DE102005046933A1 - Verfahren zum Ansteuern eines piezobetätigten Einspritzventils - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Ansteuerung eines piezobetätigten Kraftstoff-Einspritzventils einer Brennkraftmaschine, umfassend die Schritte (a) Laden des Piezoaktors zum Einstellen eines Leerhubs (d, d') des Piezoaktors auf einen vorgegebenen Leerhub (d0), (b) Laden des Piezoaktors zum Öffnen des Einspritzventils, und (c) Entladen des Piezoaktors zum Schließen des Einspritzventils. Damit sich Schwingungen des Piezoaktors weniger gravierend auf die Genauigkeit der Auswertung von Sensorsignalen auswirken, die als elektrische Betriegsgrößen am Piezoaktor detektiert werden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen den Schritten a) und b) eine Pause von vorgegebener Dauer (DELTAt) vorgesehen ist, in welcher der Piezoladestrom (I) wenigstens annähernd Null ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Einspritzventils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein Verfahren zum Ansteuern eines Einspritzventils ist aus der DE 103 19 530 A1 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren werden mehrere Piezoaktoren einer Einspritzanlage der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs durch eine gemeinsame Treiberschaltung angesteuert. Mittels der Treiberschaltung können die einzelnen Piezoaktoren geladen bzw. entladen werden, um eine gewünschte Stellbewegung entsprechend einem vorgegebenen Einspritzverhalten zu erzeugen. Die konkrete Gestaltung der Lade- und Entladevorgänge ist in dieser Veröffentlichung nicht detailliert beschrieben. Detailliert beschrieben ist dort lediglich die Art und Weise, wie ein so genannter "Leerhub" der Piezoaktoren detektiert werden kann, um diesen bauteil-, temperatur- und alterungsabhängigen Leerhub bei der Ansteuerung berücksichtigen zu können.
  • Ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 103 31 057 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird in einem ersten Schritt der Leerhub eines anzusteuernden Piezoaktors durch Laden des Piezoaktors mit einer vorbestimmten elektrischen Ladung derart auf einen vorgegebenen Leerhub eingestellt, dass etwaige (z. B. durch Umgebungstemperaturschwankungen, Alterungserscheinungen etc. bewirkte) Änderungen des Leerhubs schon vor dem eigentlichen Ladevorgang des Aktors kompensiert werden. Damit erfolgt die Auslenkung des Piezoaktors bei dessen Ansteuerung mit einer geringen Toleranz und einer hohen Reproduzierbarkeit.
  • Ganz allgemein ist es bei der Ansteuerung von piezobetätigten Einspritzventilen üblich, wenigstens eine elektrische Be triebsgröße des Piezoaktors (z. B. Spannungs-, Strom-, Ladungs- oder Kapazitätsverlauf) zu detektieren, um eine zeitaufgelöste Information über den Zustand des Aktors zu gewinnen. In der oben erwähnten DE 103 19 530 A1 ist beispielsweise explizit erwähnt, dass der Spannungs- oder Stromverlauf des Piezoaktors für eine Leerhubdetektion ausgewertet werden kann.
  • Ganz allgemein sind an einem Piezoaktor detektierbare elektrische Betriebsgrößen oftmals wertvolle "Sensorsignale" im Rahmen der Aktoransteuerung. Mit anderen Worten kann der Piezoaktor nicht nur als Aktor sondern gleichzeitig auch als Sensor betrachtet werden.
  • Die Detektion derartiger Betriebsgrößen als Sensorsignale während der Ansteuerung des Einspritzventils wird jedoch in der Praxis erschwert durch mechanische Schwingungen (bzw. Nachschwingvorgänge), die den Sensorsignalen dann als entsprechende elektrische Schwingungen überlagert sind. Derartige Schwingungen können somit das Sensorsignal verschlechtern.
