WO2015052061A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines einspritzventils - Google Patents

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valve needle
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electromagnetic actuator
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Hong Zhang
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Continental Automotive Gmbh
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    • F02D2041/2058—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using information of the actual current value

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for operating an injection valve, comprising an electromag ⁇ netic actuator.
  • the task underlying the invention is to provide a method for operating an injection valve and a kor ⁇ respond Schlierende device, or which contributes to a high injection accuracy is achieved in the operation of the injection valve.
  • the object is solved by the features of the independent claims.
  • Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
  • the invention is characterized by a method for operating an injection valve. Furthermore, the invention is characterized by a corresponding device for operating the injection valve.
  • the injector comprises an electro-magnetic actuator and a driven ⁇ of this valve needle, which prevents in a closed position, a metering of fluid and beyond the closed position releases a metering of fluid.
  • the injector includes a return spring that is coupled to the valve needle and transmits a spring force to the valve needle. For a driving process for the ⁇ measure of fluid of the electromagnetic actuator with a in a comparison to the rest of the driving process increased voltage applied until a predetermined maximum current value is reached.
  • a predetermined voltage waveform is point after reaching a predetermined expected ⁇ réelleszeit-, in which the valve needle is expected leaves its closed ⁇ position, applied, until reaching a predetermined expected ⁇ réellespo- sitionszeitticians, in which the valve needle expected to reach a predetermined opening position.
  • a detected opening position time is determined in which the valve needle reaches the predetermined opening position.
  • the predetermined voltage curve is adapted for a further activation process.
  • the predetermined voltage curve is adjusted in particular such that a predetermined desired current profile is generated, in particular such that the predetermined
  • the current is a controlled variable and the voltage is a manipulated variable.
  • a vibration-like course of an opening stroke of the valve needle Upon reaching the predetermined opening position, it may lead to a vibration-like course of an opening stroke of the valve needle to the opening position, which is also called S-shape.
  • the oscillations ⁇ supply-like course of the opening has an effect on an injection quantity in a respective duty cycle of the input injection valve.
  • the injection quantity is relatively inaccurate, in particular, the injection quantity is no longer monotone depending on an injection time in this area.
  • the method for operating the injection valve will assist in this worn to attenuate the vibration-like course and thus to achieve a monotonous injection quantity characteristic and thereby achieve a very high injection accuracy in the operation of the injection valve.
  • the electromagnetic actuator is subjected to a higher voltage value in comparison to the rest of the activation process, so that the injection valve opens quickly.
  • the predetermined voltage curve is contributed by the predetermined voltage curve to the fact that the valve needle may still not be accelerated, but optionally slowed down so that it gently, or relatively gently, reaches the predetermined opening position.
  • the vibration-like course of the opening stroke can be weakened, so that a very accurate and very precise injection volume is achieved.
  • the predefined voltage profile can be adjusted for further drive operations in such a way that the predefined expected opening position time is reached very precisely and / or the predetermined opening position is reached gently and precisely, thus very accurately and precisely To allow injection.
  • the predetermined opening position is especially an expected valve needle end position, or a ⁇ réellesendpo ⁇ sition and / or a stop.
  • Planning position time point the predetermined expected ⁇ ff- is therefore particularly an expected valve needle Endpositionszeittician, or one he ⁇ ITAer opening end position time and / or an expected stop time.
  • the detected opening position time is thus in particular a detected Ventilna ⁇ del end position time, or a detected ⁇ réellesendpositionszeittician and / or a detected An ⁇ impact time.
  • the predetermined voltage profile is predetermined such that it contributes to the fact that a magnetic force is transmitted to the valve needle, which is directed against the spring force and whose amount corresponds approximately to the amount of the spring force.
  • the amount of magnetic force corresponds to the amount of the spring force.
  • the predetermined voltage curve contributes in particular to an expected amount of the spring force approximately corresponding to the magnitude of the magnetic force.
  • the electric actuator comprises in particular a coil, an axially movable and can be coupled to the valve needle anchor and a pole body which is fixedly coupled to a housing of the injection valve and which forms, for example, an axial stop for the armature.
  • an attractive force of the armature is inversely proportional to a square of a distance between the armature and the polar body, but proportional to a square of a current in the coil.
