für den Einsatz bei einem Gasmotor oder bei einer Brennstoffzelle ausgelegt sein und zur Regelung eines Erdgasstroms oder des Wasserstoffstroms von einer Zuströmseite 38 zu einer Abströmseite 39 dienen. 1 shows a section through an embodiment of a fuel injector 31 trained gas valve 31 with a magnetic coil 36 , The fuel injector 31 is for example intended for injection or metering of a medium to be injected, for example for internal combustion engines. That through the fuel injector 31 In particular, a gaseous fuel, for example natural gas (compressed natural gas, CNG), may be present. The fuel injector 31 may be provided, for example, for the injection of the gaseous fuel in an operated with the gaseous fuel internal combustion engine of a motor vehicle. The fuel can, for example, via a feed called rail at least one fuel injector 31 be supplied. The fuel injector 31 may for example be designed for use in a gas engine or in a fuel cell and for controlling a natural gas flow or the hydrogen flow from an inflow side 38 to a downstream side 39 serve.

Der Kraftstoffinjektor 31 hat beispielsweise ein mehrteiliges Gehäuse 32 in dem die Magnetspule 36 angeordnet ist, die beispielsweise eine Führungshülse 33 umgreift. In der Führungshülse 33 ist ein im Wesentlichen rohrförmiger Stopfen 34 fixiert, in welchen eine Spiralfeder 35 eingeschoben ist, die eine Vorspannfeder darstellt und auf einen Magnetanker 37 wirkt, der verschiebbar entlang einer Längsachse des Kraftstoffinjektors 31 in der Führungshülse 33 angeordnet ist. Der Magnetanker 37, der im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist, hat einen Innenraum, der mit der Zuströmseite 38 des Kraftstoffinjektors 31 verbunden ist und von dem radiale Abströmbohrungen 40 und eine axiale Abströmbohrung 41 abzweigen. Die radialen Abströmbohrungen 40 führen zu einem Hochdruckraum 42, der von dem Magnetanker 37, von der Führungshülse 33 und von einer Sitzplatte 45 begrenzt ist. Die axiale Abströmbohrung 41 führt an die Stirnseite des Magnetankers 37.The fuel injector 31 For example, has a multi-part housing 32 in which the magnetic coil 36 is arranged, for example, a guide sleeve 33 embraces. In the guide sleeve 33 is a substantially tubular plug 34 fixed, in which a spiral spring 35 is inserted, which represents a biasing spring and a magnet armature 37 acts, slidably along a longitudinal axis of the fuel injector 31 in the guide sleeve 33 is arranged. The magnet armature 37 , which is formed substantially tubular, has an interior, which with the inflow side 38 of the fuel injector 31 is connected and from the radial outflow holes 40 and an axial outflow hole 41 branch. The radial outflow holes 40 lead to a high pressure room 42 from the magnet armature 37 , from the guide sleeve 33 and from a seat plate 45 is limited. The axial outflow hole 41 leads to the front of the magnet armature 37 ,

In diesem Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors 31 dient der Magnetanker 37 als Ventilschließglied und hat in seiner dem Stopfen 34 abgewandten Stirnseite eine Elastomerdichtung 44, die mit der Sitzplatte 45 aus Metall zusammenwirkt, so dass Abströmöffnungen 46 steuerbar sind, die in der Sitzplatte 43 ausgebildet sind. Im geschlossenen Zustand des Kraftstoffinjektors 31 liegt die Elastomerdichtung 44 an der Sitzplatte 45 an und bildet dort die Metall-Elastomerdichtung und verschließt die Abströmöffnungen 46. Die Magnetspule 36 kann durch einen Strom beaufschlagt werden, wodurch der Magnetanker 37 mit der Elastomerdichtung 44 angehoben wird und die Abströmöffnungen 46 somit freigegeben werden. Somit ist der Kraftstoffinjektor 31 durch eine Bestromung der Magnetspule 36 öffenbar, beispielsweise wenn der Strom, durch die Magnetspule 36 größer ist als eine Öffnungsstromstärke lo, die zum Öffnen des Kraftstoffinjektors 31 notwendig ist.In this embodiment of the fuel injector 31 serves the magnet armature 37 as a valve closure member and has in its the plug 34 facing away from an elastomeric seal 44 that with the seat plate 45 made of metal, so that outflow openings 46 are controllable in the seat plate 43 are formed. In the closed state of the fuel injector 31 lies the elastomer seal 44 on the seat plate 45 where it forms the metal-elastomer seal and closes the outlet openings 46 , The magnetic coil 36 can be acted upon by a current, causing the armature 37 with the elastomer seal 44 is lifted and the outflow openings 46 thus be released. Thus, the fuel injector 31 by energizing the magnetic coil 36 openable, for example, when the current through which solenoid 36 is greater than an opening current strength lo, which is used to open the fuel injector 31 necessary is.

Bei tiefen Temperaturen kann es vorkommen, dass die Elastomerdichtung 44 an der Stitzplatte 45 klebt und somit ein Freigeben der Abströmöffnungen 46 und somit ein Öffnen des Kraftstoffinjektors 31 erschwert oder behindert wird. So kann es beispielsweise bei einem Kaltstart zu einem Kleben der Elastomerdichtung 44 an der Sitzplatte 45 kommen. Einem derartigen Kleben kann dadurch vorgebeugt werden, dass der Kraftstoffinjektor 31, insbesondere im Bereich der Metall-Elastomerdichtung, erwärmt wird, sodass ein Kleben vorteilhaft verhindert wird.At low temperatures, it may happen that the elastomeric seal 44 at the clapboard 45 sticks and thus releasing the outflow openings 46 and thus opening the fuel injector 31 difficult or hindered. For example, in the case of a cold start, the elastomer seal may become stuck 44 on the seat plate 45 come. Such sticking can be prevented by the fuel injector 31 , in particular in the region of the metal-elastomer seal, is heated, so that adhesion is advantageously prevented.