  • Diese Problematik ist besonders gravierend, wenn, wie bei dem gattungsgemäßen Ansteuerverfahren vorgesehen, in einem ersten Schritt der Ansteuerung zunächst der Piezoaktor zum Einstellen seines Leerhubs auf einen vorgegebenen Leerhub geladen wird. Bei Änderung der äußeren Betriebsbedingungen (z. B. Umgebungstemperatur) verändert sich zumeist der Leerhub, was bei der erwähnten Leerhubkompensation dazu führt, dass in der anfänglichen Ansteuerphase zum Einstellen des Leerhubs Schwingungen hervorgerufen werden, deren zeitlicher Verlauf in Abhängigkeit von den äußeren Betriebsbedingungen und somit praktisch nicht erfassbar variiert. Am Piezoaktor detektierte Sensorsignale sind somit in praktisch undefinierter Weise durch überlagerte Schwingungen beeinträchtigt.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sich bei der Ansteuerung ergebende Schwingungen des Piezoak tors weniger gravierend auf die Genauigkeit der Auswertung von Sensorsignalen auswirken, die als elektrische Betriebsgrößen am Piezoaktor detektiert werden.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Ansteuern eines mittels eines Piezoaktors betätigten Einspritzventils zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine, umfassend die Schritte:
    • a) Laden des Piezoaktors zum Einstellen eines Leerhubs des Piezoaktors auf einen vorgegebenen Leerhub,
    • b) Laden des Piezoaktors zum Öffnen des Einspritzventils, und
    • c) Entladen des Piezoaktors zum Schließen des Einspritzventils,
    wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass zwischen den Schritten a) und b) eine Pause von vorgegebener Dauer vorgesehen ist, in welcher ein Piezoladestrom wenigstens annähernd Null ist.
  • Die gemäß der Erfindung vorgesehene Pause zwischen den Schritten a) und b) bewirkt vorteilhaft eine Vergleichmäßigung derjenigen Zustände des Piezoaktors, die jeweils unmittelbar zu Beginn des Schritts b) vorliegen.
  • Abgesehen davon, dass diese Vergleichmäßigung der Anfangszustände unmittelbar vor dem Ventilöffnungsvorgang bereits die Reproduzierbarkeit bzw. Ansteuergenauigkeit des Ventilöffnungsvorgangs erhöht, bewirkt diese Vergleichmäßigung auch vorteilhaft, dass durch den Schritt b) hervorgerufene Schwingungen des Piezoaktors "reproduzierbar" entstehen. Die durch den Schritt b) hervorgerufenen Schwingungen werden durch die vorangegangene Pause zwar nicht beseitigt oder verringert. Jedoch besteht ein entscheidender Vorteil der vorangegangenen Pause darin, dass der zeitliche Verlauf der Schwingungen ten denziell unabhängiger von der eher undefiniert variierenden Leerhubkompensation des Schritts a) abhängt. Durch die den Schritten a) und b) zwischengeschaltete Pause wird die zu Beginn des Schritts b) erfolgende Schwingungsanregung von der entsprechenden Schwingungsanregung des Schritts a) "abgekoppelt".
  • Bei der Erfindung können daher jegliche am Piezoaktor während des Betriebs detektierte elektrische Betriebsgrößen besser genutzt werden. Die zwischen den Schritten a) und b) vorgesehene Pause wirkt sich selbstverständlich nicht auf die während des Schritts a) vorliegenden Schwingungen sondern lediglich auf die zeitlich nach diesem Schritt a) liegenden Schwingungen aus. Dies stellt jedoch in der Praxis zumeist keinen Nachteil dar, weil erstens Schwingungen des Piezoaktors während des Schritts a) keinen Einfluss auf die Kraftstoffeinspritzrate besitzen (das Einspritzventils ist während des Schritts a) geschlossen) und zweitens Informationen über den Zustand des Piezoaktors während des Schritts a) mehr oder weniger unwichtig sind. Eine Detektion von Sensorsignalen in Form von elektrischen Betriebsgrößen des Piezoaktors ist vielmehr beim eigentlichen Ladevorgang, also während des Schritts b), und beim Entladevorgang, also während des Schritts c) von Bedeutung. Mit der Erfindung lässt sich die Reproduzierbarkeit der Sensorsignale gerade in diesen relevanten Phasen eines Einspritzzyklus (Leerhubeinstellung, Laden, Entladen) verbessern.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Piezoladestrom zu Beginn des Schritts a) sprunghaft ansteigt, beispielsweise auf einen Anfangswert, der größer als 30% des während des Schritts a) maximal erreichten Stromwerts ist. Damit ergibt sich z. B. der Vorteil, dass die Leerhubeinstellung vergleichsweise rasch erfolgt und dementsprechend für die sich daran anschließende Pause mehr Zeit zur Verfügung steht. In diesem Zusammenhang ist zu bedenken, dass Einspritzventile der hier interessierenden Art typischerweise binnen weniger Millisekunden einen vollständigen Einspritzzyklus vollführen müssen.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Schritt a) ein Piezoladestromverlauf vorgesehen ist, dessen anfängliche Phase zum Einstellen des Leerhubs variiert wird. Beispielsweise kann der Zeitpunkt des vorstehend erwähnten sprunghaften Stromanstiegs zum Einstellen des Leerhubs variiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann der zu Beginn des Schritts a) erreichte Anfangswert hierfür variiert werden. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass diese Leerhubeinstellung durch eine "Phasenanschnittsteuerung" derart vorgenommen wird, dass ein für den Schritt a) vorgegebener Piezoladestromverlauf tatsächlich (in Abhängigkeit von der zur Leerhubeinstellung benötigten elektrischen Ladung) nur mehr oder weniger vollständig durchlaufen wird.
