Der Dieselmotor mit Direkteinspritzung ist die Ver- brennungskraftmaschine mit dem höchsten thermodynamischen Wirkungsgrad. Hinsichtlich der Kraftstoffeinspritzung sind für verschiedene Motoren unterschiedliche Technologien im Einsatz. Besonders im NKW-Bereich haben sich Systeme mit Druckübersetzung zur Erzeugung von höheren Drücken durchge- setzt. Ein Beispiel für einen Kraftstoffinjektor mit Druck- übersetzung ist in der US-PS 5 460 329 (Sturman) beschrieben.

Dabei gelangt der Kraftstoff über ein als Schieberventil aus- gestaltetes elektromagnetisches Steuerventil zu einem Druck- verstärker im Injektor. Über die elektromagnetische Ansteue- rung des Steuerventils wird zu festgelegten Zeiten bzw. Kur- belwinkeln der Kraftstoff vom Druckverstarker unter hohen Druck gesetzt. Der unter hohen Druck gesetzte Kraftstoff be- wirkt dann auf die herkömmliche Art, daß die Ventilnadel des Injektors von ihrem Sitz abhebt und den Weg für den Kraft- stoff zu der Einspritzdüse des Injektors freigibt und der Kraftstoff in den Brennraum des Dieselmotors eingespritzt wird.

Das Steuerventil weist im Bereich der beiden Enden des Ventilschiebers je einen Elektromagneten auf, um hin-und hergeschaltet werden zu können, ohne daß elastische Rück- stellelemente erforderlich sind. Um das Steuerventil in einer definierten Stellung zu halten, muß jedoch immer einer der beiden Magneten mit Strom beaufschlagt bleiben, auch nachdem die gewünschte Stellung bereits erreicht ist.

Deshalb hat Sturman das elektromagnetische Steuerven- til so weiterentwickelt, wie es in der eingangs genannten US- PS 5 640 987 beschrieben ist. Bei dieser Ausgestaltung beste- hen der Ventilschieber und das Gehäuse des Steuerventils aus geeigneten magnetischen Materialien, damit der Ventilschieber auch ohne Strom aufgrund der Hysterese des magnetischen Mate- rials des Schiebers und des Gehäuses in der jeweiligen End- stellung bleibt. Zum Umschalten braucht nur noch eine der beiden Magnetspulen kurz mit Strom beaufschlagt zu werden ; nach dem erfolgten Umschalten kann der Strom dann abgeschal- tet werden. Diese Art eines Steuerventils wird wegen seines bistabilen Verhaltens digitales Ventil genannt. Das Ventil kann als 2-, 3-oder 4-Wege-Ventil ausgeführt werden.

Unvermeidliche Fertigungstoleranzen und damit die zwangsläufig unterschiedlichen Paarungsspiele zwischen dem Ventilschieber und dem Ventilgehäuse an den Steuerventilen der einzelnen Injektoren einer Einspritzanlage für einen Mehrzylindermotor sowie Unterschiede in den Massen der Venti- le und Schwierigkeiten in der Ventileinstellung bewirken je- doch ein unterschiedliches Einspritzverhalten der einzelnen Injektoren an den verschiedenen Zylindern des Motors und in der Folge davon ein ungleichmäßiges Verhalten des Motors, insbesondere Rundlaufstörungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die ein- gangs genannte Anordnung und das eingangs genannte Verfahren so auszugestalten, daß die große Streuung der Injektoren im Einspritzverhalten verringert wird und der Motorlauf besser bzw. gleichmäßiger wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Anordnung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen und hinsichtlich des Verfahrens mit den im Patentanspruch 3 angegebenen Maßnahmen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen zu diesen Hauptan- sprüchen angeführt.

Die obige Aufgabe wird demnach erfindungsgemäß da- durch gelöst, daß, während eine der beiden Magnetspulen des Steuerventils zur Erzeugung einer magnetischen Kraft mit