  • the current set by means of the predetermined voltage curve can be reduced proportionally to a reduction in the distance between the armature and the pole body, so that approximately the amount of the magnetic force corresponds to the magnitude of the spring force. This can contribute to the fact that the valve needle very gently reaches the predetermined opening position, in particular a stop, since the valve needle may not be further accelerated by the predetermined voltage curve, but rather is slowed down by friction and / or hydraulic force.
  • the predetermined voltage curve is predetermined such that shortly before reaching the predetermined expected opening time, a magnetic force is transmitted to the valve needle, which is less than or equal to the amount of spring force.
  • the neutral value of the voltage corresponds to, for example, a voltage of 0 V.
  • a predetermined ramp-shaped current waveform with a positive slope is applied to the electromagnetic actuator.
  • a plateau-like current waveform is applied to the electric actuator and arrival, for example, then introduced a closing operation then after reaching a smoldering ⁇ lenwerts and / or after a predetermined period of time.
  • a detected opening time is determined and dependent on the detected opening time of the predetermined maximum
  • the time duration between a start of the actuation process can be set until reaching the detected ⁇ ff ⁇ sewageszeithuis, since by adjusting the predetermined maximum current value can contribute to the fact that the detected opening time corresponds approximately to the expected opening time.
  • the injection valve has an armature which can be coupled to the valve needle and a pole body which is fixedly coupled to a housing of the injection valve.
  • a stop value is determined which is representative of a stop force of the armature on the pole body in the detected opening position time.
  • the given voltage curve is adapted for the further control process.
  • the impact force can be checked, which is representative of the strength of the vibration-like course of the opening stroke.
  • the strength of the vibration-like course of the opening stroke is attenuated, so that a very accurate and very precise injection volume is achieved.
  • Figure 1 injection entil
  • Figure 2 is a flowchart for operating the injection valve
  • FIG. 3A shows a voltage curve during operation of the injection valve
  • FIG. 3B shows a needle lift during operation of the injection valve
  • FIG. 3C shows an injection quantity during operation of the injection valve.
  • FIG. 1 shows an injection valve 1, in particular one
  • the injection valve 1 has a housing 3 with a recess 5.
  • a valve needle 10 is arranged, wherein the valve needle 10 is arranged axially movable in the recess 5.
  • the valve needle 10 In a closed position, the valve needle 10 prevents a metering of fluid through the injection opening 12. Outside the closed position, the valve needle 10 releases a metering of fluid through the injection opening 12.
  • the injection valve 1 comprises a return spring 30 which is coupled to the valve needle 10 and which transmits a spring force to the valve needle 10.
  • the Fe derkraft to keep the valve needle 10 in the closed position.
  • the injection valve 1 further comprises an electromagnetic actuator 15.
  • the electromagnetic actuator 15 is designed to drive the valve needle 10.
  • the electromag ⁇ netic actuator 15 includes a coil 17.
  • the electric actuator 15 comprises an armature 20.
  • the armature 20 is axially movable in the recess 5 and mechanically coupled to the valve needle 10.
  • the armature 20 is so with the valve needle 10th mechanically coupled that the armature 20 lifts the valve needle 10 from the closed position, with an axial movement of the armature 20.
  • the electric actuator 15 further comprises a pole body 23.
  • the pole body 23 is fixedly coupled to the housing 3. Ins ⁇ particular, the polar body 23 forms an axial stop for the armature 20.
  • Figure 2 shows a flowchart of a program for operating the injection valve 1, in particular for a driving process for the metering of fluid.
  • the program can be processed, for example, by a control device SV.
  • a step Sl the program is started. For example, variables are initialized in step S1.
  • a step S3 the electromagnetic actuator 15 is acted upon by a voltage value U_B increased in a comparison with the rest of the drive operation until a predetermined maximum current value I_MAX has been reached (see FIG. 3A).
  • the increased voltage value U_B can be ⁇ also referred to as boost voltage.
  • a step S5 after reaching the predetermined maximum current value I_MAX until a predefined expected first opening time point in which the valve needle 10 is expected to leave its closed position, the electromagnetic actuator 15 is acted upon by a neutral value U_N of the voltage.
  • the neutral value U_N corresponds, for example, to 0 V.