  • Im Allgemeinen wird die vorteilhaft Wirkung der Pause zwischen den Schritten a) und b) bis zu einer gewissen Grenze umso größer sein, je größer deren Dauer ist. In dieser Hinsicht ist es günstig, wenn die Dauer der Pause zwischen den Schritten a) und b) größer ist als 50% der betriebsmäßig maximal auftretenden Ladedauer im Schritt a). Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass die Dauer der Pause zwischen den Schritten a) und b) größer ist als 20% der betriebsmäßig maximal auftretenden Ladedauer im Schritt b) und/oder dass diese Dauer einen Anteil von mehr als 10% der betriebsmäßig maximal auftretenden Gesamtdauer der Schritte a) und b) darstellt.
  • Eine für viele Anwendungsfälle optimale Pausendauer liegt dann vor, wenn diese wenigstens so groß vorgegeben ist, dass durch den Schritt a) hervorgerufene Schwingungen des Piezoaktors am Ende der Pause im Wesentlichen vollständig abgeklungen sind.
  • In einer einfachen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Dauer der Pause zwischen den Schritten a) und b) fest vorgegeben ist.
  • Bevorzugt ist der während der Pause fließende Piezoladestrom kleiner als 5% des bei dem Einspritzzyklus maximal fließenden Piezoladestroms.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Piezoladestrom zu Beginn des Schritts b) sprunghaft ansteigt. In diesem Fall ist es besonders günstig, wenn der Piezoladestrom hierbei auf einen Anfangswert ansteigt, der auch bei einer Variation der gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge im Wesentlichen konstant bleibt. Dies besitzt den Vorteil, dass die zu Beginn des Schritts b) hervorgerufenen Schwingungen des Piezoaktors besonders reproduzierbar sind, was wiederum die Auswertbarkeit von Sensorsignalen, die während des Schritts b) am Piezoaktor gewonnen werden, verbessert ist. In einer einfachen Ausführungsform kann für den Schritt b) ein fest vorgegebener Piezoladestromverlauf vorgesehen sein. Für eine Variation der Einspritzmenge genügt in der Praxis oftmals eine Variation des zeitlichen Abstands zwischen den Schritten b) und c).
  • Im Rahmen der Erfindung kann für die Realisierung des Schritts a) insbesondere eine Methodik vorteilhaft eingesetzt werden, wie diese zur Leerhubkompensation an sich aus der eingangs erwähnten DE 103 31 057 A1 bekannt ist. In einer Ausführungsform ist beispielsweise vorgesehen, dass der Schritt a) mit folgenden Schritten durchgeführt wird:
    • – Ermitteln zumindest eines Parameters, der direkt oder indirekt vom Leerhub des Piezoaktors abhängig ist,
    • – Vergleichen des ermittelten Wertes für den Leerhub mit einem minimal und/oder maximal zugelassenen Toleranzwert, und
    • – Laden des Piezoaktors mit einer vorbestimmten Ladung, so dass der Leerhub des Piezoaktors den vorgegebenen Leerhub erreicht.
  • Wie es bereits oben erläutert wurde, ist die Erfindung insbesondere dann sehr vorteilhaft einsetzbar, wenn eine oder mehrere elektrische Betriebsgrößen des Piezoaktors erfasst werden, um diese bei der Ansteuerung zu verwenden, insbesondere z. B. bei einer Kraftstoffzumessung oder Einspritzmengenregelung.