Strom beaufschlagt wird, die andere Magnetspule des jeweili- gen Steuerventils als Sensor für eine Bewegung des Ventil- schiebers geschaltet wird. Da der Ventilschieber aus einem magnetischen Material besteht, ermöglichen es die magneti- schen und die Hystereseeigenschaften dieses Materials, daß eine Bewegung des Ventilschiebers während der Einwirkung und auch noch nach dem Abschalten des Steuerstroms für die eine Magnetspule im Sensor einen Strom oder eine Spannung indu- ziert. Die dadurch erhaltenen Informationen über das charak- teristische Ansprechverhalten des Steuerventils bei einer An- steuerung können im Rahmen einer intelligenten Regelung so verarbeitet werden, daß das Einspritzverhalten des jeweiligen Injektors dahingehend verbessert wird, daß Abweichungen von den einzelnen Sollwerten der Einspritzparameter verringert werden. Zum Beispiel kann eine längere Totzeit zwischen dem Beginn der Bestromung der Magnetspule und dem Beginn der Be- wegung des Ventilschiebers bei einem Steuerventil oder gene- rell ein verzögertes Schaltverhalten durch einen früheren Be- ginn der Bestromung oder eine andere Spannungsversorgung kom- pensiert werden.

Auch wenn im Betrieb zur Erhöhung der Schnelligkeit die beiden Elektromagnete parallel geschaltet werden, läßt sich das charakteristische Verhalten des Ventils aus wenigen Zyklen des Schaltspiels mit nur einem aktivierten Magneten innerhalb kurzer Zeit ausreichend genau bestimmen, um das Ist-Verhalten durch entsprechende Maßnahmen dem gewünschten Verhalten anzunähern.

Die erfindungsgemäße Anordnung bzw. das erfindungsge- mäße Verfahren hat den Vorteil, daß keine zusätzlichen Kompo- nenten am Injektor wie Hubgeber und dergleichen erforderlich sind. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich zum Beispiel relativ einfach durch eine geeignete Software in der vorhan- denen elektronischen Motorsteuerung ausführen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgen- den anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 den Schnitt durch ein Steuerventil, und

Fig. 2 den Steuerventilhub in Abhängigkeit von der Zeit bzw. dem Kurbelwinkel bei einer elektromagnetischen An- steuerung des Steuerventils der Fig. 1.

Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt schematisch eine Schnittansicht des aus der US-PS 5 640 987 bekannten Steuer- ventils. Ein solches Steuerventil wird dazu verwendet, den Fluß eines Fluids zum Druckverstärker eines Kraftstoffinjek- tors zeitlich zu steuern, um dadurch den Druck in einer Druckkammer im Injektor zu erhöhen, aus der der Kraftstoff dann über die Einspritzdüse in die Brennkammer des Verbren- nungsmotors eingespritzt wird. Das Steuerventil kann als 2-, 3-oder 4-Wege-Ventil ausgeführt werden.

Das in der Fig. 1 der Zeichnung gezeigte Steuerventil 10 weist ein Gehäuse 12 mit einer ersten Öffnung 14 und einer zweiten Öffnung 16 auf. Die Öffnungen 14,16 münden in eine Ventilkammer 18 im Gehäuse 12. Über die Öffnung 14 wird der Kraftstoff von einem Kraftstoffspeicher zugeführt. Die Off- nung 16 stellt die Verbindung zum Druckverstärker des Injek- tors her.

In die Ventilkammer 18 ist axial beweglich ein Ven- tilschieber 20 mit einer umlaufenden Nut 22 eingesetzt. Der Ventilschieber 20 kann sich zwischen einer linken Endstel- lung, die in der Fig. 1 dargestellt ist, und einer rechten Endstellung (nicht gezeigt) hin und her bewegen. Um eine Dämpfung der Bewegung des Ventilschiebers 20 zu verhindern, weist das Gehäuse 12 eine erste Leckageöffnung 17 und eine zweite Leckageöffnung 19 auf, die jeweils in einer Stirnseite der Ventilkammer 18 enden und drucklos gehalten werden.

Die Nut 22 liegt den beiden Öffnungen 14,16 weiter- hin derart gegenüber, daß die von der seitlichen Begrenzung der Nut 22 gebildete Steuerkante 24 in der linken Endstellung des Ventilschiebers 20 die Fluidverbindung zwischen den Off- nungen 14,16 blockiert, während in der anderen, rechten End- stellung des Ventilschiebers 20 die Fluidverbindung herge- stellt wird. Die in der Zeichnung linke Endstellung des Ven- tilschiebers 20 ist somit die Geschlossenstellung und die ge-

genüberliegende rechte Endstellung des Ventilschiebers 20 die Offenstellung des Steuerventils 10.