Ein Erwärmen des Kraftstoffinjektors 31 kann beispielsweise durch Induktion von Wirbelströmen in elektrisch leitenden Teilen des Kraftstoffinjektors 31 und durch die von den Wirbelströmen in den elektrisch leitenden Teilen erzeugte Wärme erfolgen. Beispielsweise können Wirbelströme in dem Magnetanker 37 erzeugt werden. Eine im Magnetanker 37 erzeugte Wärme kann direkt im Bereich der Metall-Elastomerdichtung erwärmen und ein Kleben der Metall-Elastomerdichtung verhindern.Heating the fuel injector 31 For example, by induction of eddy currents in electrically conductive parts of the fuel injector 31 and by the heat generated by the eddy currents in the electrically conductive parts. For example, eddy currents in the armature 37 be generated. One in the magnet armature 37 generated heat can heat directly in the region of the metal-elastomer seal and prevent sticking of the metal-elastomer seal.

Durch das in der vorliegenden Anmeldung beschriebene Verfahren werden Wirbelströme in elektrisch leitenden Teilen, insbesondere dem Magnetanker 37, des Kraftstoffinjektors 31 induziert um den Kraftstoffinjektor 31 zu erwärmen und somit einem Kleben der Metall-Elastomerdichtung vorzubeugen und somit ein sicheres und zuverlässiges Öffnen des Kraftstoffinjektors 31 zu gewährleisten.By the method described in the present application are eddy currents in electrically conductive parts, in particular the armature 37 , the fuel injector 31 induces around the fuel injector 31 to heat and thus prevent sticking of the metal-elastomer seal and thus a safe and reliable opening of the fuel injector 31 to ensure.

Dazu wird die Magnetspule 36 des Kraftstoffinjektors 31 genutzt. Die Magnetspule 36 wird durch eine Spannungsquelle 21, 22 von einem Strom 13 beaufschlagt. In dem Verfahren wird die Magnetspule 36 während wenigstens einer Heizungsdauer 49, 50 entsprechend eines Spannungs-Zeit-Profils 10 mit einer alternierenden Spannung 12 beaufschlagt. Auf diese Weise wird durch die Magnetspule 36 ein alternierendes Magnetfeld erzeugt, das in den elektrisch leitfähigen Teilen des Kraftstoffinjektors 31 Wirbelströme erzeugt. Die so erzeugten Wirbelströme erwärmen die elektrisch leitfähigen Teile des Kraftstoffinjektors 31. Dabei ist der Strom 13 während der gesamten Heizungsdauer 49, 50 kleiner als die Öffnungsstromstärke Io, die zum Öffnen des Kraftstoffinjektors 31 notwendig ist. Somit bleibt der Kraftstoffinjektor 31 während der gesamten Heizungsdauer 49, 50 geschlossen. Die Öffnungsstromstärke Io kann beispielsweise von der Spannungsquelle 21,22, beispielsweise von der Boosterspannung 21 oder beispielsweise auch von einem Gasdruck, beispielsweise in einem aufwärts der Strömungsrichtung des Kraftstoffinjektors 31 angeordneten Rail, abhängen. Die Öffnungsstromstärke Io ist in den Figuren als über den zeitlichen Verlauf konstant dargestellt, sie kann aber beispielsweise über den zeitlichen Verlauf des Verfahrens auch varieren.This is the solenoid 36 of the fuel injector 31 used. The magnetic coil 36 is caused by a voltage source 21 . 22 from a stream 13 applied. In the process, the solenoid coil 36 during at least one heating period 49 . 50 according to a voltage-time profile 10 with an alternating voltage 12 applied. This is done by the magnetic coil 36 generates an alternating magnetic field in the electrically conductive parts of the fuel injector 31 Generated eddy currents. The eddy currents thus generated heat the electrically conductive parts of the fuel injector 31. Here is the stream 13 during the entire heating period 49 . 50 smaller than the opening current Io, which opens the fuel injector 31 necessary is. Thus, the fuel injector remains 31 during the entire heating period 49 . 50 closed. The opening current intensity Io can be, for example, from the voltage source 21, 22, for example from the booster voltage 21 or, for example, also depend on a gas pressure, for example in a rail arranged upwards in the flow direction of the fuel injector 31. The opening current intensity Io is shown as constant over the time course in the figures, but it can also vary, for example, over the time course of the method.

