EP3921536A1 - Injector unit for the injection of fuel, and method for the operation of an injector unit of this type - Google Patents

Injector unit for the injection of fuel, and method for the operation of an injector unit of this type

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EP3921536A1
EP3921536A1 EP20705636.7A EP20705636A EP3921536A1 EP 3921536 A1 EP3921536 A1 EP 3921536A1 EP 20705636 A EP20705636 A EP 20705636A EP 3921536 A1 EP3921536 A1 EP 3921536A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
seat plate
electromagnet
control signal
anchor element
stop
Prior art date
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Granted
Application number
EP20705636.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP3921536B1 (en
Inventor
Richard Pirkl
Razvan-Sorin STINGHE
Martin Seidl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liebherr Components Deggendorf GmbH
Original Assignee
Liebherr Components Deggendorf GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Liebherr Components Deggendorf GmbH filed Critical Liebherr Components Deggendorf GmbH
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Publication of EP3921536B1 publication Critical patent/EP3921536B1/en
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Definitions

  • Injector unit for injecting fuel
  • the present invention relates to an injector unit for injecting fuel and a method for operating such a unit.
  • fuel is usually injected into a combustion chamber via an injector in a certain amount and for a certain period of time. Because of the very short injection times, which are in the microsecond range, it is necessary to open or close the outlet opening of the injector at a very high frequency.
  • An injector typically has a nozzle needle (also: injector needle) which allows a fuel to which a high pressure is applied when at least one outlet hole of the injector is released.
  • nozzle needle also: injector needle
  • the nozzle needle acts like a plug which, when raised, enables the fuel to escape. Accordingly, it is therefore necessary to lift this needle at relatively short time intervals and to slide it back into the outlet opening again after a short time. Hydraulic servo valves can be used to trigger this movement. Such valves, in turn, are controlled with the aid of an electromagnet.
  • servo valves which control the nozzle needle and are themselves controlled via an electromagnetic valve.
  • a pressure level is built up in a control chamber that interacts with the nozzle needle, which pressure level acts on the nozzle needle in the closing direction.
  • This control chamber is typically connected to the high pressure area of the fuel via a feed line.
  • this control chamber also: lower control chamber
  • has a line to a valve chamber also: upper control chamber
  • has a closable outlet throttle also through opening
  • seat plate is used here in the sense of a throttle plate or sealing plate. If it does so, the pressure in the valve chamber and the control chamber drops, as a result of which the closing force acting on the nozzle needle is reduced, since the fuel from the valve chamber and the control chamber, which is under high pressure, can flow away. This leads to a movement of the nozzle needle, which is the outlet opening at the injector tip releases.
  • the outlet throttle in the seat plate of the injector is optionally closed or opened with the aid of an anchor element.
  • the anchor element which closes or releases the passage opening of the seat plate, is actuated with the aid of an electromagnet.
  • the electromagnet When the electromagnet is energized, the armature element is attracted against the spring force exerted by the spring element, so that the spring is compressed and the armature element is lifted off the through opening and releases it.
  • the fuel which is under high pressure flows off into a low-pressure area via the passage opening in the seat plate.
  • the problem with the above-described process for releasing the through opening is that the armature element strikes against a stop on opening due to the applied magnetic force and strikes against it.
  • This so-called armature bouncing on the stop limiting the stroke of the armature element means that the release of the nozzle needle from its nozzle needle seat and thus the release of the injection openings is subject to a certain time variance.
  • this temporal variance means that the injection quantity control has to be designed relatively conservatively, which leads to increased fuel consumption.
  • the armature bouncing leads to wear of the armature and the stop abutting it, which can lead to premature replacement of one of the two components.
  • the injector unit for injecting fuel comprises a seat plate with a through opening that extends through the seat plate, an anchor element that can be placed on the seat plate to close the through opening, a spring element that pushes the anchor element in the direction of the seat plate urges to close the through opening, an electromagnet which is designed to apply a force to the anchor element in order to lift the anchor element from the seat plate, and a stop for limiting a stroke of the anchor element in a state lifted from the seat plate.
  • the injector unit is characterized by a control unit which is designed to reduce a control signal of the electromagnet for lifting the anchor element from the seat plate before the anchor element contacts the stop for the first time after it has been lifted from the seat plate.
  • control signal is the current signal that flows through a coil of the electromagnet.
  • the through opening connects the two flat sides of the seat plate with one another and the anchor placed on the seat plate hydraulically seals the through opening.
  • the through opening can be an outlet throttle which connects a space arranged below the seat plate with a space arranged above the seat plate.
  • the magnetic force acting on it must first overcome the spring force acting in the opposite direction and any friction forces.
  • the attractive magnetic force increases steadily as the distance between the armature element and the magnet decreases, and the armature element is increasingly accelerated until the armature element is suddenly braked by the stop.
  • the control unit is designed to interrupt or reduce the control signal at least once while the armature is attracted in the direction of the magnet.
  • the attractive magnetic force is at times greatly reduced.
  • the interruption or the reduction takes place in such a way that the armature subsequently moves forward due to the forces acting on it in such a way that it moves at zero speed or at least hits the stop at a very low speed. This completely prevents or at least greatly reduces bouncing.
  • control unit is designed to reduce the activation signal of the electromagnet by more than 50%, preferably more than 75% and preferably more than 90% from an initial value at the beginning of the lifting process.
  • control unit is designed to increase the control signal again after a reduction in the control signal of the electromagnet, preferably to a range of at least 50%, preferably of at least 75% and most preferably of at least 90% of an initial value Start of the withdrawal process.
  • the activation signal which controls the magnetic attraction of the armature element, can only drop sharply for a brief moment and then move back to or near the starting level shortly afterwards. This brief dip in the control signal has the effect that the armature is moved away from the passage opening despite the brief dip in the control signal.
  • the short-term drop in the control signal can be dimensioned in such a way that after the anchor element is lifted off the passage opening, there is no interim approach of the anchor element in the direction of the passage opening.
  • the speed of the anchor element can decrease up to a standstill of the anchor element, but preferably the anchor element does not come closer in the direction of the through-opening.
  • control signal developed in this way ensures that the undesired armature bouncing on the stop is reduced and a particularly precise injection quantity control of the injector is achieved.
  • control unit is designed to raise the control signal of the electromagnet again after the anchor element has contacted the stop for the first time after it has been lifted from the seat plate, and / or when the stroke of the anchor element reaches a reversal point or is near the turning point in time.
  • a point in time for raising the control signal from the reduced level can be selected as a function of a position of the anchor element.
  • control unit is designed to transmit the control signal in a binary manner, that is to say only to transmit the control signal states on and off.
  • control signal can only assume two states, namely on and off.
  • control signal is deactivated or temporarily deactivated during a lifting process of the armature element after an on period. This leads to an overall more advantageous lifting process that has less armature bounce.
  • the space that is provided for performing the stroke of the anchor element with a Fluid preferably the fuel is filled.
  • the fluid is not or only weakly magnetizable.
  • an anchor guide can be provided for guiding the anchor element during a lifting process, which guide preferably extends from the seat plate in the direction of the stop. This guide is used for the targeted placement or lifting of the anchor element from the through opening of the seat plate.
  • the electromagnet has a magnetic core and a coil which partially or completely accommodates the magnetic core.
  • the stop can preferably be an end face of the electromagnet or also an end face of a magnetic core of the electromagnet.
  • the invention also includes the case that the stop is not part of the electromagnet.
  • the stop is provided in the interior of the spring element designed as a spiral spring, so that the spiral spring winds around the stop.
  • the invention also relates to a method for operating an injector unit for injecting fuel, which is preferably designed according to one of the preceding variants, wherein in the method an anchor element is lifted from a seat plate against a spring force exerted by a spring in the direction of the seat plate by means of an electromagnet to reveal a through opening in the seat plate.