  • Falls die Kraftstoffeinspritzung in einer so genannten Einspritzsequenz vorgesehen ist, also mit mehreren Einzeleinspritzungen (z. B. Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung) innerhalb eines Einspritzintervalls (Kurbelwinkelbereich), so ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Pause zwischen den Schritten a) und b) für mehrere, insbesondere für sämtliche Einzeleinspritzungen einer Einspritzsequenz vorgesehen ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:
  • 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Leerhubs in einem piezobetätigten Einspritzventil,
  • 2 eine beispielhafte Darstellung des zeitlichen Verlaufs eines Piezoladestroms sowie einem sich hierfür ergebenden Aktorhub für einen Einspritzzyklus bei einer nicht erfindungsgemäßen Ansteuerung, und
  • 3 eine der 2 entsprechende Zeitverlaufsdarstellung bei einer erfindungsgemäßen Ansteuerung.
  • In 1 ist schematisch ein Teil eines Kraftstoff-Einspritzventils für eine Brennkraftmaschine (Dieselmotor) in dessen geschlossenem Zustand dargestellt.
  • Dieses Einspritzventil weist einen mit einer nicht dargestellten Leckageleitung in Verbindung stehenden Niederdruckbereich L und einen über eine nicht dargestellte Druckleitung mit einem Druckspeicher in Verbindung stehenden Hochdruckbereich H auf. Diese beiden mit unterschiedlichem Druck beaufschlagten Bereiche L, H sind durch ein Steuerventil voneinander getrennt, welches von einem Steuerventilsitz S und einem durch den hohen Druck im Hochdruckbereich H gegen den Steuerventilsitz S getriebenen Steuerventilkörper K gebildet wird.
  • Der Hochdruckbereich H bildet einen nicht dargestellten Steuerraum oder ist mit einem solchen Steuerraum verbunden, in welchem der dort herrschende Druck auf ein hinteres (oberes) Ende eines axial beweglich gelagerten und geführten Düsenkörpers (Düsennadel) wirkt, um ein vorderes (unteres) Ende dieses Düsenkörpers gegen einen Einspritzdüsenventilsitz (nicht dargestellt) zu drängen und so zu einem Brennraum der Brennkraftmaschine führende Einspritzpassagen zu verschließen. Wenngleich das vordere Ende des Düsenkörpers in einem Düsenraum angeordnet ist, der ebenfalls unter hohem Druck steht, so wird der Düsenkörper im Ruhezustand dennoch nach unten zum Verschließen der Einspritzpassagen gedrängt, da die den Düsenkörper nach unten drängende Kraft auf Grund einer relativ groß bemessenen Querschnittsfläche des Düsenkörpers an dessen oberen Ende größer ist als die am unteren Ende des Düsenkörpers wirkende Kraft. Zur Initiierung eines Einspritzvorganges wird der Druck im Steuerraum bzw. in dem Hochdruckbereich H in der nachfolgend beschriebenen Weise verringert, um eine Bewegung des Düsenkörpers in Richtung einer Öffnung der Einspritzpassage hervorzurufen.