In 2 sind beispielhaft ein Spannungs-Zeit-Profil 10 und ein daraus resultierendes Strom-Zeit-Profil während einer Heizungsdauer 49, 50 dargestellt. Die an der Magnetspule 36 anliegende Spannung 12 ist im zeitlichen Verlauf zusammen mit dem in der Magnetspule 36 fließenden Strom 13 über den Verlauf einer Zeit t dargestellt. In dem Diagramm in 2 ist dementsprechend nach rechts die Zeit t und nach oben die von der Zeit t abhängige Spannung U(t) und die von der Zeit t abhängige Stromstärke I(t) aufgetragen. Die Magnetspule 36 wird von der alternierenden Spannung 12 beaufschlagt und in der Magnetspule 36 fließt ein sich daraus ergebender Strom 13.In 2 are an example of a voltage-time profile 10 and a resulting current-time profile during a heating period 49 . 50 shown. The at the magnetic coil 36 voltage applied 12 is in time with the magnet coil 36 flowing electricity 13 represented over the course of a time t. In the diagram in 2 Accordingly, the time t is plotted on the right and the voltage U (t) dependent on the time t and the current intensity I (t) dependent on the time t are plotted upward. The magnetic coil 36 gets from the alternating tension 12 loaded and in the solenoid 36 flows a resulting stream 13 ,

Die alternierende Spannung 12 während der Heizungsdauer 49, 50 kann beispielsweise durch alternierendes Einschalten 15 und Ausschalten 16 der Spannungsquelle 21, 22 während der Heizungsdauer 49, 50 erzeugt werden. Dies ist in 2 anhand eines Endstufensignals 11 dargestellt wird, durch das die Spannungsquelle 21, 22 bei einem Einschalten 15 eingeschaltet und ausgeschaltet wird. Die Spannungsquelle 21, 22 ist nach dem Einschalten 15 für eine Einschaltdauer 17 eingeschaltet. Die Spannungsquelle 21, 22 wird bei einem Ausschalten 16 wieder ausgeschaltet und ist nach dem Ausschalten 16 für eine Ausschaltdauer 18 ausgeschalten. Bei dem Verfahren wird während der Heizungsdauer 49, 50 beispielsweise alternierend und mehrfach eingeschaltet und wieder ausgeschaltet. In anderen Worten wechseln sich während der Heizungsdauer 49, 50 Einschaltdauern 17 mit Ausschaltdauern 18 ab. In diesem Ausführungsbeispiel sind beispielhaft alle Einschaltdauern17 gleich lang und alle Ausschaltdauern 18 gleich lang. Während der Heizungsdauer 49, 50 können die Einschaltdauern 17 und/oder die Ausschaltdauern 18 aber auch unterschiedlich lang sein. Das anhand des Endstufenschaltsignals 11 dargestellte Einschalten 15 und Ausschalten 16 der Spannungsquelle 21, 22 resultiert in dem in 2 dargestellten Spannungsverlauf der Spannung 12 und Stromverlauf des Stroms 13.The alternating voltage 12 during the heating period 49 . 50 For example, by switching on alternately 15 and off 16 the voltage source 21 . 22 during the heating period 49 . 50 be generated. This is in 2 based on a final stage signal 11 is represented by the voltage source 21 . 22 when switching on 15 switched on and off. The voltage source 21 . 22 is after switching on 15 for a duty cycle 17 switched on. The voltage source 21, 22 is turned off 16 is switched off again and after switching off 16 for a switch-off 18 switched off. In the process is during the heating period 49 . 50 for example, alternately and repeatedly turned on and off again. In other words, change during the heating period 49 . 50 duty cycles 17 with switch-off periods 18 from. In this embodiment, by way of example, all turn-on durations 17 are the same length and all turn-off periods 18 of equal length. During the heating period 49 . 50 can the switch-on times 17 and / or the switch-off periods 18 but also be different in length. This is based on the output stage switching signal 11 shown switching on 15 and off 16 the voltage source 21 . 22 results in the in 2 illustrated voltage curve of the voltage 12 and current flow of the stream 13 ,

Um ein Öffnen des Kraftstoffinjektors 31 während der Heizungsdauer 49, 50 zu verhindern ist der Strom 13 während der gesamten Heizungsdauer 49, 50 kleiner als die Öffnungsstromstärke lo ab der der Magnetanker 37 bewegt wird und der Kraftstoffinjektor 31 somit öffnet. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Spannungsquelle 21, 22, wenn der Strom 13 eine Abschaltstromstärke la erreicht wieder ausgeschaltet wird. Die Abschaltstromstärke la ist dabei kleiner als die Öffnungsstromstärke lo. Weiterhin kann das Öffnen des Kraftstoffinjektors 31 während der Heizungsdauer 49, 50 dadurch erreicht werden, dass die Spannungsquelle 21, 22 bei einem Erreichen einer maximalen Einschaltdauer 19 wieder ausgeschaltet wird. Die maximale Einschaltdauer 19 startet beispielsweise dabei nach dem Einschalten 15 der Spannungsquelle 41, 22. Wird die Spannungsquelle 21, 22 beispielsweise bei einem Erreichen der maximalen Einschaltdauer 19 ausgeschaltet, so ist die maximale Einschaltdauer 19 gleich der Einschaltdauer 17. Der Strom 13 in der Magnetspule 36 wird somit beispielsweise durch die maximale Einschaltdauer 19 begrenzt, so dass der Kraftstoffinjektor 31 während der Heizungsdauer 49, 50 nicht öffnet.To open the fuel injector 31 during the heating period 49 . 50 to prevent is the electricity 13 during the entire heating period 49 . 50 smaller than the opening current strength lo from the magnet armature 37 is moved and the fuel injector 31 thus opens. This can be done, for example be achieved that the voltage source 21 . 22 when the electricity 13 a turn-off current la is reached again. The Abschaltstromstärke la is smaller than the opening current intensity lo. Furthermore, the opening of the fuel injector 31 during the heating period 49 . 50 be achieved by that the voltage source 21 . 22 when reaching a maximum duty cycle 19 is switched off again. The maximum duty cycle 19 starts, for example, after switching on 15 the voltage source 41 . 22 , Becomes the voltage source 21 . 22 For example, when reaching the maximum duty cycle 19 turned off, so is the maximum duty cycle 19 equal to the duty cycle 17 , The current 13 in the magnetic coil 36 Thus, for example, by the maximum duty cycle 19 limited so that the fuel injector 31 during the heating period 49 . 50 not open.