  • the method is characterized in that the activation signal of the electromagnet, which causes the anchor element to lift off the seat plate, is reduced before the anchor element first contacts a stop that limits the stroke of the anchor element after it has lifted off the seat plate.
  • the method can be further developed in that the activation signal of the electromagnet is reduced by more than 50%, preferably more than 75% and preferably more than 90% of an initial value at the beginning of the lifting process.
  • control signal is increased again, preferably to a range of at least 50%, preferably at least 75% and most preferably at least 90% of an initial value at the beginning of the lifting process.
  • control signal of the electromagnet is raised again after the anchor element has contacted the stop for the first time after it has been lifted from the seat plate, and / or when the flow of the anchor element reaches a reversal point or is close to its reversal point.
  • control signal is of a binary nature, that is to say that only the control signal states On and Off are transmitted to the electromagnet.
  • FIG. 1 a diagram showing the control signal according to FIG. 1
  • Fig. 1 shows two diagrams arranged one above the other over time t, the upper of the two diagrams showing the course of a control signal I or that of the Electromagnets supplied current according to the invention (solid line A) and according to the prior art (dashed line B) shows.
  • the diagram arranged below shows the movement (x) of the armature element as a function of the various control signals, the dashed line representing the control behavior according to the prior art and the solid line representing the control according to the invention.
  • the current signal I for controlling the electromagnet is set to a value h that is different from zero and that causes the anchor element to be moved by the seat plate in the direction of a stroke-limiting stop, the anchor element moves slowly at first and then with increasing speed in the direction of the stop (see dashed line B).
  • the attractive magnetic force increases steadily as the distance between the armature and the electromagnet decreases and the armature element is increasingly accelerated until the armature element is abruptly braked by a stop (X s to P ) This then leads to pronounced bounce behavior of the armature against the stop.
  • the bouncing has a negative effect on the adjustability of the solenoid valve and the feedback on the hydraulic switching behavior and increases the wear on the magnet and the armature element.
  • the anchor element After the end of the bouncing, the anchor element remains at its stop in the position remote from the passage opening until the control signal h is switched off at time t 3 . Then the current flow through the coil is completely reduced and the magnetic field recedes, with part of the magnetic field being retained for a short time due to remanence effects and eddy current influences. As soon as the decreasing magnetic force no longer overcomes the spring force, the armature is pressed back onto the seat plate by the spring. The problem here is the bouncing at the maximum deflection of the anchor element at the distance X stop.
  • the bouncing of the armature at the stop X stop spaced from the seat plate is to be prevented or at least greatly reduced.
  • control signal is already reduced before the armature element comes into contact with the stop or, as shown in FIG. 1, reset to zero.
  • the attractive magnetic force is at times very strongly reduced, so that the armature subsequently moves due to the forces acting on it in such a way that it hits the upper stop at zero speed or at least at a very low speed. This completely prevents or at least greatly reduces bouncing.
  • control signal is reactivated (last control signal activation at time t 2 ) as soon as the armature hits the second stop at speed zero or near zero, so that the armature is held in the stop until the control signal is finally ended (time t 3 ).
  • the invention also includes the case in which the armature either does not reach the stop or does not reach the stop at a speed greater than zero.
  • the control signal is then advantageously activated again in a time range in which the armature speed is close to zero (time t 3 ). The bouncing cannot be completely suppressed, but is significantly reduced compared to conventional control.
  • FIG. 2 shows an enlarged detail of a partial sectional view around the seat plate 2 of a fuel injector 1.
  • the seat plate 2 has a (centrally arranged) through opening 3 which can be closed by placing an anchor element 4 on it.
  • the anchor element 4 is guided in an anchor guide 9, which allows the anchor element 4 to be moved in a targeted manner.
  • a spring element 5 typically in the form of a spiral spring, is provided which urges the anchor element 4 in the direction of the seat plate 2.
  • the spring element 5 is supported on an electromagnet 6, 7 and receives a stop 8 in the inner area of its windings, which limit the flub movement (indicated by x) of the armature element 4.
  • the end face 10 of the electromagnet 6, 7 facing the armature element 4 can, according to a variant of the invention, also serve as a stop.
  • the reference numeral 11 shows a coil casing of the coil 7, which is arranged in a recess in the magnet core 6.
  • the reference numeral 13 shows the axial direction of the injector.
  • the axis of symmetry 12 shows the essentially rotationally symmetrical or rotationally symmetrical basic structure of the injector.

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Abstract

In accordance with the invention, the injector unit for the injection of fuel comprises a seat plate with a through opening which extends through the seat plate, an armature element which can be placed onto the seat plate, in order to close the through opening, a spring element which pushes the armature element in the direction of the seat plate, in order to close the through opening, an electromagnet which is designed to load the armature element with a force, in order to lift the armature element from the seat plate, and a stop for limiting a stroke of the armature element in a state in which it is lifted from the seat plate. The injector unit is characterized by a control unit which is designed to reduce an actuating signal of the electromagnet for lifting the armature element from the seat plate before the armature element makes contact with the stop for the first time after being lifted from the seat plate.

Description

Injektoreinheit zum Einspritzen von Kraftstoff und Injector unit for injecting fuel and
Verfahren zum Betreiben einer solchen Procedure for operating such a
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Injektoreinheit zum Einspritzen von Kraftstoff sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen. The present invention relates to an injector unit for injecting fuel and a method for operating such a unit.
In Brennkraftmaschinen wie Dieselmotoren oder auch Benzinmotoren wird in der Regel über einen Injektor Kraftstoff mit einer bestimmten Menge und für eine bestimmte Zeitdauer in einen Brennraum eingespritzt. Dabei ist es aufgrund der sehr geringen Einspritzdauern, die im Mikrosekunden-Bereich liegen, erforderlich, die Austrittsöffnung des Injektors mit einer sehr hohen Frequenz zu öffnen bzw. zu schließen. In internal combustion engines such as diesel engines or gasoline engines, fuel is usually injected into a combustion chamber via an injector in a certain amount and for a certain period of time. Because of the very short injection times, which are in the microsecond range, it is necessary to open or close the outlet opening of the injector at a very high frequency.
Da dem Fachmann das grundlegende Funktionsprinzip eines Injektors bekannt ist, wird nachfolgend nur kurz auf einige Aspekte eingegangen, die für das Verständnis der Erfindung von Vorteil sind. Ein Injektor verfügt typischerweise über eine Düsennadel (auch: Injektornadel), die einen mit einem hohen Druck beaufschlagten Kraftstoff bei Freigeben mindestens eines Austrittslochs des Injektors diesen nach außen treten lässt. Diese Düsennadel wirkt im Zusammenspiel mit dieser mindestens einen Austrittsöffnung wie ein Pfropfen, der bei einem Anheben ein Austreten des Kraftstoffs ermöglicht. Demnach ist es also erforderlich, diese Nadel in relativ kurzen Zeitabständen anzuheben und nach einer kurzen Zeit erneut in die Austrittsöffnung zurückgleiten zu lassen. Dabei können hydraulische Servoventile verwendet werden, die das Auslösen dieser Bewegung ansteuern. Solche Ventile wiederum werden mit Hilfe eines Elektromagneten angesteuert. Since the person skilled in the art is familiar with the basic functional principle of an injector, only a few aspects that are advantageous for understanding the invention will be discussed briefly below. An injector typically has a nozzle needle (also: injector needle) which allows a fuel to which a high pressure is applied when at least one outlet hole of the injector is released. This In interaction with this at least one outlet opening, the nozzle needle acts like a plug which, when raised, enables the fuel to escape. Accordingly, it is therefore necessary to lift this needle at relatively short time intervals and to slide it back into the outlet opening again after a short time. Hydraulic servo valves can be used to trigger this movement. Such valves, in turn, are controlled with the aid of an electromagnet.
