DE102004052690B4

DE102004052690B4 - Treiber- und Auswerteeinrichtung für ein Einspritzventil,Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Einspritzventils und Computerprogramm

Info

Publication number: DE102004052690B4
Application number: DE200410052690
Authority: DE
Inventors: Gabriel Marzahn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2024-10-30
Also published as: DE102004052690A1

Abstract

Treiber- und Auswerteeinrichtung für ein Einspritzventil mit einem Piezo-Stellantrieb, mit einem Steuerraum (30), dessen Druck abhängig von dem Piezo-Stellantrieb beeinflussbar ist, und mit einer Düsennadel (24), deren Position abhängig von dem Druck in dem Steuerraum (30) einstellbar ist und die in einer Schließposition (CL) einen Fluidfluss durch ein Einspritzloch (28) unterbindet, wobei die Treiber- und Auswerteeinrichtung umfasst:
– eine Treiberschaltungsanordnung für den Piezo-Stellantrieb mit einem Ausgangsfilter (58), das eine kapazitive Kopplung zu einem Bezugspotential (GND) umfasst, mit einem Schaltelement (SE), das eine Diode (D) hat, die leitend ist, wenn eine Potentialdifferenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Schaltelements (SE) positiv ist, und das parallel dazu einen Schalter (SW) hat, der ausgebildet ist zum Herstellen und Aufheben einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Eingang und dem Ausgang, die unabhängig ist von der Potentialdifferenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang, wobei das Schaltelement (SE) mit seinem Eingang elektrisch gekoppelt ist...

Description

Die Erfindung betrifft eine Treiber- und Auswerteeinrichtung für ein Einspritzventil, insbesondere eines Einspritzventils zum Zumessen von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine. Sie betrifft ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Einspritzventils. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm.
Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoff-Emissionen von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, machen es erforderlich diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch die die Schadstoff-Emissionen gesenkt werden. Ein Ansatzpunkt hierbei ist, die während des Verbrennungsprozesses des Luft/Kraftstoff-Gemisches erzeugten Schadstoff-Emissionen zu senken. Insbesondere die Bildung von Ruß ist stark abhängig von der Aufbereitung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine. Um eine sehr gute Gemischaufbereitung zu erreichen, wird Kraftstoff zunehmend unter sehr hohem Druck zugemessen. Im Falle von Diesel-Brennkraftmaschinen betragen die Kraftstoffdrücke bis zu 2000 bar. Für derartige Anwendungen setzen sich zunehmend Einspritzventile durch mit einem Piezo-Aktuator als Stellantrieb. Piezo-Aktuatoren zeichnen sich aus durch sehr kurze Ansprechzeiten. Derartige Einspritzventile sind so gegebenenfalls geeignet mehrfach innerhalb eines Arbeitszyklusses eines Zylinders der Brennkraftmaschine Kraftstoff zuzumessen.
Eine besonders gute Gemischaufbereitung lässt sich erreichen, wenn vor einer Haupteinspritzung eine oder mehrere Voreinspritzungen erfolgen, die auch als Piloteinspritzung bezeichnet werden, wobei für die einzelne Voreinspritzung gegebenenfalls eine sehr geringe Kraftstoffmasse zugemessen werden soll. Ein präzises Ansteuern des Einspritzventils ist insbesondere für diese Fälle sehr wichtig.

Aus der DE 199 30 309 C2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Einspritzventils bekannt mit einem Piezo-Aktuator und mit einer Steuerkammer, deren Druck auf eine Düsennadel zum Öffnen und Schließen von Einspritzlöchern wirkt. Ferner steht ein Steuerventil in Verbindung mit der Steuerkammer, das von dem Piezo-Aktuator betätigt wird. Nach einer Aufladung des Piezo-Aktuators wird die an ihm abfallende Spannung erfasst. Eine Nadelöffnungszeit wird ermittelt abhängig von den Zeitpunkten, an denen der Spannungsabfall einen vorgegebenen ersten Wert beziehungsweise einen vorgegebenen zweiten Wert einnimmt.

Aus der DE 100 24 662 A1 ist ein Verfahren zum Steuern eines Einspritzventils und eine Steuerschaltung für ein Einspritzventil bekannt. Das Einspritzventil hat einen Aktor, der mit einem Stellglied in Wirkverbindung steht, mit dem der Druck in einem Steuerraum beeinflussbar ist. Eine Düsennadel ist vorgesehen, die in Wirkverbindung mit dem Druck in dem Steuerraum steht. Die Düsennadel ist abhängig von dem Druck in dem Steuerraum in verschiedene Positionen bewegbar, in denen unterschiedliche Einspritzzustände des Einspritzventils einstellbar sind. Der Aktor ist als piezoelektrischer Aktor ausgebildet. Die an dem piezoelektrischen Aktor abfallende Spannung wird als Detektionssignal erfasst, wenn eine Änderung der Spannung auftritt. Der piezoelektrische Aktor dient da durch zeitweise als Sensor. Das Detektionssignal dient dann als Information für das Festlegen eines Einspritzzeitpunktes.

Aus der WO 01/63121 A1 ist ein Verfahren zum Erkennen von Einspritzereignissen eines Einspritzventils mit einem piezoelektrischen Aktuator bekannt. Das Einspritzventil umfasst einen Injektorkörper mit einer Steuerkammer, der ein Steuerventil zugeordnet ist, das den Kraftstoffdruck in der Steuerkammer steuert. Der piezoelektrische Aktuator wirkt auf das Steuerventil ein. Der piezoelektrische Aktuator wird mit einer Spannung beaufschlagt derart, dass der daraus resultierende Hub des piezoelektrischen Aktuators das Steuerventil betätigt. Ein axiales Wegbewegen einer Düsennadel von einem Ventilsitz wird abhängig von einem Anstieg des Spannungsabfalls an dem piezoelektrischen Aktuator erkannt. Ein Beenden der Bewegung der Düsennadel wird anhand eines abrupten Abfalls der Spannung an dem piezoelektrischen Aktuator erkannt.