  • a predetermined voltage waveform U_V is applied until reaching a predetermined expected opening position time OPZ, in which the valve needle 10 is expected to reach a predetermined opening position.
  • the predetermined voltage curve U_V is in particular predetermined such that the predetermined voltage curve U_V contributes to the fact that a magnetic force is transmitted to the valve needle 10, which is directed against the spring force and whose amount corresponds approximately to the amount of the spring force.
  • valve needle 10 is optionally no longer accelerated by the predetermined voltage curve U_V, but rather slowed down by friction and / or hydraulic force until it reaches the predetermined opening position (compare FIGS. 3A, 3B, 3C).
  • step S9 after reaching the expected opening position time OPZ, a predetermined ramp-shaped Current curve I_R applied to the electromagnetic actuator 15 with a positive slope.
  • a detected opening time OZI is determined and, depending on the detected opening time OZI, the predetermined maximum current value I_MAX is adapted for a further activation process.
  • the step Sil may alternatively be executed in parallel to the steps S7, S9.
  • a detected opening position OPZI is determined, in which the valve needle 10 reaches the predetermined opening position (see Figures 3a, 3b, 3c).
  • the predetermined voltage curve U_V is adapted for the further activation process.
  • the step S13 may alternatively be carried out in parallel to the steps S9 and / or Sil.
  • a stop value which is representative of a stop force of the armature 20 on the pole body 23 in the detected opening position time OPZI.
  • a stop value which is representative of a stop force of the armature 20 on the pole body 23 in the detected opening position time OPZI.
  • the velocity value of the predetermined voltage during U_V can be adapted for other on ⁇ tax process.
  • the program is terminated and can be ge ⁇ optionally re-started in step Sl.
  • the explained procedure can contribute to adapting the predefined voltage curve U_V and / or the predefined maximum current value I_MAX for further drive processes, so that the predefined expected opening time and / or the predefined expected opening position time OPZ are reached very precisely, thus providing a monotonous to allow very accurate and precise injection.
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils (1) umfassend einen elektromagnetischen Aktuator (15) und eine von diesem angetriebene Ventilnadel (10), bei dem für einen Ansteuervorgang für das Zumessen von Fluid der elektromagnetische Aktuator (15) mit einem in einem Vergleich zu dem restlichen Ansteuervorgang erhöhten Spannungswert (U_B) beaufschlagt wird, bis ein vorgegebener maximaler Stromwert (I_MAX) erreicht ist, an den elektromagnetischen Aktuator (15) nach Erreichen eines vorgegebenen erwarteten Öffnungszeitpunkts ein vorgegebener Spannungsverlauf (U_V) angelegt wird, bis zum Erreichen eines vorgegebenen erwarteten Öffnungspositionszeitpunkts (OPZ), ein detektierter Öffnungspositionszeitpunkt (OPZI) ermittelt wird und abhängig von dem detektierten Öffnungspositionszeitpunkt (OPZI) der vorgegebene Spannungsverlauf (U_V) für einen weiteren Ansteuervorgang angepasst wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils umfassend einen elektromag¬ netischen Aktuator.
Wegen immer strengeren gesetzlichen Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen von Brennkraftmaschinen ist eine Einspritzgenauigkeit von Einspritzventilen der Brennkraftmaschine von zentraler Bedeutung.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils und eine kor¬ respondierende Vorrichtung zu schaffen, das beziehungsweise die dazu beiträgt, dass eine hohe Einspritzgenauigkeit im Betrieb des Einspritzventils erreicht wird. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils. Weiterhin zeichnet sich die Erfindung aus durch eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben des Einspritzventils. Das Einspritzventil umfasst einen elektro¬ magnetischen Aktuator und eine von diesem angetriebene Ventilnadel, die in einer Schließposition ein Zumessen von Fluid unterbindet und außerhalb der Schließposition ein Zumessen von Fluid freigibt. Das Einspritzventil umfasst eine Rückstellfeder, die mit der Ventilnadel gekoppelt ist und eine Federkraft auf die Ventilnadel überträgt. Für einen Ansteuervorgang für das Zu¬ messen von Fluid wird der elektromagnetische Aktuator mit einem in einem Vergleich zu dem restlichen Ansteuervorgang erhöhten Spannungswert beaufschlagt, bis ein vorgegebener maximaler Stromwert erreicht ist. An den elektromagnetischen Aktuator wird nach Erreichen eines vorgegebenen erwarteten Öffnungszeit- punkts, in dem die Ventilnadel voraussichtlich ihre Schlie߬ position verlässt, ein vorgegebener Spannungsverlauf angelegt, bis zum Erreichen eines vorgegebenen erwarteten Öffnungspo- sitionszeitpunkts, in dem die Ventilnadel voraussichtlich eine vorgegebene Öffnungsposition erreicht. Es wird ein detektierter Öffnungspositionszeitpunkt ermittelt , in dem die Ventilnadel die vorgegebene Öffnungsposition erreicht. Abhängig von dem de- tektierten Öffnungspositionszeitpunkt wird der vorgegebene Spannungsverlauf für einen weiteren Ansteuervorgang angepasst. Der vorgegebene Spannungsverlauf wird insbesondere derart eingestellt, dass ein vorgegebener gewünschter Stromverlauf erzeugt wird, insbesondere derart, dass der vorgegebene
Stromverlauf hierdurch auf einen jeweiligen vorgegebenen Sollwert gesteuert wird. Gegebenenfalls ist der Strom hierbei eine Regelgröße und die Spannung eine Stellgröße.