Vorteilhaft kann die Heizungsdauer 49,50 beispielsweise kennfeldabhängig gesteuert sein. In das Kennfeld können beispielsweise Motorgrößen und Umgebungsgrößen wie beispielsweise Motortemperatur, Kraftstofftemperatur, Kraftstoffdruck, Motordrehzahl, Motorlast sowie Dauer und Lage der regelmäßigen Bestromung zum Öffnen des Kraftstoffinjektors 31 eingehen.Advantageously, the heating period can be controlled 49,50, for example, map-dependent. In the map, for example, engine sizes and environmental variables such as engine temperature, fuel temperature, fuel pressure, engine speed, engine load and duration and location of the regular current to open the fuel injector 31 received.

In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann auch nach dem Ausschalten 16 der Spannungsquelle 21, 22 das Einschalten 15 der Spannungsquelle 21,22 erst dann erfolgen, wenn eine im Kraftstoffinjektor 31 gespeicherte Spulenenergie weitestgehend wieder abgebaut ist. Damit kann vorteilhaft eine Energieakkumulation in der Magnetspule, beispielsweise sichtbar an einem nahezu verzögerungsfreien Stromsprung beim Einschalten, verhindert werden.In one embodiment of the method may also after switching off 16 the voltage source 21 . 22 switching on 15 the voltage source 21,22 take place only when one in the fuel injector 31 stored coil energy is largely degraded again. This can advantageously be an energy accumulation in the solenoid, for example, visible at a virtually instantaneous current jump when switching, can be prevented.

In dem Verfahren können die Einschaltdauer 17 und/oder die Ausschaltdauer 18 und/oder die Heizungsdauer 49, 50 auch durch Motorparameter bestimmt werden. Motorparameter können beispielsweise Motorgrößen und Umgebungsgrößen wie beispielsweise Motortemperatur, Gastemperatur und Kraftstoffdruck, Motordrehzahl, Motorlast sowie beispielsweise auch Dauer und Lage der regelmäßigen Bestromung zum Öffnen der Kraftstoffinjektoren sein oder einer oder mehrere dieser Werte können in den Motorparameter eingehen. Die Heizungsdauer 49, 50 kann beispielsweise auch kennfeldabhängig gesteuert werden. In das Kennfeld können beispielsweise Motorgrößen und Umgebungsgrößen wie beispielsweise Motortemperatur, Kraftstofftemperatur, Kraftstoffdruck, Motordrehzahl, Motorlast sowie Dauer und Lage der regelmäßigen Bestromung zum Öffnen des Kraftstoffinjektors 31 eingehen.In the method, the duty cycle 17 and / or the switch-off duration 18 and / or the duration of heating 49 . 50 also be determined by motor parameters. Engine parameters may include, for example, engine sizes and environmental variables such as engine temperature, gas temperature and fuel pressure, engine speed, engine load, and also duration and location of the regular energization to open the fuel injectors, or one or more of these values may be included in the engine parameters. The heating time 49 . 50 For example, it can also be controlled depending on the map. In the map, for example, engine sizes and environmental variables such as engine temperature, fuel temperature, fuel pressure, engine speed, engine load and duration and location of the regular current to open the fuel injector 31 received.

Vor und/oder nach der Heizungsdauer 49,50 kann die Magnetspule 36 während wenigstens einer Öffnungsdauer 51 von einem Öffnungsstrom 14 beaufschlagt werden, wobei der Öffnungsstrom 14 größer oder gleich der Öffnungsstromstärke Io ist, so dass der Kraftstoffinjektor 31 während der Öffnungsdauer 51 geöffnet wird. Dies ist in 3 anhand eines Ablaufdiagramms dargestellt.Before and / or after the heating period 49.50, the solenoid can 36 during at least one opening period 51 from an opening stream 14 be acted upon, the opening current 14 greater than or equal to the opening current Io, so that the fuel injector 31 during the opening period 51 is opened. This is in 3 illustrated by a flowchart.

In 3a ist eine Startanforderung 53 nach Inbetriebsetzung des Kraftfahrzeugs mit KL15 Ein 52 dargestellt. 3b zeigt wie bei dem Verfahren die Startanforderung 53 beispielsweise um eine Vorheizzeit 55 verzögert wird und anschließend ein Starterlauf 46 eingeleitet wird. In 3c ist die Motordrehzahl n(t) als Funktion der Zeit t dargestellt. Wie aus 3b und 3c zu erkennen ist, beschleunigt der Starterlauf 46 den Motor auf eine Starterdrehzahl. Nach Einsetzen der Verbrennung erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel ausgehend von der Starterdrehzahl ein Drehzahlhochlauf.In 3a is a start request 53 after commissioning of the motor vehicle with KL15 Ein 52 shown. 3b shows the start request as in the method 53 for example, a preheating time 55 is delayed and then a start run 46 is initiated. In 3c the engine speed n (t) is shown as a function of time t. How out 3b and 3c can be seen accelerates the start of the race 46 the engine to a starter speed. After the onset of combustion takes place in this embodiment, starting from the starter speed a speed up.