  • Die Druckverringerung im Hochdruckbereich H erfolgt durch angesteuertes Öffnen des durch den Ventilsitz S und den Ventilkörper K gebildeten Steuerventils mittels eines piezoelektri schen Aktors P ("Piezoaktor"), der im Niederdruckbereich L von einem Gehäuse G umgeben ist und zu dessen Ansteuerung mit elektrischen Anschlüssen A versehen ist. Durch Anlegen einer Spannung an den Anschlüssen A des Aktors P lässt sich die Aktorlänge in Richtung des Pfeils VR (Vorzugspolarisierung der piezoelektrischen Keramik) verlängern, um über einen Stössel T auf den Ventilkörper K einzuwirken. Zwischen dem Aktor P und dem Stössel T ist hierbei ein Toleranzspalt bzw. Leerhub d vorgesehen, der als Sicherheitsabstand für thermische Längenänderungen der Piezokeramik dient und typischerweise z. B. ein Maß zwischen 3 und 5 μm aufweist. Treten nun am Piezoaktor P, z. B. auf Grund von widrigen Umgebungseinflüssen, Längenänderungen auf, so ändert sich der durch den Toleranzspalt d definierte Leerhub des Aktors P. Solche Änderungen des Leerhubs werden jedoch bei der Initiierung eines Einspritzvorganges, in einer anfänglichen Phase noch bevor das Steuerventil und somit das Einspritzventil öffnet, in unten beschriebener Weise kompensiert. Damit wird gewährleistet, dass unmittelbar vor der eigentlichen Aktoransteuerung (zum Öffnen des Steuerventils und in der Folge des Einspritzventils) ein gut definierter Zustand mit einem vorgegebenen Leerhub vorliegt. Das konstruktiv vorgesehene Maß des Toleranzspalts d ist hierbei ausreichend groß bemessen, so dass die durch Umgebungseinflüsse bewirkten Änderungen nicht über das Maß dieses Spaltes d hinausgehen. Damit wird verhindert, dass der Aktor P bereits im Ruhezustand über den Stössel T auf den Ventilkörper K drückt.
  • Die Ansteuerung eines derartigen Einspritzventils erfolgt durch eine kontrollierte Bestromung des Piezoaktors P zum Öffnen und Schließen des Einspritzventils nach Maßgabe einer gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge. Der prinzipielle Aufbau von hierfür geeigneten Treiberschaltungen bzw. Endstufen ist dem Fachmann wohlbekannt und bedarf daher hier keiner detaillierten Erläuterung. Lediglich beispielhaft sie hierzu auf den eingangs bereits erwähnten Stand der Technik gemäß der DE 103 19 530 A1 und der DE 103 31 057 A1 verwiesen.
  • Wenn zur Bestromung des Piezoaktors P eine getaktet betriebene Endstufe verwendet wird, so steht der hier verwendete Begriff "Piezoladestrom" für einen (zeitlich Bemittelten) Effektivstrom.
  • 2 veranschaulicht in einem Zeitverlaufsdiagramm einen beispielhaften Einspritzvorgang mit Leerhubkompensation.
  • In 2 oben ist der von einer Piezoendstufe dem Piezoaktor P zugeführte Piezoladestrom I gegen die Zeit t aufgetragen. In 2 unten ist der sich daraus ergebende Verlauf eines Aktorhubs s dargestellt. In beiden Darstellungen sind jeweils die Verläufe für zwei voneinander verschiedene umgebungsbedingt sich ergebende Leerhübe des Aktors eingezeichnet. Die in 2 durchgezogenen Linien zeigen die Verläufe des Piezoladestroms I und des Aktorhubs s für den Fall eines umgebungsbedingt zunächst relativ großen Leerhubs d. Die gestrichelt eingezeichneten Linien veranschaulichen der Fall eines demgegenüber relativ kleinen Leerhubs d'.
  • In einem ersten Schritt a bzw. a' der Ansteuerung wird der unmittelbar vor dieser Ansteuerung vorliegende Leerhub d bzw. d' des Piezoaktors auf einen vorgegebenen Leerhub eingestellt, der im dargestellten Beispiel zu annähernd Null gewählt ist. Diese Leerhubkompensation wird bewerkstelligt durch ein Laden des Piezoaktors mit einer mehr oder weniger großen elektrischen Ladung während des Schritts a bzw. a'. Im dargestellten Beispiel ist hierfür eine Phasenanschnittsteuerung derart vorgesehen, dass abhängig von dem anfänglichen Leerhub (d bzw. d') ein mehr oder weniger großer Teil eines Piezoladestromverlaufs tatsächlich zur Bestromung des Piezoaktors genutzt wird. Am Ende des Schritts a bzw. a' ist somit der tatsächlich vorliegende Leerhub für alle Umgebungssituationen im Wesentlichen Null.
  • Sodann erfolgt in einem weiteren Schritt b das Laden des Piezoaktors P zum Öffnen des Einspritzventils. In diesem Schritt beginnt die Kraftstoffeinspritzung.
  • Nach einer durch eine Einspritzmengenregelung vorgegebenen Verzögerung wird schließlich das Ende der Einspritzung durch ein Entladen des Piezoaktors P zum Schließen des Einspritzventils eingeleitet. Diese Entladung erfolgt in einem Schritt c.