Aufgrund der hohen Einspritzdrücke von bis zu 2500 bar ist es nicht möglich, die Düsennadel direkt mit Hilfe eines Magnetventils anzusteuern bzw. zu bewegen. Hierbei wäre die erforderliche Kraft zum Öffnen und Schließen der Düsennadel zu groß, so dass ein solches Verfahren nur mit Hilfe von sehr großen Elektromagneten realisierbar wäre. Eine solche Konstruktion scheidet aber aufgrund des nur beschränkt zur Verfügung stehenden Bauraums in einem Motor aus. Due to the high injection pressures of up to 2500 bar, it is not possible to control or move the nozzle needle directly with the aid of a solenoid valve. In this case, the force required to open and close the nozzle needle would be too great, so that such a method could only be implemented with the aid of very large electromagnets. However, such a design is ruled out because of the limited space available in an engine.
Typischerweise werden anstelle der direkten Ansteuerung sogenannte Servoventile verwendet, die die Düsennadel ansteuern und selbst über ein Elektromagnetventil gesteuert werden. Dabei wird in einem mit der Düsennadel zusammenwirkenden Steuerraum mit Hilfe des unter hohen Druck zur Verfügung stehenden Kraftstoffs ein Druckniveau aufgebaut, das auf die Düsennadel in Verschlussrichtung wirkt. Dieser Steuerraum ist typischerweise über eine Zulaufleitung mit dem Hochdruckbereich des Kraftstoffs verbunden. Ferner weist dieser Steuerraum (auch: unterer Steuerraum) eine Leitung zu einem Ventilraum (auch: oberer Steuerraum) auf, der eine verschließbare Ablaufdrossel (auch Durchgangsöffnung) aufweist, aus der der unter hohem Druck stehende Kraftstoff auf der einen Seite einer Sitzplatte hin zu einem Niederdruckbereich auf der anderen Seite der Sitzplatte entweichen kann. Der Begriff Sitzplatte ist hier mi Sinne einer Drosselplatte oder Dichtplatte gebraucht. Tut er dies, sinkt der Druck in dem Ventilraum und dem Steuerraum, wodurch die auf die Düsennadel wirkende Verschlusskraft verringert wird, da der unter hohem Druck stehende Kraftstoff des Ventilraums und des Steuerraums abfließen kann. Dadurch kommt es zu einer Bewegung der Düsennadel, welche die Austrittsöffnung an der Injektorspitze freigibt. Um die Bewegung der Düsennadel steuern zu können, wird die Ablaufdrossel in der Sitzplatte des Injektors mit Hilfe eines Ankerelements wahlweise verschlossen oder geöffnet. Das Ankerelement, welches die Durchgangsöffnung der Sitzplatte verschließt oder freigibt, wird mit Hilfe eines Elektromagneten betätigt. Befindet sich der Elektromagnet in einem unbestromten Zustand, ist eine bestimmte Federkraft erforderlich, die das Ankerelement gegen die Durchgangsöffnung (=Öffnung in der Sitzplatte) drückt. In einem bestromten Zustand des Elektromagneten wird das Ankerelement entgegen der von dem Federelement ausgeübte Federkraft angezogen, so dass es zu einer Stauchung der Feder kommt und das Ankerelement von der Durchgangsöffnung abgehoben wird und diese freigibt. Typically, instead of direct control, so-called servo valves are used, which control the nozzle needle and are themselves controlled via an electromagnetic valve. In this case, with the aid of the fuel available under high pressure, a pressure level is built up in a control chamber that interacts with the nozzle needle, which pressure level acts on the nozzle needle in the closing direction. This control chamber is typically connected to the high pressure area of the fuel via a feed line. Furthermore, this control chamber (also: lower control chamber) has a line to a valve chamber (also: upper control chamber), which has a closable outlet throttle (also through opening), from which the high-pressure fuel on one side of a seat plate to a Low pressure area on the other side of the seat plate can escape. The term seat plate is used here in the sense of a throttle plate or sealing plate. If it does so, the pressure in the valve chamber and the control chamber drops, as a result of which the closing force acting on the nozzle needle is reduced, since the fuel from the valve chamber and the control chamber, which is under high pressure, can flow away. This leads to a movement of the nozzle needle, which is the outlet opening at the injector tip releases. In order to be able to control the movement of the nozzle needle, the outlet throttle in the seat plate of the injector is optionally closed or opened with the aid of an anchor element. The anchor element, which closes or releases the passage opening of the seat plate, is actuated with the aid of an electromagnet. If the electromagnet is in a de-energized state, a certain spring force is required, which presses the anchor element against the passage opening (= opening in the seat plate). When the electromagnet is energized, the armature element is attracted against the spring force exerted by the spring element, so that the spring is compressed and the armature element is lifted off the through opening and releases it.
Wie bereits kurz erläutert, fließt der unter hohem Druck stehende Kraftstoff also über die Durchgangsöffnung der Sitzplatte in einen Niederdruckbereich ab.As already briefly explained, the fuel which is under high pressure flows off into a low-pressure area via the passage opening in the seat plate.
Dadurch kommt es nicht nur in dem Ventilraum zu einem Druckabfall, sondern - aufgrund der den Ventilraum und den Steuerraum verbindenden Leitung- auch in dem an die Düsennadel angrenzenden Steuerraum. Die Druckverringerung in dem Steuerraum führt im Ergebnis zum Anheben der Düsennadel aus ihrem Düsensitz und zu einem Ausgeben von Kraftstoff aus dem Injektor. As a result, there is not only a pressure drop in the valve chamber, but also - due to the line connecting the valve chamber and the control chamber - in the control chamber adjoining the nozzle needle. The result of the pressure reduction in the control chamber is that the nozzle needle is lifted out of its nozzle seat and fuel is dispensed from the injector.
Problematisch an dem oben beschriebenen Vorgang zum Freigeben der Durchgangsöffnung ist, dass das Ankerelement aufgrund der angelegten Magnetkraft beim Öffnen gegen einen Anschlag anschlägt und an diesem prallt. Dieses sogenannte Ankerprellen an dem den Hub des Ankerelements begrenzenden Anschlag führt dazu, dass das Lösen der Düsennadel aus ihrem Düsennadelsitz und damit das Freigeben von Ausspritzöffnungen einer gewissen zeitlichen Varianz unterworfen ist. Es ist also bei einem Einspritzvorgang lediglich ein gewisser zeitlicher Bereich vorherzusagen, in dem sich die Düsennadel aus ihrem Sitz bewegen wird. Im Ergebnis führt diese zeitliche Varianz dazu, dass die Einspritzmengenregelung relativ konservativ auszulegen ist, was zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führt. Zudem führt das Ankerprellen zu einem Verschleiß des Ankers und des daran anschlagenden Anschlags, was zu einem vorzeitigen Austausche eines der beiden Bauteile führen kann. The problem with the above-described process for releasing the through opening is that the armature element strikes against a stop on opening due to the applied magnetic force and strikes against it. This so-called armature bouncing on the stop limiting the stroke of the armature element means that the release of the nozzle needle from its nozzle needle seat and thus the release of the injection openings is subject to a certain time variance. In the case of an injection process, only a certain time range can be predicted in which the nozzle needle will move out of its seat. As a result, this temporal variance means that the injection quantity control has to be designed relatively conservatively, which leads to increased fuel consumption. In addition, the armature bouncing leads to wear of the armature and the stop abutting it, which can lead to premature replacement of one of the two components.