Parallel zu dem Starter in 3b und der Motordrehzahl n(t) in 3c ist in 3d die Bestromung der Magnetspule 36 mit dem Strom 13 in dem Verfahren dargestellt. Während der Heizungsdauern 49,50 wird die Magnetspule 36 mit einer alternierenden Spannung 12 beaufschlagt, die einen in 3d dargestellten alternierenden Storm 13 in der Magnetspule 36 bewirkt. Der Strom 13 ist während der gesamten Heizungsdauern 49,50 kleiner als eine Öffnungsstromstärke Io, die zum Öffnen des Kraftstoffinjektors 31 nötig ist. Eine erste Heizungsdauer 49, dient, wie in 3 dargestellt, einem Vorheizen des Kraftstoffinjektors bevor dieser nach einer Inbetriebsetzung das erste Mal geöffnet wird und Kraftstoff in den Motor einspritzt. Die erste Heizungsdauer 49 kann somit dazu dienen den Kaltstart des Motors zu verbessern und den Kraftstoffinjektor 31 vor dem ersten Einspritzvorgang nach Inbetriebsetzung des Motors zu erwärmen.Parallel to the starter in 3b and the engine speed n (t) in 3c is in 3d the energization of the solenoid 36 with the flow 13 represented in the process. During the heating periods 49,50 becomes the solenoid coil 36 with an alternating voltage 12 which is one in 3d illustrated alternating storm 13 in the magnetic coil 36 causes. The current 13 is during the entire heating periods 49,50 smaller than an opening current Io, the opening of the fuel injector 31 is necessary. A first heating period 49 , serves as in 3 shown, preheating the fuel injector before it is opened for the first time after commissioning and injects fuel into the engine. The first heating period 49 can thus serve to improve the cold start of the engine and the fuel injector 31 to heat up before the first injection process after starting the engine.

Weiterhin ist in 3d beispielshaft ein Stromverlauf des Stroms 13 während Öffnungsdauern 51 dargestellt. Während der Öffnungsdauern 51 wird die Magnetspule 36 durch einem Öffnungsstrom 14 beaufschlagt, der größer oder gleich der Öffnungsstromstärke Io ist. Somit öffnet der Kraftstoffinjektor 31 während der Öffnungsdauern 51 und spritzt Kraftstoff in der Motor ein. In 3d sind exemplarisch zwei Öffnungsdauern 51 dargestellt.Furthermore, in 3d For example, a current flow of the current 13 during opening times 51 shown. During opening times 51 becomes the magnetic coil 36 through an opening flow 14 applied, which is greater than or equal to the opening current Io. Thus, the fuel injector opens 31 during opening times 51 and injects fuel into the engine. In 3d are exemplary two opening times 51 shown.

In 3d sind neben der ersten Heizungsdauer 49 weitere zweite Heizungsdauern 50 dargestellt. Die zweite Heizungsdauer 50 kann beispielsweise, wie in 3d dargestellt, zwischen zwei Öffnungsdauern 51, vor einer Öffnungsdauer 51 und nach einer Öffnungsdauer 51 angeordnet sein. So werden während der zweiten Heizungsdauer 50 nach einem Öffnen und Schließen des Kraftstoffinjektors 31 Wirbelströme in dem Kraftstoffinjektor 31 induziert und der Kraftstoffinjektor 31 erwärmt bevor der Kraftstoffinjektor 31 wiederum während einer weiteren Öffnungsdauer 51 geöffnet wird. Auf diese Weise kann vorteilhaft beispielsweise während des Einspritzens von Kraftstoff auftretender Abkühlung des Kraftstoffinjektors 31 entgegengewirkt werden. So kann der Kraftstoffinjektor 31 beispielsweise durch einen alternierenden Strom 13 unterhalb der Öffnungsstromstärke Io erwärmt werden und dies beispielsweise nur durch die Öffnungsdauern 51 zum Öffnen des Kraftstoffinjektors 31 unterbrochen werden, in denen der Strom 13 größer als die Öffnungsstromstärke Io ist.In 3d are next to the first heating period 49 additional second heating periods 50 shown. The second heating period 50 can, for example, as in 3d shown between two opening times 51 , before an opening period 51 and after an opening period 51 be arranged. This will be during the second heating period 50 after opening and closing the fuel injector 31 Eddy currents in the fuel injector 31 induced and the fuel injector 31 warmed up before the fuel injector 31 again during another opening period 51 is opened. In this way, for example, during the injection of fuel occurring cooling of the advantageous fuel injector 31 be counteracted. So can the fuel injector 31 for example, by an alternating current 13 be heated below the opening current Io and this, for example, only by the opening times 51 for opening the fuel injector 31 be interrupted, in which the current 13 is greater than the opening current Io.

Wie in 3 dargestellt kann in dem Verfahren beispielsweise eine erste Heizungsdauer 49 zum Vorheizen des Kraftstoffinjektors 31 vorgesehen sein, danach können mehrere zweite Heizungsdauern 50 vorgesehen sein, zwischen denen der Kraftstoffinjektor 31 geöffnet wird. Während einer Öffnungsdauer 51 ist dabei beispielsweise auch kein Wirbelstromheizen des Kraftstoffinjektors 31 vorgesehen.As in 3 illustrated in the method, for example, a first heating period 49 for preheating the fuel injector 31 be provided, then several second heating periods 50 be provided, between which the fuel injector 31 is opened. During an opening period 51 is, for example, no Wirbelstromheizen the fuel injector 31 intended.