Aus der DE 102 56 456 A1 ist eine Treiberschaltung zur elektrischen Ansteuerung piezoelektrischer Aktoren von Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine bekannt. Ein Aktor ist in Reihe mit einem Auswahlschalter und einem Widerstand geschaltet, wobei der Auswahlschalter aus einer Parallelschaltung aus einem Schaltelement und einer Diode besteht. Der Auswahlschalter ermöglicht es, einen der Aktoren für einen Lade- beziehungsweise Entladevorgang auszuwählen, in dem der jeweilige Schalter durchschaltet, während die entsprechenden Schalter für die anderen Aktoren trennen. Die Stromversorgung der Treiberschaltung erfolgt durch einen Spannungswandler, der ausgangsseitig durch einen Kondensator gepuffert ist. Zwischen dem Aktor und dem Spannungswandler ist ein Transformator angeordnet. Eine Sekundärwicklung des Transformators ist mit dem Aktor verbunden. Die Sekundärwicklung des Transforma tors ist in Reihe mit zwei parallelen Schaltungszweigen geschaltet, wobei der eine Schaltungszweig aus einer Reihenschaltung mit einer Diode und einem Widerstand besteht, der den Strom während eines Ladevorgangs führt, während der andere Schaltungszweig durch eine Reihenschaltung aus einem Entladeschalter und einem Widerstand gebildet ist und den Strom während des Entladens des Aktors führt. Ferner ist elektrisch parallel zu der Sekundärwicklung des Transformators ein Kondensator geschaltet.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Treiber- und Auswerteeinrichtung für ein Einspritzventil zu schaffen, die ein präzises Steuern des Einspritzventils ermöglicht. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Einspritzventils zu schaffen, das bzw. die ein präzises Steuern des Einspritzventils ermöglicht. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung, ein Computerprogramm zu schaffen, bei dessen Ausführung ein präzises Steuern des Einspritzventils ermöglicht ist.

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 eine Treiber- und Auswerteeinrichtung für ein Einspritzventil mit einem Piezo-Stellantrieb, mit einem Steuerraum, dessen Druck abhängig von dem Piezo-Stellantrieb beeinflussbar ist, und mit einer Düsennadel, deren Position abhängig von dem Druck in dem Steuerraum einstellbar ist, und die in einer Schließposition in Anlage ist mit einer Sitzfläche eines Düsenkörpers und in der Schließposition einen Fluidfluss durch ein Einspritzloch unterbindet. Die Treiber- und Auswerteeinrichtung umfasst eine Treiberschaltungsanordnung für den Piezo-Stellantrieb mit einem Ausgangsfilter, das eine kapazitive Kopplung zu einem Bezugspotential umfasst, mit einem Schaltelement, das eine Diode hat, die leitend ist, wenn eine Potentialdifferenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Schaltelements positiv ist. Das Schaltelement hat parallel dazu einen Schalter, der ausgebildet ist zum Herstellen und Aufheben einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Eingang und dem Ausgang, die unabhängig ist von der Potentialdifferenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang. Das Schaltelement ist mit seinem Eingang elektrisch gekoppelt mit einem Ausgang des Ausgangsfilters und es ist elektrisch koppelbar mit dem Piezo-Stellantrieb an seiner elektrisch dem Bezugspotential abgewandten Elektrode. Ferner umfasst die Treiber- und Auswerteeinrichtung eine Strommesseinheit zum Erfassen eines Stroms von einer elektrisch dem Bezugspotential zugewandten Elektrode hin zu einem Bezugspotential-Anschluss.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass die Treiber- und Auswerteeinrichtung durch das Vorsehen des Schaltelements geeignet ist zum einfachen präzisen Erkennen eines Beginnes und eines Endes einer Bewegung der Düsennadel anhand des erfassten Stroms.

Die Erfindung zeichnet sich ferner aus durch ein Verfahren, eine entsprechende Vorrichtung und ein entsprechendes Computerprogramm zum Steuern eines Einspritzventils mit der Treiber- und Auswerteeinrichtung. Ein Ladevorgang des Piezo-Stellantrieb wird durchgeführt. Spätestens zum Abschluss des Ladevorgangs wird der Schalter so angesteuert, dass die von der Potentialdiffernz unabhängige elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Schaltelements aufgehoben wird. Ein Verlauf des Stroms wird durch die Strommesseinheit erfasst nach Abschluss des Ladevorgangs und vor Beginn eines Entladevorgangs. Unter dem Ladevorgang wird das Zuführen von elektrischer Energie zu dem Piezo-Stellantrieb verstanden. Unter dem Entladevorgang wird das Abführen von elektrischer Energie von dem Piezo-Stellantrieb verstanden.

Der Verlauf des erfassten Stroms wird daraufhin untersucht, zu welchen Zeitpunkt jeweils ausgehend von einem Zeitpunkt, an dem annähernd kein Strom fließt, hin in negativer Zeitrichtung, der Strom einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet und dieser Zeitpunkt dann einem ersten Zeitpunkt zugeordnet wird. Abhängig von dem ersten Zeitpunkt wird ein Stellsignal zum Ansteuern des Piezo-Aktuators ermittelt. Die Erfindung nutzt so die überraschende Erkenntnis, dass der erste Zeitpunkt repräsentativ ist für einen Beginn des Bewegens der Düsennadel aus ihrer Schließposition heraus. Der erste Zeitpunkt ist somit auch repräsentativ für einen Leerhub des Piezo-Stellantriebs oder auch für einen Einspritzbeginnzeitpunkt des Einspritzventils.

Gemäß eines weiteren Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein entsprechendes Verfahren, eine entsprechende Vorrichtung und ein entsprechendes Computerprogramm, bei dem bzw. der der Verlauf des erfassten Stroms daraufhin unter sucht wird, zu welchem Zeitpunkt, jeweils ausgehend von einem Zeitpunkt, an dem annähernd kein Strom fließt, hin in positiver Zeitrichtung, der Strom einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet und dieser Zeitpunkt dann einem zweiten Zeitpunkt zugeordnet wird. Abhängig von dem zweiten Zeitpunkt wird ein Stellsignal zum Ansteuern des Piezo-Stellantriebs ermittelt.

Diesem Aspekt der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der zweite Zeitpunkt repräsentativ ist für ein Ende des Bewegens der Düsennadel aus ihrer Schließposition heraus und mithin repräsentativ ist für eine Offenposition, die sich an einem Anschlag für die Düsennadel in dem Steuerraum befindet. Der zweite Zeitpunkt ist somit auch repräsentativ für den Leerhub des Piezo-Stellantrieb und den Einspritzbeginnzeitpunkt. Bevorzugt ist in diesem Zusammenhang auch ein Druck in einem Hochdruckspeicher zu berücksichtigen.