Nicht zuletzt führt das Ankerprellen zudem zu einer Wärmeentwicklung der aneinander anschlagenden Teile, die eine gewisse thermische Auslegung der Bauteile und unter Umständen sogar ein Konzept zum Ableiten der thermischen Erwärmung bedingt. Last but not least, armature bouncing also leads to the development of heat in the parts hitting one another, which requires a certain thermal design of the components and, under certain circumstances, even a concept for dissipating the thermal heating.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung eine Injektoreinheit zum Einspritzen von Kraftstoff vorzusehen, die die vorgenannten Nachteile zumindest teilweise überwindet oder abmildert. Dies gelingt mit Hilfe der Injektoreinheit, die sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, oder durch das Verfahren nach dem Anspruch 11. It is the object of the present invention to provide an injector unit for injecting fuel which at least partially overcomes or alleviates the aforementioned disadvantages. This is achieved with the aid of the injector unit, which has all the features of claim 1, or with the method according to claim 11.
Nach der Erfindung umfasst die Injektoreinheit zum Einspritzen von Kraftstoff eine Sitzplatte mit einer Durchgangsöffnung, die sich durch die Sitzplatte hindurch erstreckt, ein Ankerelement, das auf die Sitzplatte aufsetzbar ist, um die Durchgangsöffnung zu verschließen, ein Federelement, das das Ankerelement in Richtung der Sitzplatte drängt, um die Durchgangsöffnung zu verschließen, einen Elektromagneten, der dazu ausgelegt ist, das Ankerelement mit einer Kraft zu beaufschlagen, um das Ankerelement von der Sitzplatte abzuheben, und einen Anschlag zum Begrenzen eines Hubs des Ankerelements in einem von der Sitzplatte abgehobenen Zustand. Die Injektoreinheit ist durch eine Steuereinheit gekennzeichnet, die dazu ausgelegt ist, ein Ansteuersignal des Elektromagneten zum Abheben des Ankerelements von der Sitzplatte zu verringern, bevor das Ankerelement den Anschlag nach einem Abheben von der Sitzplatte erstmalig kontaktiert. According to the invention, the injector unit for injecting fuel comprises a seat plate with a through opening that extends through the seat plate, an anchor element that can be placed on the seat plate to close the through opening, a spring element that pushes the anchor element in the direction of the seat plate urges to close the through opening, an electromagnet which is designed to apply a force to the anchor element in order to lift the anchor element from the seat plate, and a stop for limiting a stroke of the anchor element in a state lifted from the seat plate. The injector unit is characterized by a control unit which is designed to reduce a control signal of the electromagnet for lifting the anchor element from the seat plate before the anchor element contacts the stop for the first time after it has been lifted from the seat plate.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das Ansteuersignal das Stromsignal ist, das durch eine Spule des Elektromagneten strömt. Weiter kann vorgesehen sein, dass die Durchgangsöffnung die beiden flächigen Seiten der Sitzplatte miteinander verbindet und der auf der Sitzplatte aufgesetzt Anker die Durchgangsöffnung hydraulisch abdichtet. Weiter kann die Durchgangsöffnung eine Ablaufdrossel sein, die einen unterhalb der Sitzplatte angeordneten Raum mit einem oberhalb der Sitzplatte angeordneten Raum verbindet. It can be provided that the control signal is the current signal that flows through a coil of the electromagnet. It can further be provided that the through opening connects the two flat sides of the seat plate with one another and the anchor placed on the seat plate hydraulically seals the through opening. Furthermore, the through opening can be an outlet throttle which connects a space arranged below the seat plate with a space arranged above the seat plate.
Das gegenüber dem Stand der Technik überschießende Merkmal, welches in der spezifischen Form des Ansteuersignals des Elektromagneten liegt, bewirkt, dass das normalerweise auftretende Ankerprellen stark verringert oder überhaupt nicht mehr auftritt. Dies ist deswegen so, da das Ansteuersignal zum Ausüben der Magnetkraft des Elektromagneten bereits dann verringert wird, obwohl das Ankerelement noch nicht in seiner gewünschten Endposition ist. Dadurch wird die Geschwindigkeit und damit die Kraft mit der das Ankerelement auf seinen den Hub begrenzenden Anschlag auftriff, t reduziert, so dass die mit dem Ankerprellen in Verbindung stehenden Nachteile abgemildert werden können. The feature that exceeds the prior art, which is in the specific form of the actuation signal of the electromagnet, has the effect that the armature bouncing that normally occurs is greatly reduced or no longer occurs at all. This is so because the control signal for exerting the magnetic force of the electromagnet is already reduced even though the armature element is not yet in its desired end position. As a result, the speed and thus the force with which the armature element impinges on its stroke-limiting stop t is reduced, so that the disadvantages associated with armature bouncing can be alleviated.
Um das Ankerelement aus seiner die Durchgangsöffnung abdichtenden Position abzuheben, muss die auf ihn wirkende Magnetkraft zunächst die in entgegengesetzter Richtung wirkende Federkraft und etwaige Reibungskräfte überwinden. Im Fortgang der Bewegung nimmt die anziehende Magnetkraft mit abnehmendem Abstand zwischen Ankerelement und Magnet stetig zu und das Ankerelement wird zunehmend beschleunigt, bis das Ankerelement durch den Anschlag abrupt abgebremst wird. In order to lift the anchor element from its position sealing the passage opening, the magnetic force acting on it must first overcome the spring force acting in the opposite direction and any friction forces. As the movement progresses, the attractive magnetic force increases steadily as the distance between the armature element and the magnet decreases, and the armature element is increasingly accelerated until the armature element is suddenly braked by the stop.
Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, das Ansteuersignal während des Anzugs des Ankers in Richtung des Magneten mindestens einmal zu unterbrechen bzw. zu verringern. Durch das Unterbrechen bzw. Verringern des Ansteuersignals wird die anziehende Magnetkraft zeitweise sehr stark reduziert. Vorteilhafterweise geschieht die Unterbrechung bzw. die Verringerung derart, dass sich der Anker im Anschluss aufgrund der auf ihn wirkenden Kräfte so fortbewegt, dass er mit Geschwindigkeit Null oder zumindest mit sehr geringer Geschwindigkeit am Anschlag auftrifft. Dadurch wird das Prellen vollständig verhindert oder zumindest sehr stark reduziert. According to the invention, it is provided that the control unit is designed to interrupt or reduce the control signal at least once while the armature is attracted in the direction of the magnet. By interrupting or reducing the control signal, the attractive magnetic force is at times greatly reduced. Advantageously, the interruption or the reduction takes place in such a way that the armature subsequently moves forward due to the forces acting on it in such a way that it moves at zero speed or at least hits the stop at a very low speed. This completely prevents or at least greatly reduces bouncing.
Nach einer weiteren vorteilhaften Modifikation der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, das Ansteuersignal des Elektromagneten um mehr als 50%, vorzugsweise mehr als 75% und bevorzugterweise mehr als 90% von einem Ausgangswert zu Beginn des Abhebevorgangs zu verringern. According to a further advantageous modification of the invention, it is provided that the control unit is designed to reduce the activation signal of the electromagnet by more than 50%, preferably more than 75% and preferably more than 90% from an initial value at the beginning of the lifting process.