4 zeigt beispielhaft eine schematische Verschaltung, durch die das Verfahren durchgeführt werden kann. Die Spannung 12 wird durch eine Spannungsquelle 21, 22 bereitgestellt. Die Spannungsquelle 21, 22 kann beispielsweise eine Batteriespannung 22 sein, also beispielsweise die Batteriespannung 22 der Starterbatterie des Kraftfahrzeugs. Bei der Spannungsquelle 21,22 kann es sich aber beispielsweise auch um eine Boosterspannung 21 handeln, die größer ist als die Batteriespannung 21, die also beispielsweise größer ist als die Batteriespannung 21 der Starterbatterie des Kraftfahrzeugs. Weiterhin ist in 4 beispielhaft ein Schalter 23 zur Umschaltung der Spannungsquelle 21, 22 und ein Leistungswiderstand 24. Weiterhin zeigt 4 schematisch mehreren parallel geschaltete Magnetspulen 36 von Kraftstoffinjektoren 31. Die Magnetspulen 36 können aber beispielsweise auch hintereinander geschaltet sein oder es kann beispielsweise auch eine einzelne Magnetspule 36 vorliegen. Weiterhin sind in 4 ein weiterer Schalter 26 und ein Strommesswiderstand 27 dargestellt. Der Strommesswiderstand 27 kann zur Bestimmung des Stroms 13 eingesetzt werden, der dann beispielsweise mit der Abschaltstromstärke Ia abgeglichen werden kann um ein rechtzeitiges Ausschalten 16 der Spannungsquelle 21, 22 während der Heizungsdauer in einem 49, 50 sicherzustellen, so dass der Kraftstoffinjektor 31 während der Heizungsdauer 49, 50 nicht öffnet. Mittels des Schalters 23 kann beispielsweise eine Auswahl der Spannungsquelle 21, 22, also beispielsweise zwischen der Batteriespannung 22 und der Boosterspannung 21 erfolgen. Die Magnetspule 36 kann somit mit einer Spannung 12, beispielsweise mit einer Boosterspannung 21, beaufschlagt werden, die größer ist als die Batteriespannung 22, beispielsweise größer als die Batteriespannung 22 der Starterbatterie des Kraftfahrzeugs. Mittels des weiteren Schalters 26 kann das Einschalten 15 und das Ausschalten 16 der Spannungsquelle 21, 22 beispielsweise während der Heizungsdauer 49, 50 erfolgen. Die Bestromung der Magnetspule 36 des Kraftstoffinjektors 31 zum Öffnen des Kraftstoffinjektors 31, also beispielsweise während der Öffnungsdauer 51, kann beispielsweise mittels Umschaltung 23 beispielsweise aus beiden Spannungsquelle 21, 22, also der Batteriespannung 22 und der Boosterspannung 21. Hier kann beispielsweise als zusätzliche Funktion die Stromregelung gestützt auf den Strommesswiderstand 27 hinzukommen. Der Schalter 23 und der weitere Schalter 26 werden beispielsweise durch die in 4 dargestellte Ansteuerung 28 angesteuert. Zur schnellen Magnetfeldabbau kann beispielsweise eine Schnelllöschvorrichtung vorgesehen sein, mittels der das Ausschalten 16 der Spannungsquelle 21,22 erfolgt. 4 shows an example of a schematic interconnection, through which the method can be performed. The voltage 12 is caused by a voltage source 21 . 22 provided. The voltage source 21 . 22 For example, a battery voltage 22 be, so for example the battery voltage 22 the starter battery of the motor vehicle. For example, the voltage source 21, 22 may also be a booster voltage 21 act, which is greater than the battery voltage 21 , that is, for example, greater than the battery voltage 21 the starter battery of the motor vehicle. Furthermore, in 4 an example of a switch 23 for switching the voltage source 21 . 22 and a power resistor 24 , Further shows 4 schematically several parallel-connected magnetic coils 36 of fuel injectors 31 , The magnetic coils 36 but can also be connected in series, for example, or it can, for example, a single solenoid 36 available. Furthermore, in 4 another switch 26 and a current sense resistor 27 shown. The current measuring resistor 27 can be used to determine the current 13 can be used, which can then be adjusted, for example, with the Abschaltstromstärke Ia to a timely turn off 16 the voltage source 21 . 22 during the heating period in a 49, 50 ensure that the fuel injector 31 during the heating period 49 . 50 not open. By means of the switch 23 For example, a selection of the voltage source 21 . 22 That is, for example, between the battery voltage 22 and the booster voltage 21 respectively. The magnetic coil 36 can thus with a tension 12 , for example with a booster voltage 21 , which is greater than the battery voltage 22 , for example, greater than the battery voltage 22 the starter battery of the motor vehicle. By means of the further switch 26 can turn on 15 and switching off 16 the voltage source 21 . 22 for example during the heating period 49 . 50 respectively. The energization of the magnetic coil 36 of the fuel injector 31 for opening the fuel injector 31 , so for example during the opening period 51 , for example, by means of switching 23 for example, from both voltage source 21 . 22 that is the battery voltage 22 and the booster voltage 21. Here, for example, as an additional function, the current control based on the current measuring resistor 27 added. The desk 23 and the other switch 26 For example, by the in 4 shown control 28 driven. For rapid magnetic field degradation, for example, a quick extinguishing device may be provided by means of the switching off 16 the voltage source 21,22 takes place.