Beim Erreichen der vorgegebenen Öffnungsposition kann es zu einem schwingungsartigen Verlauf eines Öffnungshubes der Ventilnadel um die Öffnungsposition kommen, der auch S-shape genannt wird. Je höher eine Geschwindigkeit der Ventilnadel beim Erreichen der vorgegebenen Öffnungsposition ist, desto größer ist der schwingungsartige Verlauf des Öffnungshubes. Der schwin¬ gungsartige Verlauf des Öffnungshubes hat einen Einfluss auf eine Einspritzmenge in einem jeweiligen Arbeitszyklus des Ein- spritzventils. Somit ist je nachdem, wie stark der schwin¬ gungsartige Verlauf ausgeprägt ist, die Einspritzmenge relativ ungenau, insbesondere ist die Einspritzmenge abhängig von einer Einspritzzeit in diesem Bereich nicht mehr monoton. Durch das Verfahren zum Betreiben des Einspritzventils wird dazu bei- getragen, den schwingungsartigen Verlauf abzuschwächen und somit eine monotone Einspritzmengenkennlinie zu erreichen und hierdurch eine sehr hohe Einspritzgenauigkeit im Betrieb des Einspritzventils zu erreichen. Hierfür wird zunächst der elektromagnetische Aktuator mit einem, in einem Vergleich zu dem restlichen Ansteuervorgang, erhöhten Spannungswert beaufschlagt, so dass das Einspritzventil schnell öffnet. Daraufhin wird durch den vorgegebenen Spannungsverlauf dazu beigetragen, dass die Ventilnadel weiterhin gegebenenfalls nicht beschleunigt wird, sondern gegebenenfalls verlangsamt wird, sodass sie sanft, beziehungsweise relativ sanft, die vorgegebene Öffnungsposition erreicht. Hierdurch kann der schwingungsartige Verlauf des Öffnungshubes abgeschwächt werden, so dass ein sehr genaues und sehr präzises Einspritzvolumen erreicht wird. Indem der de- tektierte Öffnungspositionszeitpunkt ermittelt wird, kann für weitere Ansteuervorgänge der vorgegebene Spannungsverlauf derart angepasst werden, dass der vorgegebene erwartete Öff- nungspositionszeitpunkt sehr genau erreicht wird und/oder die vorgegebene Öffnungsposition sanft und genau erreicht wird, um somit eine sehr genaue und präzise Einspritzung zu ermöglichen. Die vorgegebene Öffnungsposition ist insbesondere eine erwartete Ventilnadel-Endposition, beziehungsweise eine Öffnungsendpo¬ sition und/oder ein Anschlag. Der vorgegebene erwartete Öff- nungspositionszeitpunkt ist somit insbesondere ein erwarteter Ventilnadel-Endpositionszeitpunkt, beziehungsweise ein er¬ warteter Öffnungsendpositionszeitpunkt und/oder ein erwarteter Anschlagzeitpunkt. Der detektierte Öffnungspositionszeitpunkt ist somit insbesondere ein detektierter Ventilna¬ del-Endpositionszeitpunkt, beziehungsweise ein detektierter Öffnungsendpositionszeitpunkt und/oder ein detektierter An¬ schlagzeitpunkt .