Es können auch der erste und der zweite Zeitpunkt ermittelt werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Schwellenwert für den Strom abhängig von einem Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffspeicher ermittelt, der dem Einspritzventil zugeordnet ist. Auf diese Weise können sowohl der erste als auch der zweite Zeitpunkt besonders präzise ermittelt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Spannungsmesseinheit zum Erfassen einer Potentialdifferenz zwischen den Elektroden des Piezo-Aktuators vorgesehen. Ein für den Beginn oder das Ende der Bewegung der Düsennadel repräsentativer Zeitpunkt wird abhängig von einem zeitlichen Verlauf der durch die Spannungsmesseinheit erfassten Potentialdifferenz ermittelt, wenn der Kraftstoffdruck höher ist als ein vorgegebener weiterer Schwellenwert. Das Stellsignal für den Piezo-Stellantrieb wird dann abhängig von dem Zeitpunkt ermittelt, der abhängig von dem zeitlichen Verlauf der Potentialdifferenz ermittelt wird. Ansonsten wird das Stellsignal abhängig von dem ersten oder zweiten Zeitpunkt ermittelt.

Dies hat den Vorteil, dass über den gesamten Betriebsbereich des Kraftstoffdrucks ein sehr genaues Steuern des Einspritzventils möglich ist. Es wird so ferner die Erkenntnis genutzt, dass unterhalb des geeignet gewählten weiteren Schwellenwertes der abhängig von der erfassten Potentialdifferenz ermittelte Zeitpunkt wenig repräsentativ wäre für den tatsächlichen Beginn oder das tatsächliche Ende der Bewegung der Düsennadel.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 ein Einspritzventil mit einer Steuervorrichtung,
2 eine detaillierte Darstellung der Steuervorrichtung gemäß 1,
3 ein Ablaufdiagramm eines Programms, das in der Steuervorrichtung abgearbeitet wird,
4 ein erster zeitlicher Verlauf eines Stroms und
5 ein zweiter zeitlicher Verlauf des Stroms.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Ein Einspritzventil (1) hat ein Injektorgehäuse 1 mit einer Ausnehmung, in die ein Piezo-Aktuator 4, also ein Piezo-Stellantrieb, eingesetzt ist, der mit einem Übertrager 6 gekoppelt ist. Der Übertrager 6 ist in einem Leckageraum 8 angeordnet. Ein Schaltventil 10, das bevorzugt als Servoventil ausgebildet ist, ist so angeordnet, dass es abhängig von seiner Schaltstellung ein Leckagefluid, das in dieser Ausführungsform bevorzugt der Kraftstoff ist, absteuert. Das Schaltventil ist über den Übertrager 6 mit dem Piezo-Aktuator 4 gekoppelt und wird von ihm angetrieben, das heißt die Schaltstellung des Schaltventils 10 wird mittels des Piezo-Aktuators 4 eingestellt. Gegebenenfalls kann der Piezo-Aktuator 4 auch ohne Zwischenschaltung des Übertragers 6 auf das Schaltventils 10 einwirken. Das Schaltventil 10 ist in einer Ventilplatte 12 angeordnet. Es umfasst ein Ventilglied, dessen Position mittels des Piezo-Aktuators 4 einstellbar ist und das in einer Schaltstellung in Anlage ist mit der Ventilplatte und so das Absteuern von Kraftstoff in den Leckageraum verhindert. In einer weiteren Schaltstellung ist es beabstandet zu einer Wandung der Ventilplatte 12 und ermöglicht so das Absteuern des Kraftstoffs in den Leckageraum 8. Der Piezo-Aktuator umfasst einen Stapel 60 von Piezoelementen. Der Stapel 60 der Piezoelemente umfasst zum Beispiel etwa 200 Piezoelemente, die aufeinander geschichtet sind. Der Stapel 60 der Piezoelemente ist bevorzugt von einer Rohrfeder umgeben, die den Stapel 60 der Piezoelemente zwischen den Übertrager 6 und einem Abschlusselement einspannt.
Das Einspritzventil umfasst ferner einen Nadelführungskörper 14 und einen Düsenkörper 16. Die Ventilplatte 12, der Nadel führungskörper 14 und der Düsenkörper 16 bilden eine Düsenbaugruppe, die mittels einer Düsenspannmutter 18 an dem Injektorgehäuse 1 befestigt ist.
Der Nadelführungskörper 14 hat eine Ausnehmung, die als Ausnehmung des Düsenkörpers 16 in dem Düsenkörper 16 fortgesetzt ist und in der eine Düsennadel 24 angeordnet ist. Die Düsennadel 24 ist in dem Nadelführungskörper 14 geführt. Eine Düsenfeder 26 spannt die Düsennadel 24 in eine Schließposition vor, in der sie einen Kraftstofffluss durch ein Einspritzloch 28 unterbindet.
An dem axialen Ende der Düsennadel 24, das hingewandt ist zu der Ventilplatte 12, ist ein Steuerraum 30 ausgebildet, der über eine Zulaufdrossel 31 mit einer Hochdruckbohrung 32 hydraulisch gekoppelt ist. Befindet sich das Schaltventil 10 in seiner Schließposition, so ist der Steuerraum 30 hydraulisch entkoppelt von dem Leckageraum 8. Dies hat zur Folge, dass sich nach einem Schließen des Schaltventils 10 der Druck in dem Steuerraum 30 im wesentlichen dem Druck in der Hochdruckbohrung 32 angleicht. Die Hochdruckbohrung 32 ist beim Einsatz des Einspritzventils in einer Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher hydraulisch gekoppelt und wird so mit Kraftstoff unter einem Druck von beispielsweise bis zu 2000 bar versorgt.