Das Steuerventil 10 umfaßt des weiteren eine erste Magnetspule 30 und eine davon räumlich getrennte zweite Ma- gnetspule 32. Das heißt, daß im Bereich der beiden axialen Enden des Ventilschiebers 20 im Gehäuse 12 des Steuerventils 10 je eine Magnetspule 30,32 zur Erzeugung magnetischer Kräfte für eine Bewegung des Ventilschiebers 20 vorgesehen ist. Die erste Magnetspule 30 ist in der Darstellung der Fig.

1 der Zeichnung an der rechten Seite der Ventilkammer 18 an- geordnet und kann den Ventilschieber 20 in die rechte End- stellung (die Offenstellung) bewegen, während die zweite Ma- gnetspule 32 an der linken Seite der Ventilkammer 18 ange- bracht und dafür vorgesehen ist, den Ventilschieber 20 in die linke Endstellung (die Geschlossenstellung) zu bringen. Die Zuleitungen 34 zu den Magnetspulen 30,32 sind mit einer elektrischen Steuerschaltung (nicht gezeigt) verbunden.

Um das Steuerventil 10 zu öffnen, damit ein Fluid, d. h. der Kraftstoff von der ersten Öffnung 14 zur zweiten Öffnung 16 und damit vom Speicher zum DruckverstLrker im Kraftstoffinjektor fließen kann, wird die erste Magnetspule 30 von der elektrischen Steuerschaltung mit einem Steuerstrom beaufschlagt. Nachdem der Ventilschieber 20 aufgrund der da- durch auf ihn einwirkenden magnetischen Kraft die rechte End- stellung erreicht hat, wird der Strom für die erste Magnet- spule 30 wieder abgeschaltet. Der Ventilschieber 20 und das Gehäuse 12 des Steuerventils 10 bestehen aus geeigneten ma- gnetischen Materialien, so daß der Ventilschieber 20 auch oh- ne Strom in der ersten Magnetspule 30 aufgrund der magneti- schen Hysterese in der rechten Endstellung, der Offenstel- lung, bleibt.

Das Steuerventil 10 wird wieder dadurch geschlossen, daß die zweite Magnetspule 32 für eine bestimmte Zeit mit ei- nem Steuerstrom beaufschlagt wird, so daß auf den Ventil- schieber 20 eine magnetische Kraft wirkt, die ihn in die lin- ke Geschlossenstellung bringt.

Erfindungsgemäß wird nun während einer elektrischen Ansteuerung einer der beiden Magnetspulen 30,32 mit einem Steuerstrom die jeweils andere Magnetspule 32,30 als Sensor geschaltet und der durch eine Bewegung des Ventilschiebers 20, der aus einem magnetischen Material ist, im Sensor indu- zierte Strom (bzw. die induzierte Spannung) in der Steuer- schaltung erfaßt und zur Bestimmung des Ansprechverhaltens des jeweiligen Steuerventils 10 ausgewertet. Das heißt, daß, während der ersten Magnetspule 30 ein Steuerstrom zugeführt wird, die zweite Magnetspule 32 als Sensor für eine Bewegung des Ventilschiebers 20 geschaltet und verwendet und an der zweiten Magnetspule 32 der von einer Bewegung des Ventil- schiebers 20 induzierte Strom (bzw. die induzierte Spannung) erfaßt wird. Gleichermaßen wird, wenn der zweiten Magnetspule 32 ein Steuerstrom zugeführt wird, die erste Magnetspule 30 als Sensor verwendet und geschaltet. Auf diese Art und Weise können in Korrelation zueinander folgende Informationen ge- wonnen werden : -Zeitliche Abhängigkeit des Stroms durch die jeweils bestromte Magnetspule ; -zeitliche Abhängigkeit der davon bewirkten Bewegung des Ventilschiebers 20 ; und -Zeitpunkt des Erreichens der jeweiligen Endstellung des Ventilschiebers 20.

Die Fig. 2 der Zeichnung zeigt schematisch und bei- spielhaft in ihrem oberen Teil idealisiert den zeitlichen Verlauf des der ersten Magnetspule 30 zugeführten Steuer- stroms (ausgezogene Linie) und den zeitlichen Verlauf des der zweiten Magnetspule 32 zugeführten Steuerstroms (gestrichelte Linie). Der tatsächliche Stromverlauf weicht von dem zur Ver- einfachung der Erlauterung dargestellten idealen Verlauf ab und kann, wie oben angegeben, zur Bestimmung des charakteri- stischen Ansprechverhaltens des Steuerventils herangezogen werden.

In ihrem unteren Teil zeigt die Fig. 2 der Zeichnung in der zeitlichen Korrelation zum oberen Teil den Ventilhub des Ventilschiebers 20.