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der vorgegebene Spannungsverlauf derart vorgegeben, dass er dazu beiträgt, dass eine Magnetkraft auf die Ventilnadel übertragen wird, die entgegen der Federkraft gerichtet ist und deren Betrag in etwa dem Betrag der Federkraft entspricht. Insbesondere entspricht der Betrag der Magnetkraft dem Betrag der Federkraft.
Der vorgegebene Spannungsverlauf trägt insbesondere dazu bei, dass ein zu erwartender Betrag der Federkraft in etwa dem Betrag der Magnetkraft entspricht. Der elektrische Aktuator umfasst insbesondere eine Spule, einen axial bewegbaren und mit der Ventilnadel koppelbaren Anker und einen Polkörper, der fest mit einem Gehäuse des Einspritzventils gekoppelt ist und der beispielsweise einen axialen Anschlag für den Anker bildet.
Eine Anziehungskraft des Ankers ist insbesondere umgekehrt proportional zu einem Quadrat von einem Abstand zwischen dem Anker und dem Polkörper, aber proportional zu einem Quadrat von einem Strom in der Spule. Somit kann insbesondere der mittels des vorgegebenen Spannungsverlaufs eingestellte Strom proportional zu einer Verkleinerung des Abstands zwischen dem Anker und dem Polkörper gesenkt werden, so dass in etwa der Betrag der Magnetkraft dem Betrag der Federkraft entspricht. Hierdurch kann dazu beigetragen werden, dass die Ventilnadel sehr sanft die vorgegebene Öffnungsposition, insbesondere einen Anschlag, erreicht, da die Ventilnadel gegebenenfalls durch den vorgegebenen Spannungsverlauf nicht weiter beschleunigt wird, sondern insbesondere vielmehr durch Reibung und/oder hydrau- lische Kraft verlangsamt wird. Insbesondere ist der vorgegebene Spannungsverlauf derart vorgegeben, dass kurz vor Erreichen des vorgegebenen erwarteten Öffnungszeitpunkts eine Magnetkraft auf die Ventilnadel übertragen wird, die kleiner oder gleich dem Betrag der Federkraft ist. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird nach Erreichen des vorgegebenen maximalen Stromwerts bis zum Erreichen des erwarteten Öffnungszeitpunkts der elektromagne¬ tische Aktuator mit einem Neutralwert der Spannung beaufschlagt.
Der Neutralwert der Spannung entspricht beispielsweise einer Spannung von 0 V. Indem der elektromagnetische Aktuator mit einem Neutralwert der Spannung beaufschlagt wird, wird dazu beige¬ tragen, dass nur eine begrenzte Menge an Energie für eine Hubbewegung der Ventilnadel von dem elektrischen Aktuator erzeugt wird, so dass nicht zu viel Energie auf die Ventilnadel übertragen wird, sodass die Ventilnadel sehr sanft die erwartete Öffnungsposition erreicht, insbesondere dass die Ventilnadel nach Öffnung nicht weiter beschleunigt die erwartete Öff- nungsposition erreicht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird nach Erreichen des erwarteten Öffnungspositionszeitpunkts ein vorgegebener rampenförmiger Stromverlauf mit einer positiven Steigung an den elektromagnetischen Aktuator angelegt.
Insbesondere wird anschließend nach Erreichen eines Schwel¬ lenwerts und/oder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer ein plateauartiger Stromverlauf an den elektrischen Aktuator an- gelegt und beispielsweise anschließend ein Schließvorgang eingeleitet .
Hierdurch kann dazu beigetragen werden, dass die Nadel in der vorgegebenen Öffnungsposition verweilt, trotz beispielsweise eventueller Druckschwankungen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein detektierter Öffnungszeitpunkt ermittelt und abhängig von dem detektierten Öffnungszeitpunkt der vorgegebene maximale
Stromwert für einen weiteren Ansteuervorgang angepasst.