Ferner kann auch vorgesehen sein, dass die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, nach einem Verringern des Ansteuersignals des Elektromagneten, das Ansteuersignal wieder anzuheben, vorzugsweise auf einen Bereich von mindestens 50%, bevorzugterweise von mindestens 75% und am bevorzugtesten von mindestens 90% eines Ausgangswerts zu Beginn des Abhebevorgangs. So kann das Ansteuersignal, welches die magnetische Anziehung des Ankerelements steuert, nur für einen kurzen Moment stark abfallen und sich kurz darauf wieder auf oder nahe dem Ausgangsniveau bewegen. Dieser kurzzeitige Einbruch des Ansteuersignals bewirkt, dass der Anker trotz des kurzzeitigen Einbruchs des Ansteuersignals von der Durchgangsöffnung wegbewegt wird. Dabei kann der kurzzeitige Abfall des Ansteuersignals so dimensioniert sein, dass es nach dem Abheben des Ankerelements von der Durchgangsöffnung nicht zu einem zwischenzeitlichen Annähern des Ankerelements in Richtung der Durchgangsöffnung kommt. Auf dem Weg von der Durchgangsöffnung hin zu dem hubbegrenzenden Anschlag kann zwar die Geschwindigkeit des Ankerelements absinken bis hin zu einem Stillstand des Ankerelements, jedoch kommt es dabei vorzugsweise nicht zu einem Annähern des Ankerelements in Richtung Durchgangsöffnung. Furthermore, it can also be provided that the control unit is designed to increase the control signal again after a reduction in the control signal of the electromagnet, preferably to a range of at least 50%, preferably of at least 75% and most preferably of at least 90% of an initial value Start of the withdrawal process. The activation signal, which controls the magnetic attraction of the armature element, can only drop sharply for a brief moment and then move back to or near the starting level shortly afterwards. This brief dip in the control signal has the effect that the armature is moved away from the passage opening despite the brief dip in the control signal. In this case, the short-term drop in the control signal can be dimensioned in such a way that after the anchor element is lifted off the passage opening, there is no interim approach of the anchor element in the direction of the passage opening. On the way from the through-opening to the stroke-limiting stop, the speed of the anchor element can decrease up to a standstill of the anchor element, but preferably the anchor element does not come closer in the direction of the through-opening.
Durch das so fortgebildete Ansteuersignal wird sichergestellt, dass das unerwünschte Ankerprellen an dem Anschlag verringert und eine besonders exakte Einspritzmengenregelung des Injektors erlangt wird. Nach einer weiteren Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, das Ansteuersignal des Elektromagneten wieder anzuheben, nachdem das Ankerelement den Anschlag erstmalig nach einem Abheben von der Sitzplatte kontaktiert hat, und/oder wenn der Hub des Ankerelements einen Umkehrpunkt erreicht oder sich zeitlich nahe des Umkehrpunktes befindet. The control signal developed in this way ensures that the undesired armature bouncing on the stop is reduced and a particularly precise injection quantity control of the injector is achieved. According to a further development of the invention it can be provided that the control unit is designed to raise the control signal of the electromagnet again after the anchor element has contacted the stop for the first time after it has been lifted from the seat plate, and / or when the stroke of the anchor element reaches a reversal point or is near the turning point in time.
So kann ein Zeitpunkt zum Anheben des Ansteuersignals aus dem verringerten Niveau in Abhängigkeit einer Position des Ankerelements gewählt werden. Hier bietet es sich an, das Ansteuersignal des Elektromagneten dann zu erhöhen nachdem das Ankerelement den Anschlag erstmalig nach einem Abheben von der Sitzplatte kontaktiert hat, und/oder wenn der Hub des Ankerelements einen Umkehrpunkt erreicht. Anderenfalls kommt es zu einer ungewollten Bewegung des Ankerelements in Richtung der Dichtungsöffnung. Thus, a point in time for raising the control signal from the reduced level can be selected as a function of a position of the anchor element. Here it makes sense to increase the activation signal of the electromagnet after the anchor element has contacted the stop for the first time after it has been lifted off the seat plate, and / or when the stroke of the anchor element reaches a reversal point. Otherwise there will be an undesired movement of the anchor element in the direction of the sealing opening.
Nach der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, das Ansteuersignal auf binäre Art und Weise, also nur die Ansteuersignalzustände An und Aus zu übermitteln. Für die Auslegung und Steuerung der erfindungsgemäßen Einheit ist es von Vorteil, wenn das Ansteuersignal lediglich zwei Zustände, nämlich An und Aus einnehmen kann. According to the invention it can be provided that the control unit is designed to transmit the control signal in a binary manner, that is to say only to transmit the control signal states on and off. For the design and control of the unit according to the invention, it is advantageous if the control signal can only assume two states, namely on and off.
Dann wird das Ansteuersignal während eines Anhebevorgangs des Ankerelements nach einer An-Periode deaktiviert bzw. vorübergehend deaktiviert. Dies führt zu einem insgesamt vorteilhafteren Anhebevorgang, der ein geringeres Ankerprellen aufweist. Then the control signal is deactivated or temporarily deactivated during a lifting process of the armature element after an on period. This leads to an overall more advantageous lifting process that has less armature bounce.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Sitzplatte in einem geschlossenen Zustand der Durchgangsdrossel dazu ausgelegt ist, einen Niederdruckbereich und einen Hochdruckbereich des Kraftstoffs zu trennen. Provision can preferably be made for the seat plate, in a closed state of the through throttle, to be designed to separate a low-pressure region and a high-pressure region of the fuel.
Nach einer weiteren Modifikation der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Raum, der zum Ausführen des Hubs des Ankerelements vorgesehen ist, mit einem Fluid, vorzugsweise dem Kraftstoff gefüllt ist. Das Fluid ist dabei nicht oder nur schwach magnetisierbar. According to a further modification of the invention it can be provided that the space that is provided for performing the stroke of the anchor element with a Fluid, preferably the fuel is filled. The fluid is not or only weakly magnetizable.
Ferner kann eine Ankerführung zum Führen des Ankerelements bei einem Flubvorgang vorgesehen sein, die sich vorzugsweise von der Sitzplatte in Richtung des Anschlags erstreckt. Diese Führung dient zum gezielten Aufsetzen bzw. Abheben des Ankerelements von der Durchgangsöffnung der Sitzplatte. Furthermore, an anchor guide can be provided for guiding the anchor element during a lifting process, which guide preferably extends from the seat plate in the direction of the stop. This guide is used for the targeted placement or lifting of the anchor element from the through opening of the seat plate.
Es kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass der Elektromagnet einen Magnetkern und eine Spule aufweist, die den Magnetkern teilweise oder vollständig aufnimmt. It can be provided according to the invention that the electromagnet has a magnetic core and a coil which partially or completely accommodates the magnetic core.
Vorzugsweise kann der Anschlag eine Stirnfläche des Elektromagneten sein oder auch eine Stirnfläche eines Magnetkerns des Elektromagneten. Von der Erfindung ist aber auch der Fall umfasst, dass der Anschlag kein Teil des Elektromagneten ist. The stop can preferably be an end face of the electromagnet or also an end face of a magnetic core of the electromagnet. However, the invention also includes the case that the stop is not part of the electromagnet.
Vorzugsweise ist der Anschlag jedoch im Inneren des als Spiralfeder ausgebildeten Federelements vorgesehen, so dass sich die Spiralfeder um den Anschlag herum windet. Preferably, however, the stop is provided in the interior of the spring element designed as a spiral spring, so that the spiral spring winds around the stop.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betreiben einer Injektoreinheit zum Einspritzen von Kraftstoff, die vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Varianten ausgestaltet ist, wobei in dem Verfahren ein Ankerelement von einer Sitzplatte entgegen einer durch eine Feder ausgeübte Federkraft in Richtung der Sitzplatte mittels eines Elektromagneten abgehoben wird, um eine Durchgangsöffnung der Sitzplatte freizugeben. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Ansteuersignal des Elektromagneten, das ein Abheben des Ankerelements von der Sitzplatte bewirkt, verringert wird, bevor das Ankerelement einen den Hub des Ankerelements begrenzenden Anschlag nach einem Abheben von der Sitzplatte erstmalig kontaktiert. Das Verfahren kann dadurch fortgebildet werden, dass das Ansteuersignal des Elektromagneten um mehr als 50%, vorzugsweise mehr als 75% und bevorzugterweise mehr als 90% von einem Ausgangswert zu Beginn des Abhebevorgangs verringert wird. The invention also relates to a method for operating an injector unit for injecting fuel, which is preferably designed according to one of the preceding variants, wherein in the method an anchor element is lifted from a seat plate against a spring force exerted by a spring in the direction of the seat plate by means of an electromagnet to reveal a through opening in the seat plate. The method is characterized in that the activation signal of the electromagnet, which causes the anchor element to lift off the seat plate, is reduced before the anchor element first contacts a stop that limits the stroke of the anchor element after it has lifted off the seat plate. The method can be further developed in that the activation signal of the electromagnet is reduced by more than 50%, preferably more than 75% and preferably more than 90% of an initial value at the beginning of the lifting process.