  • Wie es aus dem unteren Teil der 2 ersichtlich ist, verläuft der Piezohub s in dem für den Ventilöffnungsvorgang relevanten Schritt b für die beiden verschiedenen anfänglichen Leerhubsituationen nicht deckungsgleich. Dies liegt daran, dass durch den Beginn des Schritts a bzw. a' mechanische Schwingungen des Piezoaktors hervorgerufen werden und diese Schwingungen sich auf Grund des variablen Beginns des Schritts a bzw. a' in ihrer "Phasenlage" bezüglich des Beginns des Schritts b unterscheiden. Mit Einsetzen der Bestromung des Piezoaktors zu Beginn des Schritts a bzw. a' wird dieser zum Schwingen angeregt, wobei die Phasenlage dieser Schwingungen vom Beginn des Schritts a bzw. a' abhängt.
  • Dies stellt in der Praxis einen erheblichen Nachteil dar, insbesondere wenn im Betrieb des Einspritzventils elektrische Betriebsgrößen des Piezoaktors P als Sensorsignale erfasst werden sollen. Letzteres ist beispielsweise im Rahmen einer Einspritzmengenregelung von erheblichem Interesse. Beispielsweise kann durch solche Sensorsignale eine zeitaufgelöste Information über den tatsächlichen Aktorhub s gewonnen werden. Ein Maß für den zeitabhängigen Aktorhub s(t) stellt z. B. die am Aktor anliegende Aktorspannung dar. Die Auswertung derartiger Sensorsignale wird durch die dem Aktorhub s unkontrolliert überlagerten Schwingungen erheblich erschwert.
  • Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung durch ein modifiziertes Ansteuerverfahren beseitigt, welches nachfolgend mit Bezug auf 3 erläutert wird.
  • Bei der nachfolgenden Beschreibung des modifizierten Verfahrens werden die gleichen Bezugszeichen wie in 2 verwen det. Dabei wird im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem Verfahren nach 2 eingegangen und im Übrigen hiermit ausdrücklich auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
  • Bei dem in 3 dargestellten Einspritzvorgang sind wieder vorgesehen:
    • – ein Schritt a bzw. a' zum Laden des Piezoaktors zum Einstellen eines Leerhubs d bzw. d' des Piezoaktors auf einen vorgegebenen Leerhub (in der Figur mit d0 bezeichnet),
    • – ein Schritt b zum Laden des Piezoaktors zum Öffnen des Einspritzventils, und
    • – ein Schritt c (in der Figur nicht dargestellt) zum Entladen des Piezoaktors zum Schließen des Einspritzventils.
  • Die Besonderheit des Verfahrens besteht darin, dass zwischen den Schritten a und b eine Pause mit einer Dauer Δt vorgesehen ist, in welcher der Piezoladestrom Null ist.
  • Zu Beginn des Schritts a bzw. a' wird der Piezoaktor wieder zum Schwingen angeregt. Diese Schwingungen klingen jedoch in der eingefügten Pause ab, so dass zu Beginn des Schritts b keine oder keine nennenswerten Schwingungen mehr vorliegen. Für die mit dem Schritt b initiierte Ventilöffnungsbewegung liegen somit gleiche Voraussetzungen vor. Wie im unteren rechten Teil der 3 ersichtlich wird der zeitabhängige Aktorhub s(t) durch Schwingungen überlagert, die durch die zu Beginn des Schritts b einsetzende Aktorbestromung hervorgerufen werden und eine Phasenlage besitzen, die unabhängig von der anfänglichen Leerhubsituation (vor dem Schritt a bzw. a') ist.