Zum Zeitpunkt ti wird, um das Steuerventil 10 aus seiner normalerweise geschlossenen Stellung zu öffnen, von der Steuerschaltung mit der Bestromung der ersten Magnetspule 30 begonnen. Daraufhin beginnt mit einer gewissen Verzögerung zum Zeitpunkt t2 der Ventilschieber 20, sich in Richtung zur rechten Endstellung, der Offenstellung, zu bewegen. Dieser Bewegungsbeginn wird von der zu dieser Zeit als Sensor ge- schalteten zweiten Magnetspule 32 aufgrund des in der zweiten Magnetspule 32 induzierten Stroms bzw. der induzierten Span- nung erfaßt. Wenn der Ventilschieber 20 an seiner rechten Endstellung (der Offenstellung) in Anschlag geht und sich deshalb nicht mehr weiter bewegt, induziert er auch keinen Strom bzw. keine Spannung mehr in der zweiten Magnetspule 32.

Daraus ergibt sich exakt der Zeitpunkt t3, in dem der Ventil- schieber 20 in seiner rechten Endstellung zur Anlage kommt.

Als Folge davon kann unmittelbar danach zum Zeitpunkt t4 der Strom für die erste Magnetspule 30 abgeschaltet werden.

Um das Steuerventil 10 wieder zu schließen, wird ab dem Zeitpunkt t5 der zweiten Magnetspule 32 von der Steuer- schaltung Strom zugeführt, während die erste Magnetspule 30 als Sensor geschaltet wird. Die erste Magnetspule 30 erfaßt dann den Zeitpunkt t6 des Beginns der Bewegung des Ventil- schiebers 20 nach links in Richtung linke (geschlossene) End- stellung sowie den Zeitpunkt t7, wenn der Ventilschieber 20 in der linken (geschlossenen) Endstellung zur Anlage kommt.

Zum Zeitpunkt t8 wird daraufhin die Bestromung der zweiten Magnetspule 32 beendet.

Der Zeitpunkt t2 legt den Einspritzbeginn fest, und die Zeitspanne von t2 bis t7 bestimmt im wesentlichen die Einspritzdauer des Injektors. Die Verzögerungszeit t2-tl zwi- schen dem Beginn der Bestromung des ersten Magnetventils 30 zum Öffnen den Ventils und dem tatsächlichen Öffnen sowie die Abschaltzeit t7-ts zwischen dem Beginn der Bestromung des zweiten Magnetventils 32 zum Abschalten des Ventils und dem tatsächlichen Abschalten beeinflussen damit die wichtigsten Einspritzparameter des Injektors. Da sich mit der vorliegen- den Anordnung und dem vorliegenden Verfahren die Zeitpunkte

ti bis t8 an jedem Injektor exakt erfassen lassen, können die Verzögerungszeiten t2-tl und die Abschaltzeiten t7-t5 bei der elektrischen Ansteuerung jedes einzelnen Injektors am Motor zum Beispiel durch geeignetes Festlegen der Zeitpunkte t, und t5 im Verhältnis zum Kurbelwinkel berücksichtigt werden, so daß Abweichungen vom Soll-oder Mittelwert genau kompensiert werden können.

Alternativ oder zusätzlich kann zur Kompensation von Abweichungen natürlich auch die Stromstärke und/oder die Spannung des Steuerstromes und dergleichen verändert werden.

Die Zeitpunkte t, bis t8 entsprechen jeweils einem bestimmen Kurbelwinkel des Motors ; die Angabe der Zeitpunkte kann deshalb bei der Erfassung der Drehzahl auch durch eine Angabe des jeweiligen Kurbelwinkels ersetzt werden.

Die vorliegende Anordnung und das vorliegende Verfah- ren können auch dann angewendet werden, wenn beide Magnetspu- len 30,32 zur Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit im allge- meinen parallel betrieben werden. Zur Festlegung der Zeit- punkte t, bis t8 sind dann separat nur einige wenige Zyklen mit jeweils nur einem aktiv angesteuerten Magneten zu durch- fahren, während der andere Magnet wie beschrieben als Sensor verwendet wird. Damit läßt sich das Ist-Verhalten des jewei- ligen Steuerventils ausreichend genau identifizieren, um es über eine Einstellung zum Beispiel des Beginns der Bestromung und/oder der Stärke des Steuerstromes an das Soll-Verhalten anpassen zu können.