Weiter kann vorgesehen sein, dass nach einem Verringern des Ansteuersignals des Elektromagneten, das Ansteuersignal wieder angehoben wird, vorzugsweise auf einen Bereich von mindestens 50%, bevorzugterweise von mindestens 75% und am bevorzugtesten von mindestens 90% eines Ausgangswerts zu Beginn des Abhebevorgangs. It can further be provided that after a reduction in the control signal of the electromagnet, the control signal is increased again, preferably to a range of at least 50%, preferably at least 75% and most preferably at least 90% of an initial value at the beginning of the lifting process.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das Ansteuersignal des Elektromagneten wieder angehoben wird, nachdem das Ankerelement den Anschlag erstmalig nach einem Abheben von der Sitzplatte kontaktiert hat, und/oder wenn der Flub des Ankerelements einen Umkehrpunkt erreicht oder nahe zu seinem Umkehrpunkt ist. It can be provided that the control signal of the electromagnet is raised again after the anchor element has contacted the stop for the first time after it has been lifted from the seat plate, and / or when the flow of the anchor element reaches a reversal point or is close to its reversal point.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zudem vorsehen, dass das Ansteuersignal binärer Natur ist, also nur die Ansteuersignalzustände An und Aus an den Elektromagneten übermittelt werden. The method according to the invention can also provide that the control signal is of a binary nature, that is to say that only the control signal states On and Off are transmitted to the electromagnet.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigen: Fig. 1 : ein Diagramm zur Darstellung des Ansteuersignals nach der Further details, features and advantages of the invention are evident from the following description of the figures. The figures show: FIG. 1: a diagram showing the control signal according to FIG
Erfindung gegenüber dem Stand der Technik, und Invention over the prior art, and
Fig. 2: einen vergrößerten Ausschnitt einer teilweisen Schnittansicht um die 2: an enlarged detail of a partial sectional view around the
Sitzplatte eines Kraftstoffinjektors herum. Seat plate of a fuel injector around.
Fig. 1 zeigt zwei übereinander angeordnete Diagramme über die Zeit t, wobei das obere der beiden Diagramme den Verlauf eines Ansteuersignals I, bzw. des an den Elektromagneten zugeführten Stroms nach der Erfindung (durchgezogene Linie A) und nach dem Stand der Technik (gestrichelte Linie B) zeigt. Das darunter angeordnete Diagramm zeigt die Bewegung (x) des Ankerelements in Abhängigkeit des verschiedenen Ansteuersignale, wobei die gestrichelte Linie das Ansteuerverhalten nach dem Stand der Technik und die durchgehende Linie die erfindungsgemäße Ansteuerung darstellt. Fig. 1 shows two diagrams arranged one above the other over time t, the upper of the two diagrams showing the course of a control signal I or that of the Electromagnets supplied current according to the invention (solid line A) and according to the prior art (dashed line B) shows. The diagram arranged below shows the movement (x) of the armature element as a function of the various control signals, the dashed line representing the control behavior according to the prior art and the solid line representing the control according to the invention.
Den Diagrammen kann man entnehmen, dass zum Zeitpunkt t0 das Ankerelement auf der Sitzplatte aufliegt, so dass die Durchgangsöffnung abgedichtet ist. It can be seen from the diagrams that at time t 0 the anchor element rests on the seat plate so that the passage opening is sealed.
Setzt man nun zum Zeitpunkt t0 das Stromsignal I zum Ansteuern des Elektromagneten auf einen Wert h, der von Null verschieden ist und dazu führt, dass das Ankerelement von der Sitzplatte in Richtung eines hubbegrenzenden Anschlags bewegt wird, bewegt sich das Ankerelement zunächst langsam und dann mit immer schnellerer Geschwindigkeit in Richtung des Anschlags (vgl. gestrichelte Linie B). Dabei nimmt die anziehende Magnetkraft mit abnehmendem Abstand zwischen Anker und Elektromagnet stetig zu und das Ankerelement wird zunehmend beschleunigt, bis das Ankerelement durch einen Anschlag abrupt abgebremst wird (XstoP)· Dabei kommt es nachfolgend zu einem ausgeprägten Prellverhalten des Ankers am Anschlag. Das Prellen wirkt sich negativ auf die Einsteilbarkeit des Magnetventils sowie die Rückkoppelung auf das hydraulische Schaltverhalten aus und erhöht den Verschleiß an dem Magnet und dem Ankerelement. Nach Abschluss des Prellens verharrt das Ankerelement an seinem Anschlag in der von der Durchgangsöffnung entfernten Position, bis das Ansteuersignal h zum Zeitpunkt t3 abgeschaltet wird. Dann wird der Stromfluss durch die Spule vollständig abgebaut und das Magnetfeld bildet sich zurück, wobei ein Teil des magnetischen Feldes aufgrund von Remanenzeffekten und Wirbelstromeinflüssen für eine kurze Zeit erhalten bleibt. Sobald die nachlassende magnetische Kraft die Federkraft nicht mehr überwindet, wird der Anker von der Feder zurück auf die Sitzplatte gedrückt. Problematisch ist hieran das Prellen bei der maximalen Auslenkung des Ankerelements bei der Distanz Xstop· Mit einem verbesserten Ansteuersignal nach der Erfindung soll das Prellen des Ankers am von der Sitzplatte beabstandeten Anschlag Xstop verhindert oder zumindest stark verringert werden. Dafür ist nach der Erfindung vorgesehen, das Ansteuersignal während des Anzugs des Ankers in Richtung des Anschlags bzw. des Magneten mindestens einmal zu unterbrechen oder zu verringern. If, at time t 0, the current signal I for controlling the electromagnet is set to a value h that is different from zero and that causes the anchor element to be moved by the seat plate in the direction of a stroke-limiting stop, the anchor element moves slowly at first and then with increasing speed in the direction of the stop (see dashed line B). The attractive magnetic force increases steadily as the distance between the armature and the electromagnet decreases and the armature element is increasingly accelerated until the armature element is abruptly braked by a stop (X s to P ) This then leads to pronounced bounce behavior of the armature against the stop. The bouncing has a negative effect on the adjustability of the solenoid valve and the feedback on the hydraulic switching behavior and increases the wear on the magnet and the armature element. After the end of the bouncing, the anchor element remains at its stop in the position remote from the passage opening until the control signal h is switched off at time t 3 . Then the current flow through the coil is completely reduced and the magnetic field recedes, with part of the magnetic field being retained for a short time due to remanence effects and eddy current influences. As soon as the decreasing magnetic force no longer overcomes the spring force, the armature is pressed back onto the seat plate by the spring. The problem here is the bouncing at the maximum deflection of the anchor element at the distance X stop. With an improved control signal according to the invention, the bouncing of the armature at the stop X stop spaced from the seat plate is to be prevented or at least greatly reduced. For this purpose, it is provided according to the invention to interrupt or reduce the control signal at least once while the armature is being attracted in the direction of the stop or the magnet.
Nachdem zum Zeitpunkt t0 - genau wie nach dem Stand der Technik - das Stromsignal I zum Ansteuern des Elektromagneten auf den Wert gesetzt worden ist, beginnt sich das Ankerelement von der Sitzplatte in Richtung des Anschlags zu bewegen. After the current signal I for controlling the electromagnet has been set to the value at time t 0 - just as in the prior art - the anchor element begins to move from the seat plate in the direction of the stop.