Über den Steuerraum 30 wird aufgrund des Fluiddrucks in dem Steuerraum 30 auf eine Stirnfläche der Düsennadel 24 eine Kraft in Schließrichtung der Düsennadel 24 ausgeübt. Die Düsennadel 24 weist ferner axial beabstandet zu ihrer Stirnfläche einen Absatz auf, der mit Fluid, das durch die Hochdruckbohrung 32 strömt, derart beaufschlagt wird, dass eine öffnend wirkende Kraft auf die Düsennadel 24 wirkt, also entge gen der Schließrichtung. In ihrer Schließposition unterbindet die Düsennadel 24 einen Kraftstofffluss durch die Einspritzdüse 28. Bewegt sich die Düsennadel 24 ausgehend von ihrer Schließposition hinein in den Steuerraum 30, so gibt sie den Kraftstofffluss durch die Einspritzdüse 28 frei, insbesondere in ihrer Offenposition, in der sie in Anlage mit dem Bereich der Wandung des Steuerraums 30 ist, der durch die Ventilplatte 12 gebildet wird.
Ob die Düsennadel 24 sich in ihrer Offensposition oder in ihrer Schließposition befindet hängt davon ab, ob die Kraft, die an dem Absatz der Düsennadel 24 durch den dort herrschenden Druck des Fluids hervorgerufen wird, größer oder kleiner ist als die Kraft, die durch die Düsenfeder 26 und den auf die Stirnfläche der Düsennadel 24 einwirkenden Druck hervorgerufen wird.
Befindet sich das Schaltventil 10 in seiner Offenposition, so strömt Fluid von dem Steuerraum 30 durch das Schaltventil 10 hinein in den Leckageraum 8. Bei geeigneter Dimensionierung der Zulaufdrossel sinkt dann der Druck in dem Steuerraum 30, was schließlich zu einer Bewegung der Düsennadel in ihre Offenposition führt. Der Druck des Fluids in dem Leckageraum 8 ist deutlich geringer als der Druck des Fluids in der Hochdruckbohrung.
Eine Steuervorrichtung 40 ist dem Einspritzventil zugeordnet. Die Steuervorrichtung 40 ist ausgebildet zum Erzeugen eines Stellsignals für den Piezo-Stellantrieb des Einspritzventils, der der Piezo-Aktuator 4 ist. Die Steuereinrichtung umfasst einen Computer, der geeignet ist, Computerprogramme abzuarbeiten und so das Einspritzventil zu steuern. Die Computerprogramme sind bevorzugt in einem Speicher des Computers ge speichert, werden beim Betrieb geladen und dann abgearbeitet. Sie können jedoch auch dem Computer über eine beliebige Datenschnittstelle zugeführt werden und ggf. dann in seinem Speicher gespeichert werden.
Das Stellsignal SG ist bevorzugt ein Stromsignal, das bevorzugt pulshöhenmoduliert ist. Ausgehend von einem Start eines Ladevorgangs LV wird bevorzugt eine vorgegebene Anzahl Pulse, so zum Beispiel 20, mit einer vorgegebenen zeitlichen Dauer und Periode erzeugt, bis der Ladevorgang abgeschlossen ist. Über die Höhe des jeweiligen Pulses wird die während des Ladevorgangs dem Piezo-Aktuator 4 zuzuführende elektrische Energie eingestellt. Die dem Piezo-Aktuator 4 während eines Ladevorgangs LV zuzuführende Energie wird abhängig von Betriebsparametern ermittelt. Die dem Piezo-Aktuator 4 zugeführte Energie beeinflusst dessen axialen Hub und somit auch den Verlauf des Drucks in dem Steuerraum 30.
Die Steuervorrichtung 40 ist ferner ausgebildet zum Durchführen eines Entladevorgangs des Piezo-Aktuators 4. Bevorzugt wird dazu eine vorgegebene Anzahl an Entladepulsen erzeugt, so z.B. 20, mit einer vorgegebenen zeitlichen Dauer und Periode. Über die Höhe der jeweiligen Entladepulse wird die während des Entladevorgangs dem Piezo-Aktuator 4 entnommene elektrische Energie eingestellt. Die dem Aktuator entnommene Energie beeinflusst dessen axiale Hub-Verringerung.
Die Steuervorrichtung umfasst eine Treiber- und Auswerteeinrichtung, die im Folgenden anhand der 2 näher erläutert ist. Eine Spannungsquelle 42, die bevorzugt eine Batterie ist, ist eingangsseitig an einen Spannungsverstärker 44 geführt. GND bezeichnet jeweils ein Bezugspotential.
Der Spannungsverstärker 44 ist ausgangsseitig elektrisch leitend mit einem ersten Knotenpunkt verbunden. Ein Kondensator 46 ist zwischen dem Bezugspotential und dem ersten Knotenpunkt 45 geschaltet. Ein Eingangsfilter 48 ist vorgesehen, das einerseits mit dem ersten Knotenpunkt 45 elektrisch leitend verbunden ist und andererseits an eine Primärwicklung 50 eines Transformators geführt ist. Die Primärwicklung 50 ist an ihrem anderen Wicklungsende mittels eines ersten Schalters 52 mit dem Bezugspotential GND elektrisch koppelbar.
Ferner ist eine Sekundärwicklung 54 des Transformators vorgesehen, die über einen zweiten Schalter 56 mit dem Bezugspotential GND koppelbar ist. An dem anderen Wicklungsende der Sekundärwicklung 54 ist sie elektrisch leitend mit einem Ausgangsfilter 58 verbunden. Das Ausgangsfilter 58 ist ausgangsseitig mit einem zweiten Knotenpunkt 59 elektrisch leitend verbunden.
Ein Schaltelement SE ist elektrisch leitend an seinem Eingang mit dem zweiten Knotenpunkt 59 verbunden. Das Schaltelement ist mit seinem Ausgang elektrisch leitend mit einem dritten Knotenpunkt 59' verbunden. Das Schaltelement SE hat einen Schalter SW, der ausgebildet ist zum Herstellen und Aufheben einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen seinem Eingang und seinem Ausgang, die unabhängig ist von einer Potentialdifferenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang. Es hat parallel dazu eine Diode D, die leitend ist, wenn die Potentialdifferenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang einen von der Diode abhängigen positiven Wert hat.