Vorteilhaft kann beispielsweise auch ein Teil der beim Ausschalten 16 der Spannungsquelle 21,22 mittels der Schnelllöscheinrichtung abgebauten Spulenenergie zur Erzeugung der Spannung 12, beispielsweise der Boosterspannung 21 zurückgewonnen werden.Advantageously, for example, a part of the off 16 the voltage source 21,22 by means of the quick-release device degraded coil energy to generate the voltage 12 , for example, the booster voltage 21 be recovered.

5 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur Erwärmung eines Kraftstoffinjektors 31 mit einer Magnetspule 36. 5 shows an example of a flowchart of an embodiment of the method for heating a fuel injector 31 with a magnetic coil 36 ,

In Schritt 300 beginnt das Verfahren.In step 300 the procedure begins.

In Schritt 301 werden beispielsweise mit KL15 ein 52 Absperrventile im Kraftstoffkreislauf bestromt, so dass der Kraftstoffbetriebsdruck an dem Kraftstoffinjektor 31 bereitgestellt wird.In step 301 For example, a 52 shut-off valves in the fuel circuit are energized with KL15, so that the fuel operating pressure at the fuel injector 31 provided.

In Schritt 302 wird die Startanforderung erwartet, die das Heizen Kraftstoffinjektors 31 auslöst.In step 302 the start request is expected, the heating fuel injector 31 triggers.

In Schritt 303 erfolgt beispielsweise die erste Heizungsdauer 49 zum Vorheizen des Kraftstoffinjektors 31 mittels Wirbelströmen, wobei die Magnetspule 36 mit einer alternierenden Spannung 12 beaufschlagt wird, so dass in dem Kraftstoffinjektor 31 Wirbelströme induziert werden, wobei der Strom 13 während der gesamten ersten Heizungsdauer 49 kleiner als die Öffnungstromstärke Io ist. Die Länge der ersten Heizungsdauer 49 kann dabei beispielsweise über ein Kennfeld bestimmt werden. In das Kennfeld können beispielsweise Motorgrößen und Umgebungsgrößen wie beispielsweise Motortemperatur, Kraftstofftemperatur, Kraftstoffdruck, Motorlast oder Ansaugdruck eingehen.In step 303 For example, the first heating period takes place 49 for preheating the fuel injector 31 by means of eddy currents, wherein the magnetic coil 36 with an alternating voltage 12 is applied, so that in the fuel injector 31 Eddy currents are induced, with the current 13 during the entire first heating period 49 is less than the opening current Io. The length of the first heating period 49 can be determined for example via a map. Engine characteristics and environmental variables such as, for example, engine temperature, fuel temperature, fuel pressure, engine load or intake pressure can be included in the characteristic map.

In Schritt 304 wird beispielsweise der Starterlauf 46 eingeleitet.In step 304 for example, the starting run 46 initiated.

In Schritt 305 erfolgt beispielsweise die zweite Heizungsdauer 50 zum Zusatzheizen des Kraftstoffinjektors 31 mittels Wirbelströmen, wobei die Magnetspule 36 mit einer alternierenden Spannung 12 beaufschlagt wird, so dass in dem Kraftstoffinjektor 31 Wirbelströme induziert werden, wobei der Strom 13 während der gesamten zweiten Heizungsdauer 50 kleiner als die Öffnungstromstärke Io ist. Die Länge der zweiten Heizungsdauer 49 kann dabei beispielsweise über ein Kennfeld bestimmt werden. In das Kennfeld können beispielsweise Motorgrößen und Umgebungsgrößen wie beispielsweise Motortemperatur, Kraftstofftemperatur, Kraftstoffdruck, Motordrehzahl, Motorlast sowie Dauer und Lage der regelmäßigen Bestromung zum Öffnen des Kraftstoffinjektors 31 eingehen.In step 305 For example, the second heating period takes place 50 for additional heating of the fuel injector 31 by means of eddy currents, wherein the magnetic coil 36 with an alternating voltage 12 is applied, so that in the fuel injector 31 Eddy currents are induced, the electricity 13 during the entire second heating period 50 is less than the opening current Io. The length of the second heating period 49 can be determined for example via a map. In the map, for example, engine sizes and environmental variables such as engine temperature, fuel temperature, fuel pressure, engine speed, engine load and duration and location of the regular current to open the fuel injector 31 received.

In Schritt 306 wird der Normalbetrieb des Motors eingeleitet.In step 306 the normal operation of the engine is initiated.

In Schritt 307 endet das Verfahren.In step 307 the procedure ends.