Erfindungsgemäß ist nun aber vorgesehen, das Ansteuersignal bereits vor einem Kontakt des Ankerelements mit dem Anschlag zu verringern oder wie in Fig. 1 dargestellt auf null zurückzusetzen. Hierdurch wird die anziehende Magnetkraft zeitweise sehr stark reduziert, so dass sich der Anker im Anschluss aufgrund der auf ihn wirkenden Kräfte derart fortbewegt, dass er mit Geschwindigkeit Null oder zumindest mit sehr geringer Geschwindigkeit am oberen Anschlag auftrifft. Dadurch wird das Prellen vollständig verhindert oder zumindest sehr stark reduziert. According to the invention, however, it is now provided that the control signal is already reduced before the armature element comes into contact with the stop or, as shown in FIG. 1, reset to zero. As a result, the attractive magnetic force is at times very strongly reduced, so that the armature subsequently moves due to the forces acting on it in such a way that it hits the upper stop at zero speed or at least at a very low speed. This completely prevents or at least greatly reduces bouncing.
Im Idealfall wird das Ansteuersignal wieder aktiviert (letzte Ansteuersignalaktivierung zum Zeitpunkt t2), sobald der Anker auf den zweiten Anschlag mit Geschwindigkeit Null oder nahe Null trifft, so dass der Anker im Anschlag gehalten wird, bis das Ansteuersignal letztlich beendet wird (Zeitpunkt t3). Von der Erfindung ist jedoch auch der Fall umfasst, wonach der Anker den Anschlag entweder nicht oder mit einer Geschwindigkeit größer Null erreicht. Das Ansteuersignal wird vorteilhafterweise dann wieder in einem zeitlichen Bereich aktiviert, in dem die Ankergeschwindigkeit nahe Null ist (Zeitpunkt t3). Das Prellen kann dabei nicht vollständig unterdrückt werden, wird jedoch im Vergleich zur konventionellen Ansteuerung signifikant verringert. In the ideal case, the control signal is reactivated (last control signal activation at time t 2 ) as soon as the armature hits the second stop at speed zero or near zero, so that the armature is held in the stop until the control signal is finally ended (time t 3 ). However, the invention also includes the case in which the armature either does not reach the stop or does not reach the stop at a speed greater than zero. The control signal is then advantageously activated again in a time range in which the armature speed is close to zero (time t 3 ). The bouncing cannot be completely suppressed, but is significantly reduced compared to conventional control.
Ist es nicht mehr länger gewünscht, dass das Ankerelement die Durchgangsöffnung der Sitzplatte freigibt, wird zum Zeitpunkt t3 das Ansteuersignal deaktiviert, wodurch das Ankerelement durch das Federelement in Richtung der Sitzplatte gedrängt wird und dort - ähnlich wie am von der Sitzplatte beabstandeten Anschlag bei einer Bestromung des Elektromagneten nach dem Stand der Technik - prallt. Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt einer teilweisen Schnittansicht um die Sitzplatte 2 eines Kraftstoffinjektors 1 herum. If it is no longer desired that the anchor element releases the passage opening of the seat plate, the control signal is deactivated at time t 3 , whereby the anchor element is pushed by the spring element in the direction of the seat plate and there - similar to the stop at a distance from the seat plate in a Current supply to the electromagnet according to the state of the art - bounces. FIG. 2 shows an enlarged detail of a partial sectional view around the seat plate 2 of a fuel injector 1.
Die Darstellung ist nur auf einer Seite der Symmetrieachse 12 dargestellt. Am unteren Ende der Darstellung erkennt man, dass die Sitzplatte 2 eine (mittig angeordnete) Durchgangsöffnung 3 aufweist, die durch das Aufsetzen eines Ankerelements 4 verschlossen werden kann. Das Ankerelement 4 ist dabei in einer Ankerführung 9 geführt, die ein zielgerichtetes Bewegen des Ankerelements 4 erlaubt. Oberhalb des Ankerelements 4, also an der zur Sitzplatte 2 abgewandten Seite des Ankerelements 4, ist ein Federelement 5, typischerweise in Form einer Spiralfeder, vorgesehen, das das Ankerelement 4 in Richtung der Sitzplatte 2 drängt. Das Federelement 5 stützt sich dabei an einem Elektromagneten 6, 7 ab und nimmt im Innenbereich seiner Windungen einen Anschlag 8 auf, der die Flubbewegung (angedeutet mit x) des Ankerelements 4 begrenzt. Die dem Ankerelement 4 zugewandte Stirnseite 10 des Elektromagneten 6, 7 kann nach einer Variante der Erfindung aber auch als Anschlag dienen. Zudem erkennt man mit dem Bezugszeichen 11 eine Spulenummantelung der Spule 7, die in einer Ausnehmung des Magnetkerns 6 angeordnet ist. Weiter zeigt das Bezugszeichen 13 die axiale Richtung des Injektors. Die Symmetrieachse 12 zeigt dabei den im Wesentlichen drehsymmetrischen oder rotationssymmetrischen Grundaufbau des Injektors. The illustration is only shown on one side of the axis of symmetry 12. At the lower end of the illustration it can be seen that the seat plate 2 has a (centrally arranged) through opening 3 which can be closed by placing an anchor element 4 on it. The anchor element 4 is guided in an anchor guide 9, which allows the anchor element 4 to be moved in a targeted manner. Above the anchor element 4, that is to say on the side of the anchor element 4 facing away from the seat plate 2, a spring element 5, typically in the form of a spiral spring, is provided which urges the anchor element 4 in the direction of the seat plate 2. The spring element 5 is supported on an electromagnet 6, 7 and receives a stop 8 in the inner area of its windings, which limit the flub movement (indicated by x) of the armature element 4. The end face 10 of the electromagnet 6, 7 facing the armature element 4 can, according to a variant of the invention, also serve as a stop. In addition, the reference numeral 11 shows a coil casing of the coil 7, which is arranged in a recess in the magnet core 6. Furthermore, the reference numeral 13 shows the axial direction of the injector. The axis of symmetry 12 shows the essentially rotationally symmetrical or rotationally symmetrical basic structure of the injector.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Injektoreinheit (1 ) zum Einspritzen von Kraftstoff, umfassend: 1. Injector unit (1) for injecting fuel, comprising:
eine Sitzplatte (2) mit einer Durchgangsöffnung (3), die sich durch die Sitzplatte (2) hindurch erstreckt, a seat plate (2) with a passage opening (3) which extends through the seat plate (2),
ein Ankerelement (4), das auf die Sitzplatte (2) aufsetzbar ist, um die Durchgangsöffnung (3) zu verschließen, an anchor element (4) which can be placed on the seat plate (2) in order to close the through opening (3),
ein Federelement (5), das das Ankerelement (4) in Richtung der Sitzplatte (2) drängt, um die Durchgangsöffnung (3) zu verschließen, a spring element (5) which urges the anchor element (4) in the direction of the seat plate (2) in order to close the through opening (3),
einen Elektromagneten (6, 7), der dazu ausgelegt ist, das Ankerelement (4) mit einer Kraft zu beaufschlagen, um das Ankerelement (4) von der Sitzplatte (2) abzuheben, und an electromagnet (6, 7) which is designed to apply a force to the anchor element (4) in order to lift the anchor element (4) from the seat plate (2), and
einen Anschlag (8) zum Begrenzen eines Hubs (x) des Ankerelements (4) in einem von der Sitzplatte (2) abgehobenen Zustand, a stop (8) for limiting a stroke (x) of the anchor element (4) in a state raised from the seat plate (2),
gekennzeichnet durch marked by
eine Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, ein Ansteuersignal des Elektromagneten (6, 7) zum Abheben des Ankerelements (4) von der Sitzplatte (2) zu verringern, bevor das Ankerelement (4) den Anschlag (8) nach einem Abheben von der Sitzplatte (2) erstmalig kontaktiert. a control unit which is designed to reduce a control signal of the electromagnet (6, 7) for lifting the anchor element (4) from the seat plate (2) before the anchor element (4) hits the stop (8) after it has been lifted off the seat plate (2) contacted for the first time.