Der Schalter SW ist bevorzugt ein Halbleiter-Schalter, wie zum Beispiel ein Transistor. Bevorzugt ist das Schaltelement SE als ein Halbleiter-Leistungsschalter mit einer Substratdi ode ausgebildet, die die Funktion der Diode D übernimmt. Das Schaltelement SE ist mit seinem Eingang elektrisch gekoppelt mit dem zweiten Knotenpunkt 59 und somit mit dem Ausgang des Ausgangsfilters 58. Der Stapel 60 piezoelektrischer Elemente ist mit seiner elektrisch dem Bezugspotential GND abgewandten Elektrode elektrisch leitend mit dem dritten Knotenpunkt 59' verbunden. Er ist mit seiner elektrisch dem Bezugspotential GND zugewandte Elektrode elektrisch leitend mit einem dritten Schalter 64 verbunden, abhängig von dessen Schaltstellung eine elektrisch leitende Verbindung zu dem Bezugspotential GND über einen Strommesswiderstand 68 hergestellt werden kann.
Ferner ist ein weiterer Stapel 62 Piezoelemente vorgesehen, der einem weiteren Piezo-Aktuator zugeordnet ist. Der weitere Stapel 62 Piezoelemente ist über einen vierten Schalter 66 ebenfalls mit dem Bezugspotential GND koppelbar, wobei dann auch noch der Strommesswiderstand 68 zwischengeschaltet ist.
Ferner ist eine Spannungsmesseinheit 74 vorgesehen, welche eine Potentialdifferenz zwischen den Elektroden des Stapels 62 der Piezoelemente erfasst und diese erfasste Potentialdifferenz einer Steuereinheit 70 zuleitet.
Die Steuereinheit 70 erfasst die Spannung, die an dem Strommesswiderstand 68 abfällt, der auch als Shunt-Widerstand bezeichnet werden kann. Bevorzugt erfolgt dies differentiell, d.h. durch Abgriff der Spannung vor und nach dem Strommess-Widerstand. Sie erfasst so den jeweiligen Strom von der Elektrode des Stapels 60 oder des weiteren Stapels 62 der Piezoelemente, die elektrisch dem Bezugspotential GND zugewandt ist.
Die Steuereinheit 70 ist ferner ausgebildet zum Erzeugen von Steuersignalen zum Schalten der ersten bis fünften Schalter und des Schaltelements SE. Ein fünfter Schalter 72 ist mit dem zweiten Knotenpunkt 59 gekoppelt und ist andererseits hin zu dem Bezugspotential GND geführt. Abhängig von der Schaltstellung des fünften Schalters kann der zweite Knotenpunkt 59 mit dem Bezugspotential GND kurzgeschlossen werden.
Für einen Ladevorgang LV des Stapels 60 der Piezoelemente wird zunächst der erste Schalter 52 geschlossen, und somit die Primärwicklung 50 an ihrem einen Wicklungsende mit dem Bezugspotential GND verbunden. Dies hat dann ein Fließen eines elektrischen Stromes durch die Primärwicklung 50 hin zu dem Bezugspotential zur Folge. Wenn der Strom durch die Primärwicklung 50 einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat oder wenn eine vorgegebene Zeitdauer abgelaufen ist, wird der erste Schalter 52 in seine Offenstellung gesteuert, also hochohmig geschaltet. Dies hat dann auf der Sekundärseite des Transformators einen Stromfluss von dem Bezugspotential GND durch eine erste Diode 57 weiter durch die Sekundärwicklung 54, weiter durch das Ausgangsfilter 58 und hin zu dem ersten Stapel 60 der Piezoelemente zur Folge. In diesem Zustand ist der dritte Schalter 64 in seiner Schließstellung und der vierte Schalter 66 in seiner Offenstellung. Ferner ist die Diode D leitend. Auf diese Weise ist somit ein Ladepuls erzeugt worden. Bevorzugt werden während eines Ladevorgangs eine vorgebbare Anzahl an Ladepulsen erzeugt bevorzugt mit dem gleichen zeitlichen Abstand aufeinander. Die zuzuführende elektrische Energie wird bevorzugt durch Variieren der maximalen Stromhöhe während eines Ladepulses variiert.
Während des jeweiligen Ladepulses ist der fünfte Schalter 72 in seiner Offenstellung. Die Eingangs- und Ausgangsfilter 48, 58 sind bevorzugt als Tiefpass- oder Bandpassfilter ausgebildet. Das Ausgangsfilter umfasst bevorzugt zumindest eine kapazitive Kopplung zu dem Bezugspotential GND, bevorzugt umfasst dazu das Ausgangsfilter einen Kondensator. Ferner umfasst das Ausgangsfilter in seiner bevorzugten Ausführungsform auch eine Spule. Gegebenenfalls kann auf die Spule dann verzichtet werden, wenn die Zuleitung zu dem Stapel 60 der Piezoelemente bereits eine gewünschte Induktivität aufweist.
Während eines Entladevorgangs ELV werden mittels der Treiber- und Auswerteschaltungsanordnung eine vorgebbare Anzahl von Entladepulsen gesteuert. Zum Erzeugen eines Entladepulses ist bezogen auf den Stapel 60 der Piezoelemente der dritte Schalter 64 in seiner Schließstellung und der zweite Schalter 56 ist ebenfalls in seiner Schließstellung. Ferner ist der Schalter SW so angesteuert, dass die elektrische Verbindung zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Schaltelements SE hergestellt ist. Auf diese Weise wird die in dem Stapel 60 der Piezoelemente befindliche Ladung abgebaut durch einen Stromfluss von dem Stapel 60 über den dritten Knotenpunkt 59' durch den Schalter SW hin zu dem zweiten Knotenpunkt 59, durch das Ausgangsfilter 58, durch die Sekundärwicklung 54 und dann über den zweiten Schalter 56 hin zu dem Bezugspotential GND. Wenn der Strom durch die Sekundärwicklung 54 einen vorgegebenen Entladeschwellenwert erreicht hat oder eine vorgegebene Entladezeitdauer überschritten worden ist, wird der zweite Schalter 56 wieder in seine Offenstellung gesteuert.