Hierdurch kann insbesondere die Zeitdauer zwischen einem Beginn des Ansteuervorgangs bis zum Erreichen des detektierten Öff¬ nungszeitpunkts eingestellt werden, da durch Anpassung des vorgegebenen maximalen Stromwerts dazu beigetragen werden kann, dass der detektierte Öffnungszeitpunkt in etwa dem erwarteten Öffnungszeitpunkt entspricht. Hierdurch können insbesondere für eine Gruppe von Injektoren einer Brennkraftmaschine eine gleiche Zeitdauer zwischen Beginn des Ansteuervorgangs und Erreichen des detektierten Öffnungszeitpunkts eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Einspritzventil einen Anker auf, der mit der Ventilnadel koppelbar ist und einen Polkörper, der mit einem Gehäuse des Einspritzventils fest gekoppelt ist. Es wird ein Anschlagwert ermittelt, der repräsentativ ist für eine Anschlagkraft des Ankers auf dem Polkörper in dem detektierten Öffnungsposi- tionszeitpunkts . Abhängig von dem Anschlagwert wird der vor¬ gegebene Spannungsverlauf für den weiteren Ansteuervorgang angepasst .
Hierdurch kann die Anschlagkraft überprüft werden, die re- präsentativ ist für die Stärke des schwingungsartigen Verlaufs des Öffnungshubes. Somit kann hierdurch sehr einfach eingestellt werden, dass die Stärke des schwingungsartigen Verlaufs des Öffnungshubes abgeschwächt wird, so dass ein sehr genaues und sehr präzises Einspritzvolumen erreicht wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 Einspritz entil, Figur 2 ein Ablaufdiagramm zum Betreiben des Einspritzventils und
Figur 3A ein Spannungsverlauf im Betrieb des Einspritzventils, Figur 3B ein Nadellift im Betrieb des Einspritzventils,
Figur 3C eine Einspritzmenge im Betrieb des Einspritzventils.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figuren- übergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Figur 1 zeigt ein Einspritzventil 1 insbesondere einer
Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs. Das Einspritzventil 1 weist ein Gehäuse 3 auf mit einer Ausnehmung 5. In der Ausnehmung 5 ist eine Ventilnadel 10 angeordnet, wobei die Ventilnadel 10 axial bewegbar in der Ausnehmung 5 angeordnet ist . Weiterhin umfasst das Einspritzventil 1 eine Einspritzöffnung 12. In einer Schließposition unterbindet die Ventilnadel 10 ein Zumessen von Fluid durch die Einspritzöffnung 12. Außerhalb der Schließposition gibt die Ventilnadel 10 ein Zumessen von Fluid durch die Einspritzöffnung 12 frei.
Weiterhin umfasst das Einspritzventil 1 eine Rückstellfeder 30, die mit der Ventilnadel 10 gekoppelt ist und die eine Federkraft auf die Ventilnadel 10 überträgt. Insbesondere trägt die Fe- derkraft dazu bei, die Ventilnadel 10 in der Schließposition zu halten .
Das Einspritzventil 1 umfasst weiterhin einen elektromagne- tischen Aktuator 15. Der elektromagnetische Aktuator 15 ist dazu ausgebildet, die Ventilnadel 10 anzutreiben. Der elektromag¬ netische Aktuator 15 umfasst eine Spule 17. Weiterhin umfasst der elektrische Aktuator 15 einen Anker 20. Der Anker 20 ist axial bewegbar in der Ausnehmung 5 angeordnet und mechanisch koppelbar mit der Ventilnadel 10. Insbesondere ist der Anker 20 derart mit der Ventilnadel 10 mechanisch koppelbar, dass der Anker 20 die Ventilnadel 10 aus der Schließposition hebt, bei einer axialen Bewegung des Ankers 20. Der elektrische Aktuator 15 umfasst weiterhin einen Polkörper 23. Der Polkörper 23 ist fest mit dem Gehäuse 3 gekoppelt. Ins¬ besondere bildet der Polkörper 23 einen axialen Anschlag für den Anker 20. Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Betrieb des Einspritzventils 1, insbesondere für einen Ansteuervorgang für das Zumessen von Fluid. Das Programm kann beispielsweise von einer Steuervorrichtung SV abgearbeitet werden. In einem Schritt Sl wird das Programm gestartet. In dem Schritt Sl werden beispielsweise Variablen initialisiert.