Selbstverständlich sind noch weitere Ausführungsbeispiele und Mischformen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich.Of course, further embodiments and hybrid forms of the illustrated embodiments are possible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1950409 B1 [0004]EP 1950409 B1 [0004]

Claims (12)

Verfahren zur Erwärmung eines Gasventils (31), insbesondere eines Kraftstoffinjektors (31), mit einer Magnetspule (36) durch Erzeugung von Wirbelströmen, wobei das Gasventil (31), durch eine Bestromung der Magnetspule (36) öffenbar ist, wobei die Magnetspule (36) durch eine Spannungsquelle (21,22) von einem Strom (13) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (36) während wenigstens einer Heizungsdauer (49,50) entsprechend eines Spannungs-Zeit-Profils (10) mit einer alternierenden Spannung (12) beaufschlagt wird, so dass in dem Gasventil (31) Wirbelströme erzeugt werden, wobei der Strom (13) während der gesamten Heizungsdauer (49,50) kleiner als eine Öffnungsstromstärke (Io) ist, die zum Öffnen des Gasventils (31) notwendig ist.Method for heating a gas valve (31), in particular a fuel injector (31), with a magnet coil (36) by generating eddy currents, wherein the gas valve (31) can be opened by energizing the magnet coil (36), the magnet coil (36 ) is acted upon by a current source (13) through a voltage source (21, 22), characterized in that the magnetic coil (36) has at least one heating period (49, 50) corresponding to a voltage-time profile (10) with an alternating voltage (12) is applied, so that in the gas valve (31) eddy currents are generated, wherein the current (13) during the entire heating period (49,50) is smaller than an opening current strength (Io), which is used to open the gas valve (31) necessary is. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die alternierende Spannung (12) während der Heizungsdauer (49,50) durch alternierendes Einschalten (15) und Ausschalten (16) der Spannungsquelle (21,22) während der Heizungsdauer (49,50) erzeugt wird, wobei die Spannungsquelle (21,22) nach dem Einschalten (15) für eine Einschaltdauer (17) eingeschaltet ist und nach dem Ausschalten (16) für eine Ausschaltdauer (18) ausgeschaltet ist.Method according to Claim 1 characterized in that the alternating voltage (12) is generated during the heating period (49,50) by alternately turning on (15) and turning off (16) the voltage source (21,22) during the heating period (49,50) Voltage source (21,22) after switching on (15) for a duty cycle (17) is turned on and after turning off (16) for a turn-off (18) is turned off. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einschalten (15) der Spannungsquelle (21,22) bei einem Erreichen einer maximalen Einschaltdauer (19) und/oder einem Erreichen einer Abschaltstromstärke (la) die Spannungsquelle (21,22) wieder ausgeschaltet wird, wobei die Abschaltstromstärke (la) keiner ist als die Öffnungsstromstärke (Io).Method according to Claim 2 , characterized in that after switching on (15) of the voltage source (21,22) on reaching a maximum duty cycle (19) and / or reaching a Abschaltstromstärke (la), the voltage source (21,22) is turned off again, the Abschaltstromstärke (la) none is as the opening current (Io). Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltdauer (17) und/oder die Ausschaltdauer (18) und/oder die Heizungsdauer (49,50) durch Motorparameter bestimmt werden.Method according to one of Claims 2 to 3 , characterized in that the switch-on duration (17) and / or the switch-off duration (18) and / or the heating duration (49, 50) are determined by motor parameters. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (36) mit einer Spannung (12), insbesondere mit einer Boosterspannung (21) beaufschlagt wird, die größer ist als eine Batteriespannung (22).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic coil (36) with a voltage (12), in particular with a booster voltage (21) is applied, which is greater than a battery voltage (22). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausschalten (16) der Spannungsquelle (21,22) mittels einer Schnelllöscheinrichtung erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the switching off (16) of the voltage source (21,22) by means of a quick extinguishing device. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der beim Ausschalten (16) der Spannungsquelle (21,22) mittels Schnelllöscheinrichtung abgebauten Spulenenergie einer Erzeugung der Spannung (12) zurückgewonnen wird.Method according to Claim 6 , characterized in that a part of when coil (16) of the voltage source (21,22) degraded by means of quick extinguishing coil energy of generation of the voltage (12) is recovered. Verfahren einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anlaufen (47) eines Starters wenigstens um die Heizungsdauer (49,50) verzögert wird und erst nach der Heizungsdauer (49,50) das Anlaufen (47) des Starters für einen Motorstart und eine Zumessung von Kraftstoff durch den Kraftstoffinjektor (36) beginnt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that starting (47) of a starter is delayed at least by the heating period (49, 50) and only after the heating period (49, 50) starting (47) of the starter for an engine start and a Metering of fuel by the fuel injector (36) begins. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (36) während wenigstens einer Öffnungsdauer (51) vor und/oder nach der Heizungsdauer (49,50) von einem Öffnungsstrom (14) beaufschlagt wird, wobei der Öffnungsstrom (14) größer oder gleich der Öffnungsstromstärke (Io) ist, so dass der Kraftstoffinjektor (31) während der Öffnungsdauer (51) geöffnet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the solenoid coil (36) during at least one opening period (51) before and / or after the heating period (49,50) is acted upon by an opening current (14), wherein the opening current (14) is greater than or equal to the opening current (Io), so that the fuel injector (31) is opened during the opening period (51). Computerprogramm, das eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.Computer program that is set up, the procedure according to one of Claims 1 to 9 perform. Vorrichtung zur Erwärmung eines Gasventils (31), insbesondere eines Kraftstoffinjektors (31), wobei die Vorrichtung wenigstens ein Steuergerät und wenigstens ein Gasventil (31) umfasst, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.Device for heating a gas valve (31), in particular a fuel injector (31), the device comprising at least one control device and at least one gas valve (31), the device being adapted to carry out the method according to one of Claims 1 to 9 perform. Kraftfahrzeug mit Vorrichtung nach Anspruch 11.Motor vehicle with device after Claim 11 ,
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