Dies hat dann einen entsprechend entgegengerichteten Strom durch die Primärwicklung 50 zur Folge und zwar von dem Bezugspotential über eine zweite Diode 53 durch die Primärwicklung 50 des Transformators hin zu dem ersten Knotenpunkt 45.
Während des Entladevorgangs ist der fünfte Schalter 72 in seiner Offenstellung.
Auf diese Weise wird die in dem Stapel 60 gespeicherte elektrische Energie in den Kondensator 46 umgeladen. Die Entladepulse haben bevorzugt eine vorgegebene Zeitdauer und werden während des Entladevorgangs eine vorgegebene Anzahl mal erzeugt. Die während des Entladevorgangs aus dem Stapel 60 der Piezoelemente entnommene elektrische Energie wird bevorzugt durch die Höhe der Entladepulse beeinflusst. Die Entladepulse werden mit einem vorgegebenen zeitlichen Abstand zueinander erzeugt.
Wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist, so z.B. eine bestimmte Anzahl an Entladepulsen erzeugt worden sind, wird der fünfte Schalter 72, der auch als Schutzschalter bezeichnet werden kann, in seine Schließstellung gebracht und so der zweite Knotenpunkt 59 mit dem Bezugspotential GND elektrisch kurzgeschlossen. Dabei kann der Schutzschalter ein Mittel zur Strombegrenzung umfassen. Auf diese Weise wird dann die in dem Stapel 60 der Piezoelemente zu diesem Zeitpunkt noch verbleibende restliche elektrische Ladung dem Stapel 60 der Piezoelemente entzogen.
In der Steuereinheit 70 ist in einem Speicher ein Programm zum Steuern des Einspritzventils abgespeichert, das während des Betriebs des Einspritzventils geladen wird und in der Steuereinheit abgearbeitet wird. Die Steuereinheit 70 umfasst einen Computer. Das Programm, das anhand des Ablaufdiagramms der 3 dargestellt ist, ist ein Computerprogramm, das entsprechend codiert ist, um entsprechende Rechenoperationen und Ein-/Ausgangsoperationen in dem Computer durchzuführen.
Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Medium enthalten sein und beispielsweise erst beim Herstellen eines Fahrzeugs, in dem die Einspritzventile angeordnet sind, in dem Speicher der Steuereinheit 70 abgespeichert werden.
Das Programm wird in einem Schritt S1 gestartet und zwar bevorzugt zeitnah zu dem Beginn des jeweiligen Betriebs des Einspritzventils.
In einem Schritt 52 wird geprüft, ob ein Ladevorgang LV gesteuert werden soll. Ist dies nicht der Fall, so wird die Bearbeitung in dem Schritt S2 nach einer vorgebbaren Wartezeitdauer oder auch einem vorgebbaren Kurbelwinkelbereich erneut fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schrittes S2 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S4 der Schalter SW so angesteuert, dass er die elektrisch leitende Verbindung unterbricht, die unabhängig ist von der Potentialdifferenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang, dies wird als Schalter offen OP bezeichnet. Strom I kann dann von dem Ausgang des Ausgangsfilters 58 lediglich in der Durchgangsrichtung der Diode D des Schaltelements SE hin zu der Elektrode des Stapels 60 der Piezoelemente fließen, die dem Bezugspotential GND abgewandt ist.
Anschließend wird in einem Schritt S6 der bereits oben beschriebene Ladevorgang LV durchgeführt. Bevorzugt direkt im Anschluss an das Durchführen des Ladevorgangs LV wird in einem Schritt S8 ein Verlauf des Stroms von der elektrisch dem Bezugspotential GND zugewandten Elektrode hin zu dem Bezugspotential erfasst, also letztlich gegebenenfalls hin zu einem Anschluss, der wiederum mit dem Bezugspotential elektrisch leitend verbunden ist.
In einem Schritt S10 wird geprüft, ob der Entladevorgang ELV; wie er bereits oben beschrieben wurde, gestartet wird. Zusätzlich wird in dem Schritt S10 bevorzugt geprüft, ob eine Zeitdauer T seit dem Beenden des Ladevorgangs LV größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert der Zeitdauer T_THD. Ist eine der Bedingungen des Schrittes S10 erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S11 fortgesetzt. Anderenfalls wird die Bearbeitung erneut in dem Schritt S8 fortgesetzt. Der Schwellenwert T_THD der Zeitdauer ist bevorzugt so gewählt, dass bei seinem Überschreiten sicher die Düsennadel 24 ihre Offenposition erreicht hat.
In einem Schritt S11 wird der Schalter SW in eine Schließstellung gesteuert, in der die Schalteinheit SE in Richtung zu der Treiberschaltung elektrisch leitend ist.