In einem Schritt S3 wird der elektromagnetische Aktuator 15 mit einem in einem Vergleich zu dem restlichen Ansteuervorgang erhöhten Spannungswert U_B beaufschlagt, bis ein vorgegebener maximaler Stromwert I_MAX erreicht ist (Siehe Figur 3A) . Der erhöhte Spannungswert U_B kann auch als Boost-Spannung be¬ zeichnet werden. Durch eine derartige Ansteuerung wird der Anker 20 sehr schnell beschleunigt. Durch eine derartige Bewegung des Ankers 20 nimmt der Anker 20 die Ventilnadel 10 mit, sodass diese ihre
Schließposition verlässt (Vergleiche Figuren 3B und 3C) .
In einem Schritt S5 wird nach Erreichen des vorgegebenen maximalen Stromwerts I_MAX bis zum Erreichen eines vorgegebenen erwarteten ersten Öffnungszeitpunkts in dem die Ventilnadel 10 voraussichtlich ihre Schließposition verlässt, der elektro- magnetische Aktuator 15 mit einem Neutralwert U_N der Spannung beaufschlagt. Der Neutralwert U_N entspricht beispielsweise 0 V.
In einem Schritt S7 wird an den elektromagnetische Aktuator 15 nach Erreichen des vorgegebenen erwarteten Öffnungszeitpunkts ein vorgegebener Spannungsverlauf U_V beaufschlagt, bis zum Erreichen eines vorgegebenen erwarteten Öffnungspositions- zeitpunkts OPZ, in dem die Ventilnadel 10 voraussichtlich eine vorgegebene Öffnungsposition erreicht. Der vorgegebene Spannungsverlauf U_V ist insbesondere derart vorgegeben, dass der vorgegebene Spannungsverlauf U_V dazu beiträgt, dass eine Magnetkraft auf die Ventilnadel 10 übertragen wird, die entgegen der Federkraft gerichtet ist und deren Betrag in etwa dem Betrag der Federkraft entspricht.
Hierdurch wird die Ventilnadel 10 gegebenenfalls durch den vorgegebenen Spannungsverlauf U_V nicht weiter beschleunigt, sondern insbesondere vielmehr durch Reibung und/oder hydraulische Kraft verlangsamt, bis sie die vorgegebene Öff- nungsposition erreicht (Vergleiche Figuren 3A, 3B, 3C) .
In einem optionalen Schritt S9 wird nach Erreichen des erwarteten Öffnungspositionszeitpunkts OPZ ein vorgegebener rampenförmiger Stromverlauf I_R mit einer positiven Steigung an den elektromagnetischen Aktuator 15 angelegt.
In einem Schritt Sil wird ein detektierter Öffnungszeitpunkt OZI ermittelt und abhängig von dem detektierten Öffnungszeitpunkt OZI der vorgegebene maximale Stromwert I_MAX für einen weiteren Ansteuervorgang angepasst. Der Schritt Sil kann beispielsweise alternativ parallel zu den Schritten S7, S9 ausgeführt werden. In einem Schritt S13 wird ein detektierter Öffnungsposi- tionszeitpunkt OPZI ermittelt, in dem die Ventilnadel 10 die vorgegebene Öffnungsposition erreicht (Siehe Figuren 3a, 3b, 3c) . Abhängig von dem detektierten Öffnungspositionszeitpunkt OPZI wird der vorgegebene Spannungsverlauf U_V für den weiteren Ansteuervorgang angepasst. Der Schritt S13 kann alternativ parallel zu den Schritten S9 und/oder Sil ausgeführt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann optional einen Anschlagwert ermittelt werden, der repräsentativ ist für eine Anschlagkraft des Ankers 20 auf dem Polkörper 23 in dem detektierten Öff- nungspositionszeitpunkt OPZI . Abhängig von dem Anschlagwert kann der vorgegebene Spannungsverlauf U_V für den weiteren An¬ steuervorgang angepasst werden. In einem Schritt S15 wird das Programm beendet und kann ge¬ gebenenfalls wieder in dem Schritt Sl gestartet werden.