2. Injektoreinheit (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, das Ansteuersignal des Elektromagneten (6, 7) um mehr als 50%, vorzugsweise mehr als 75% und bevorzugterweise mehr als 90% von einem Ausgangswert zu Beginn des Abhebevorgangs zu verringern. 2. Injector unit (1) according to claim 1, wherein the control unit is designed to increase the control signal of the electromagnet (6, 7) by more than 50%, preferably more than 75% and preferably more than 90% of an initial value at the beginning of the lifting process to reduce.
3. Injektoreinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, nach einem Verringern des Ansteuersignals des Elektromagneten (6, 7), das Ansteuersignal wieder anzuheben, vorzugsweise auf einen Bereich von mindestens 50%, bevorzugterweise von mindestens 75% und am bevorzugtesten von mindestens 90% eines Ausgangswerts zu Beginn des Abhebevorgangs. 3. Injector unit (1) according to one of the preceding claims, wherein the control unit is designed to increase the control signal again after reducing the control signal of the electromagnet (6, 7), preferably to a range of at least 50%, preferably of at least 75 % and most preferably at least 90% of a starting value at the beginning of the withdrawal process.
4. Injektoreinheit (1 ) nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, das Ansteuersignal des Elektromagneten (6, 7) wieder anzuheben, 4. Injector unit (1) according to claim 3, wherein the control unit is designed to raise the control signal of the electromagnet (6, 7) again,
nachdem das Ankerelement (4) den Anschlag (8) erstmalig nach einem after the anchor element (4) the stop (8) for the first time after a
Abheben von der Sitzplatte (2) kontaktiert hat, und/oder Lifting from the seat plate (2) has contacted, and / or
wenn der Hub des Ankerelements (4) einen Umkehrpunkt erreicht oder diesem zeitlich nahe ist. when the stroke of the anchor element (4) reaches a reversal point or is close to it in time.
5. Injektoreinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die5. Injector unit (1) according to one of the preceding claims, wherein the
Steuereinheit dazu ausgelegt ist, das Ansteuersignal auf binäre Art und Weise, also nur die Ansteuersignalzustände An und Aus zu übermitteln. Control unit is designed to transmit the control signal in a binary manner, so only the control signal states on and off.
6. Injektoreinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sitzplatte (2) in einem geschlossenen Zustand der Durchgangsdrossel dazu ausgelegt ist, einen Niederdruckbereich und einen Hochdruckbereich des Kraftstoffs zu trennen. 6. Injector unit (1) according to one of the preceding claims, wherein the seat plate (2) is designed in a closed state of the throttle to separate a low-pressure area and a high-pressure area of the fuel.
7. Injektoreinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Raum, der zum Ausführen des Hubs (x) des Ankerelements (4) vorgesehen ist, mit einem Fluid, vorzugsweise dem Kraftstoff gefüllt ist. 7. Injector unit (1) according to one of the preceding claims, wherein the space which is provided for executing the stroke (x) of the anchor element (4) is filled with a fluid, preferably the fuel.
8. Injektoreinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner eine Ankerführung (9) zum Führen des Ankerelements (4) bei einem Hubvorgang vorgesehen ist, die sich vorzugsweise von der Sitzplatte (2) in Richtung des Anschlags (8) erstreckt. 8. Injector unit (1) according to one of the preceding claims, wherein an anchor guide (9) for guiding the anchor element (4) is provided during a lifting process, which preferably extends from the seat plate (2) in the direction of the stop (8).
9. Injektoreinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Elektromagnet (6, 7) einen Magnetkern und eine Spule aufweist, die den Magnetkern teilweise oder vollständig aufnimmt. 9. Injector unit (1) according to one of the preceding claims, wherein the electromagnet (6, 7) has a magnetic core and a coil which partially or completely receives the magnetic core.
10. Injektoreinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anschlag (8) eine Stirnfläche (11 ) des Elektromagneten (6, 7) vorzugsweise eine Stirnfläche (11 ) eines Magnetkerns (6) des Elektromagneten (6, 7) ist. 10. Injector unit (1) according to one of the preceding claims, wherein the stop (8) is an end face (11) of the electromagnet (6, 7), preferably an end face (11) of a magnet core (6) of the electromagnet (6, 7).
11. Verfahren zum Betreiben einer Injektoreinheit (1 ) zum Einspritzen von Kraftstoff, die vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestaltet ist, wobei in dem Verfahren: 11. A method for operating an injector unit (1) for injecting fuel, which is preferably designed according to one of the preceding claims, wherein in the method:
ein Ankerelement (4) von einer Sitzplatte (2) entgegen einer durch ein Federelement (5) ausgeübte Federkraft in Richtung der Sitzplatte (2) mittels eines Elektromagneten (6, 7) abgehoben wird, um eine Durchgangsöffnung (3) der Sitzplatte (2) freizugeben, an anchor element (4) is lifted from a seat plate (2) against a spring force exerted by a spring element (5) in the direction of the seat plate (2) by means of an electromagnet (6, 7) in order to open a through opening (3) in the seat plate (2) to release
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Ansteuersignal des Elektromagneten (6, 7), das ein Abheben des Ankerelements (4) von der Sitzplatte (2) bewirkt, verringert wird, bevor das Ankerelement (4) einen den Hub des Ankerelements (4) begrenzenden Anschlag (8) nach einem Abheben von der Sitzplatte (2) erstmalig kontaktiert. the control signal of the electromagnet (6, 7), which causes the armature element (4) to lift off the seat plate (2), is reduced before the armature element (4) follows a stop (8) which limits the stroke of the armature element (4) Lifting off the seat plate (2) contacted for the first time.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , wobei das Ansteuersignal des Elektromagneten (6, 7) um mehr als 50%, vorzugsweise mehr als 75% und bevorzugterweise mehr als 90% von einem Ausgangswert zu Beginn des Abhebevorgangs verringert wird. 12. The method according to claim 11, wherein the control signal of the electromagnet (6, 7) is reduced by more than 50%, preferably more than 75% and preferably more than 90% of an initial value at the beginning of the lifting process.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach einem Verringern des Ansteuersignals des Elektromagneten (6, 7), das Ansteuersignal wieder angehoben wird, vorzugsweise auf einen Bereich von mindestens 50%, bevorzugterweise von mindestens 75% und am bevorzugtesten von mindestens 90% eines Ausgangswerts zu Beginn des Abhebevorgangs. 13. The method according to any one of the preceding claims, wherein after reducing the control signal of the electromagnet (6, 7), the control signal is raised again, preferably to a range of at least 50%, preferably of at least 75% and most preferably of at least 90% of a starting value at the beginning of the withdrawal process.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Ansteuersignal des Elektromagneten14. The method according to claim 13, wherein the control signal of the electromagnet
(6, 7) wieder angehoben wird, (6, 7) is raised again,
nachdem das Ankerelement (4) den Anschlag (8) erstmalig nach einem Abheben von der Sitzplatte (2) kontaktiert hat, und/oder after the anchor element (4) has contacted the stop (8) for the first time after it has been lifted off the seat plate (2), and / or
wenn der Hub des Ankerelements (4) einen Umkehrpunkt erreicht oder nahe ist. when the stroke of the anchor element (4) has reached or is close to a reversal point.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ansteuersignal binärer Natur ist, also nur die Ansteuersignalzustände An und Aus übermittelt werden. 15. The method according to any one of the preceding claims, wherein the control signal is binary in nature, so only the control signal states on and off are transmitted.
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