In dem Schritt S12 wird ein Schwellenwert I_THD des Stroms I abhängig von einem Kraftstoffdruck FUP in einem Kraftstoffspeicher ermittelt. Dies erfolgt vorzugsweise mittels eines Kennfeldes und entsprechender Kennfeldinterpolation. Das Kennfeld ist bevorzugt vorab durch entsprechende Versuche oder Simulationen ermittelt. Der Kraftstoffspeicher ist bevorzugt ein Hochdruckspeicher, der auch als Common-Rail-Speicher bezeichnet wird.
In einem Schritt S14 wird dann ein erster Zeitpunkt t1 ermittelt, der repräsentativ ist für einen Beginn des Bewegens der Düsennadel 24 aus ihrer Schließposition heraus. Dies erfolgt durch das Untersuchen des in dem Schritt S8 erfassten Verlaufes I_V des Stroms I daraufhin, zu welchem Zeitpunkt, jeweils ausgehend von einem Zeitpunkt t_s, an dem annähernd kein Strom fließt, hin in negativer Zeitrichtung, der Strom den Schwellenwert I_THD überschreitet. Negative Zeitrichtung be deutet ein Zurückgehen in dem zeitlichen Verlauf des erfassten Stromes. Der Zeitpunkt t_s kann fest vorgegeben sein und durch Versuche vorab ermittelt sein. Er kann bevorzugt in etwa 400 μs beabstandet sein zu dem Zeitpunkt t_bely des Starts des Ladevorgangs LV.
In einem Schritt S16 wird der Verlauf I_V des Stroms daraufhin untersucht, zu welchen Zeitpunkt, jeweils ausgehend von dem Zeitpunkt t_s, zu dem annähernd kein Strom fließt und der der Zeitpunkt des Untersuchungsbeginns ist, hin in positiver Zeitrichtung, der Strom I den Schwellenwert I_THD des Stroms I überschreitet. Dieser Zeitpunkt wird dann einem zweiten Zeitpunkt t2 zugeordnet. Der zweite Zeitpunkt t2 ist repräsentativ für ein Ende des Bewegens der Düsennadel 24 aus ihrer Schließposition heraus und mithin für ein Erreichen Ihrer Offenposition.
Die Schritte S14 und S16 können auch alternativ durchgeführt werden. Im Anschluss an den Schritt S16 wird die Bearbeitung, gegebenenfalls nach der vorgegebenen Wartezeitdauer oder dem vorgegebenen Kurbelwellenwinkel, erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt.
Quasi parallel zu dem in den Schritten S2 bis S16 dargestellten Programmablauf wird in einem Schritt S18 ein Stellsignal SG zum Steuern des Piezo-Aktuators 4 erzeugt. Das Stellsignal SG kann beispielsweise die Pulshöhe der Pulse während des Ladevorgangs LV oder auch des Entladevorgangs ELV sein. Das Ermitteln des Stellsignals SG erfolgt neben der Berücksichtigung anderer Betriebsgrößen oder Parameter abhängig von dem ersten und/oder dem zweiten Zeitpunkt t1, t2. Die ersten und zweiten Zeitpunkte t1, t2 können in diesem Zusammenhang als Regelgrößen zum Einstellen eines gewünschten Einspritzbeginnzeitpunkts des Einspritzventils dienen.
Bevorzugt wird mittels der Spannungsmesseinheit 74 die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden des Piezo-Aktuators erfasst und abhängig davon in der Steuereinheit 70 ein für den Beginn oder das Ende des Bewegens der Düsennadel 24 repräsentative Zeitpunkt t_u ermittelt und zwar bevorzugt, wenn der Kraftstoffdruck FUP größer ist als ein Schwellenwert FUP THD des Kraftstoffdrucks FUP. Wenn der Kraftstoffdruck FUP höher ist als der vorgegebene Schwellenwert FUP THD des Kraftstoffdrucks FUP erfolgt das Ermitteln des Stellsignals SG bevorzugt abhängig von dem so ermittelten Zeitpunkt t_U anstatt abhängig von den ersten oder zweiten Zeitpunkten t1, t2. Es kann jedoch auch beispielsweise im gesamten Betriebsbereich oder in einem Teil des Betriebsbereichs sowohl der für den Beginn oder das Ende des Bewegens der Düsennadel 24 repräsentative Zeitpunkt t_u ermittelt als auch die ersten oder zweiten Zeitpunkte t1, t2 ermittelt werden. Entsprechend kann dann auch das Stellsignal SG abhängig von Zeitpunkten t1 oder t2 und t_u erfolgen.
In 4 ist der zeitliche Verlauf des Stroms I_V für einen Fall dargestellt, in dem der Schalter SW ständig die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Schaltelements SE herstellt. t_blv bezeichnet einen Zeitpunkt des Starts des Ladevorgangs LV. t_enly bezeichnet einen Zeitpunkt des Endes des Ladevorgangs LV, der beispielsweise 200μs betragen kann.
5 zeigt hingegen den Verlauf I_V des Stroms I aufgetragen über die Zeit für den Fall des Programmablaufs gemäß der 3.
Der Leerhub des Piezo-Aktuators 4 ist gegeben durch den Hubbereich, der gegeben ist durch den vollkommen entladenen Zustand des Piezo-Aktuators 4 bis hin zu dem Anliegen des Piezo-Aktuators bzw. des Übertragers 6 an dem Ventilglied des Schaltventils 10, wenn der Druck des Fluids in der Hochdruckbohrung 32 in etwa dem Umgebungsdruck, also etwa 1 bar, entspricht. Bereits bei einem geringfügig höheren Druck des Fluids in der Hochdruckbohrung 32 ist der Piezo-Aktuator 4 bzw. der Übertrager 6 immer in Anlage mit dem Ventilglied des Schaltventils 10, nur der Kraftschluss ist unterschiedlich stark.
Selbstverständlich können auch mehrere Düsennadeln vorhanden sein, wie dies beispielweise im Falle einer Registerdüse der Fall ist.
Die Treiber- und Auswerteeinrichtung kann auch auf andere geeignete, dem Fachmann bekannte Art und Weise ausgebildet sein, so z.B. als sogenannter "CC-Evo-Treiber", der nach dem sogenannten "Buck-Boost-Prinzip" funktioniert.