Durch das erläuterte Vorgehen kann dazu beigetragen werden, dass für weitere Ansteuervorgänge der vorgegebene Spannungsverlauf U_V und/oder der vorgegebene maximale Stromwert I_MAX angepasst wird, so dass der vorgegebene erwartete Öffnungszeitpunkt und/oder der vorgegebene erwartete Öffnungspositionszeitpunkt OPZ sehr genau erreicht werden, um somit eine monotone sehr genaue und präzise Einspritzung zu ermöglichen. Bezugs zeichenliste
1 Einspritzventil
3 Gehäuse
5 Ausnehmung
10 Ventilnadel
15 elektrischer Aktuator
17 Spule
20 Anker
23 Polkörper
30 Rückstellfeder
U_B erhöhter Spannungswert
U_N Neutralwert der Spannung
U_V vorgegebener Spannungsverlauf
I_R rampenförmiger Stromverlauf
I_MAX maximaler Stromwert
OZI detektierter Öffnungszeitpunkt
OPZ erwarteter Öffnungspositionszeitpunkt
OPZI detektierter Öffnungspositionszeitpunkt

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils (1) umfassend einen elektromagnetischen Aktuator (15) und eine von diesem angetriebene Ventilnadel (10), die in einer Schließposition ein Zumessen von Fluid unterbindet und außerhalb der Schließposition ein Zumessen von Fluid freigibt und eine Rückstellfeder (30), die mit der Ven¬ tilnadel (10) gekoppelt ist und eine Federkraft auf die Ventilnadel (10) überträgt, bei dem für einen Ansteuer¬ vorgang für das Zumessen von Fluid
- der elektromagnetische Aktuator (15) mit einem in einem Vergleich zu dem restlichen Ansteuervorgang erhöhten Spannungswert (U_B) beaufschlagt wird, bis ein vorgegebener maximaler Stromwert (I_MAX) erreicht ist,
- an den elektromagnetische Aktuator (15) nach Erreichen eines vorgegebenen erwarteten Öffnungszeitpunkts, in dem die Ventilnadel (10) voraussichtlich ihre Schließposition verlässt, ein vorgegebener Spannungsverlauf (U_V) angelegt wird, bis zum Erreichen eines vorgegebenen erwarteten
Öffnungspositionszeitpunkts (OPZ) , in dem die Ventilnadel (10) voraussichtlich eine vorgegebene Öffnungsposition erreicht,
- ein detektierter Öffnungspositionszeitpunkt (OPZI) ermittelt wird, in dem die Ventilnadel (10) die vorgegebene Öffnungsposition erreicht,
- abhängig von dem detektierten Öffnungspositionszeitpunkt (OPZI) der vorgegebene Spannungsverlauf (U_V) für einen weiteren Ansteuervorgang angepasst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei der vorgegebene Spannungsverlauf (U_V) derart vorgegeben ist, dass der vorgegebene Spannungsverlauf (U_V) dazu beiträgt, dass eine Magnetkraft, auf die Ventilnadel (10) übertragen wird, die entgegen der Federkraft gerichtet ist und deren Betrag in etwa dem Betrag der Federkraft entspricht .
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem nach Erreichen des vorgegebenen maximalen
Stromwerts (I_MAX) bis zum Erreichen des erwarteten Öffnungszeitpunkts der elektromagnetische Aktuator (15) mit einem Neutralwert (U_N) der Spannung beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem nach Erreichen des erwarteten Öffnungsposi- tionszeitpunkts (OPZ) ein vorgegebener rampenförmiger Stromverlauf (I_R) mit einer positiven Steigung an den elektromagnetischen Aktuator (15) angelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein detektierter Öffnungszeitpunkt (OZI) ermittelt wird und abhängig von dem detektierten Öffnungszeitpunkt (OZI) der vorgegebene maximale Stromwert (I_MAX) für einen weiteren Ansteuervorgang angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einspritzventil (1) einen Anker (20) aufweist, der mit der Ventilnadel (10) koppelbar ist und einen Polkörper (23), der mit einem Gehäuse (3) des Einspritzventils (1) fest gekoppelt ist, bei dem ein Anschlagwert ermittelt wird, der repräsentativ ist für eine Anschlagkraft des Ankers (20) auf dem Polkörper (23) in dem detektierten Öffnungspo- sitionszeitpunkts (OPZI) und abhängig von dem Anschlagwert der vorgegebene Spannungsverlauf (U_V) für den weiteren Ansteuervorgang angepasst wird. Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils (1), wobe die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.
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