Claims

Treiber- und Auswerteeinrichtung für ein Einspritzventil mit einem Piezo-Stellantrieb, mit einem Steuerraum (30), dessen Druck abhängig von dem Piezo-Stellantrieb beeinflussbar ist, und mit einer Düsennadel (24), deren Position abhängig von dem Druck in dem Steuerraum (30) einstellbar ist und die in einer Schließposition (CL) einen Fluidfluss durch ein Einspritzloch (28) unterbindet, wobei die Treiber- und Auswerteeinrichtung umfasst: – eine Treiberschaltungsanordnung für den Piezo-Stellantrieb mit einem Ausgangsfilter (58), das eine kapazitive Kopplung zu einem Bezugspotential (GND) umfasst, mit einem Schaltelement (SE), das eine Diode (D) hat, die leitend ist, wenn eine Potentialdifferenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Schaltelements (SE) positiv ist, und das parallel dazu einen Schalter (SW) hat, der ausgebildet ist zum Herstellen und Aufheben einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Eingang und dem Ausgang, die unabhängig ist von der Potentialdifferenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang, wobei das Schaltelement (SE) mit seinem Eingang elektrisch gekoppelt ist mit einem Ausgang des Ausgangsfilters (58) und das Schaltelement (SE) elektrisch koppelbar ist mit dem Piezo-Stellantrieb an seiner elektrisch dem Bezugspotential (GND) abgewandten Elektrode, und – eine Strommesseinheit zum Erfassen eines Stroms von einer elektrisch dem Bezugspotential (GND) zugewandten Elektrode hin zu einem Bezugspotential-Anschluss.
Verfahren zum Steuern eines Einspritzventils mit einer Treiber- und Auswerteeinrichtung nach Anspruch 1, bei dem – ein Ladevorgang (LV) des Piezo-Stellantriebs durchgeführt wird, – spätestens zum Abschluss des Ladevorgangs (LV) der Schalter (SW) so angesteuert wird, dass die von der Potentialdiffernz unabhängige elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Schaltelements (5E) aufgehoben wird, – ein Verlauf (I_V) eines Stroms (I) von einer elektrisch dem Bezugspotential (GND) zugewandten Elektrode hin zu einem Bezugspotential-Anschluss erfasst wird nach Abschluss des Ladevorgangs (LV) und vor Beginn eines Entladevorgangs (ELV), – der Verlauf (I_V) des Stroms (I) daraufhin untersucht wird, zu welchem Zeitpunkt jeweils ausgehend von einem Zeitpunkt, an dem annähernd kein Strom (I) fließt, hin in negativer Zeitrichtung der Strom (I) einen vorgegebenen Schwellenwert (I_THD) überschreitet und dieser Zeitpunkt dann einem ersten Zeitpunkt (t1) zugeordnet wird, und – abhängig von dem ersten Zeitpunkt (t1) ein Stellsignal (SG) zum Ansteuern des Piezo-Stellantriebs ermittelt wird.
Verfahren zum Steuern eines Einspritzventils mit einer Treiber- und Auswerteeinrichtung nach Anspruch 1, bei dem – ein Ladevorgang (LV) des Piezo-Stellantriebs durchgeführt wird, – spätestens zum Abschluss des Ladevorgangs (LV) der Schalter (SW) so angesteuert wird, dass die von der Potentialdiffernz unabhängige elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Schaltelements (SE) aufgehoben wird, – ein Verlauf (I_V) eines Stroms (I) von einer elektrisch dem Bezugspotential (GND) zugewandten Elektrode hin zu einem Bezugspotential-Anschluss erfasst wird nach Abschluss des Ladevorgangs (LV) und vor Beginn eines Entladevorgangs (ELV), – der Verlauf (I_V) des Stroms (I) daraufhin untersucht wird, zu welchem Zeitpunkt jeweils ausgehend von einem Zeitpunkt, an dem annähernd kein Strom (I) fließt, hin in positiver Zeitrichtung der Strom (I) einen vorgegebenen Schwellenwert (I_THD) überschreitet und dieser Zeitpunkt dann einem zweiten Zeitpunkt (t2) zugeordnet wird, und – abhängig von dem zweiten Zeitpunkt (t2) ein Stellsignal (SG) zum Ansteuern des Piezo-Stellantriebs ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Schwellenwert (I_THD) des Stroms (I) abhängig von einem Kraftstoffdruck (FUP) in einem Kraftstoffspeicher ermittelt wird, der dem Einspritzventil zugeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine Spannungsmesseinheit (74) zum Erfassen einer Potentialdifferenz zwischen den Elektroden des Piezo-Stellantriebs vorgesehen ist, bei dem ein für den Beginn oder das Ende eines Bewegens der Düsennadel (24) repräsentativer Zeitpunkt (t_U) abhängig von einem zeitlichen Verlauf der Potentialdifferenz ermittelt wird, wenn der Kraftstoffdruck (FUP) höher ist als ein vorgegebener weiterer Schwellenwert (FUP_THD) und dann das Stellsignal (SG) für den Piezo-Stellantrieb abhängig von dem Zeitpunkt (t_U) ermittelt wird, der abhängig von dem zeitlichen Verlauf der Potentialdifferenz ermittelt wird, und ansonsten das Stellsignal (SG) abhängig von dem ersten oder zweiten Zeitpunkt (t1, t2) ermittelt wird.
Vorrichtung zum Steuern eines Einspritzventils mit einer Treiber- und Auswerteeinrichtung nach Anspruch 1, die ausgebildet ist zum – Durchführen eines Ladevorgangs (LV) des Piezo-Stellantriebs, – Ansteuern des Schaltelements (SE) spätestens zum Abschluss des Ladevorgangs (LV) derart, dass die von der Potentialdiffernz unabhängige elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Schaltelements (SE) aufgehoben wird, – Erfassen eines Verlauf (I_V) eines Stroms (I) von einer elektrisch dem Bezugspotential zugewandten Elektrode des Piezo-Stellantriebs hin zu einem Bezugspotential-Anschluss nach Abschluss des Ladevorgangs (LV) und vor Beginn eines Entladevorgangs (ELV), – Untersuchen des Verlaufs (I_V) des Stroms (T) daraufhin zu welchem Zeitpunkt, jeweils ausgehend von einem Zeitpunkt, an dem annähernd kein Strom fließt, hin in negativer Zeitrichtung, der Strom (I) einen vorgegebenen Schwellenwert (I_THD) überschreitet und Zuordnen dieses Zeitpunktes zu einem ersten Zeitpunkt (t1) und – Ermitteln eines Stellsignals (SG) zum Ansteuern des Piezo-Stellantriebs abhängig von dem ersten Zeitpunkt.
Vorrichtung zum Steuern eines Einspritzventils mit einer Treiber- und Auswerteeinrichtung nach Anspruch 1, die ausgebildet ist zum – Durchführen eines Ladevorgangs (LV) des Piezo-Stellantriebs, – Ansteuern des Schaltelements (SE) spätestens zum Abschluss des Ladevorgangs (LV) derart, dass die von der Potentialdiffernz unabhängige elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Schaltelements (SE) aufgehoben wird, – Erfassen eines Verlauf (T_V) eines Stroms (I) von einer elektrisch dem Bezugspotential zugewandten Elektrode des Piezo-Stellantriebs hin zu einem Bezugspotential-Anschluss nach Abschluss des Ladevorgangs (LV) und vor Beginn eines Entladevorgangs (ELV), – Untersuchen des Verlaufs (T_V) des Stroms (I) daraufhin zu welchem Zeitpunkt, jeweils ausgehend von einem Zeitpunkt, an dem annähernd kein Strom fließt, hin in positiver Zeitrichtung, der Strom (I) einen vorgegebenen Schwellenwert (I_THD) überschreitet und Zuordnen dieses Zeitpunktes zu einem zweiten Zeitpunkt (t2) und – Ermitteln eines Stellsignals (SG) zum Ansteuern des Piezo-Stellantriebs abhängig von dem zweiten Zeitpunkt (t2).
Computerprogramm, das Computercodemittel umfasst, die für die Ausführung der Schritte einer der Ansprüche 2 bis 5 geeignet sind, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird.
Computerprogramm nach Anspruch 8, das auf einem computerlesbaren Medium enthalten ist.