  • Der Nachteil phasenverschoben überlagerter Schwingungen ist somit beseitigt. Durch den unterbrochenen Beladevorgang kann insbesondere eine vereinfachte bzw. optimierte Auswertung von Sensorsignalen am Piezoaktor erfolgen, die durch diese Schwingungen beeinflusst werden. Eine Auswertung von wenig ausgeprägten Signalverläufen wird ermöglicht. Das modifizierte Verfahren ist vorteilhaft in an sich bekannte Ansteuerkonzepte implementierbar. Auch die nach dem Servoprinzip arbeitende Stellantriebskonstruktion gemäß 1 ist lediglich beispielhaft zu verstehen.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Ansteuern eines mittels eines Piezoaktors (P) betätigten Einspritzventils zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine, umfassend die Schritte: a) Laden des Piezoaktors (P) zum Einstellen eines Leerhubs (d, d') des Piezoaktors auf einen vorgegebenen Leerhub (d0), b) Laden des Piezoaktors (P) zum Öffnen des Einspritzventils, und c) Entladen des Piezoaktors (P) zum Schließen des Einspritzventils, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schritten a) und b) eine Pause von vorgegebener Dauer (Δt) vorgesehen ist, in welcher ein Piezoladestrom (I) wenigstens annähernd Null ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Piezoladestrom (I) zu Beginn des Schritts a) sprunghaft ansteigt.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Schritt a) ein Piezoladestromverlauf (I(t)) vorgesehen ist, dessen anfängliche Phase zum Einstellen des Leerhubs (d, d') variiert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dauer (Δt) der Pause zwischen den Schritten a) und b) größer ist als 50% der betriebsmäßig maximal auftretenden Ladedauer im Schritt a).
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dauer (Δt) der Pause zwischen den Schritten a) und b) größer ist als 20% der betriebsmäßig maximal auftretenden Ladedauer im Schritt b).
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dauer (Δt) der Pause zwischen den Schritten a) und b) einen Anteil von mehr als 10% der betriebsmäßig maximal auftretenden Gesamtdauer der Schritte a) und b) darstellt.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dauer (Δt) der Pause zwischen den Schritten a) und b) wenigstens so groß vorgegeben ist, dass durch den Schritt a) hervorgerufene Schwingungen des Piezoaktors (P) am Ende der Pause (Δt) im Wesentlichen vollständig abgeklungen sind.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dauer (Δt) der Pause zwischen den Schritten a) und b) fest vorgegeben ist.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Piezoladestrom (I) zu Beginn des Schritts b) sprunghaft ansteigt.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schritt a) mit folgenden Schritten durchgeführt wird: – Ermitteln zumindest eines Parameters, der direkt oder indirekt vom Leerhub (d, d') des Piezoaktors (P) abhängig ist, – Vergleichen des ermittelten Wertes für den Leerhub mit einem minimal und/oder maximal zugelassenen Toleranzwert, und – Laden des Piezoaktors (P) mit einer vorbestimmten Ladung, so dass der Leerhub (d, d') des Piezoaktors den vorgegebenen Leerhub (d0) erreicht.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine elektrische Betriebsgröße des Piezoaktors (P) erfasst und bei einer Einspritzmengenregelung der Brennkraftmaschine verwendet wird.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2136062A1 (de) * 2008-05-27 2009-12-23 Delphi Technologies, Inc. Verbesserungen einer Steuerung von Kraftstoffeinspritzdüsen
DE102010021448A1 (de) * 2010-05-25 2011-12-01 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der elektrischen Polarisation eines piezoelektrischen Aktuators
DE102012218610A1 (de) 2012-10-12 2014-04-17 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Einspritzventils
DE102015217193A1 (de) * 2015-09-09 2017-03-09 Continental Automotive Gmbh Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Spaltgröße eines Spaltes zwischen einer Injektorventilbaugruppe und einem Piezostapel sowie Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern einer Aktoreinheit in einem Piezostapel.
WO2017182195A1 (de) * 2016-04-18 2017-10-26 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum betreiben eines diesel-common-rail-piezobetriebenen servoinjektors und kraftfahrzeug

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19921456A1 (de) * 1999-05-08 2000-11-16 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Aktors
DE19958262A1 (de) * 1999-12-03 2001-07-05 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Aufladen eines piezoelektrischen Aktors
WO2003083278A1 (de) * 2002-03-28 2003-10-09 Volkswagen Mechatronic Gmbh & Co. Kg Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung des piezo-aktuators eines piezo-steuerventils einer pumpe-düse-einheit
DE10228063A1 (de) * 2002-06-17 2004-01-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE10319530A1 (de) * 2003-04-30 2004-11-25 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines elektromechanischen Aktors
DE10331057A1 (de) * 2003-07-09 2005-02-03 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen eines Leerhubs eines piezoelektrischen Aktors

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19921456A1 (de) * 1999-05-08 2000-11-16 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Aktors
DE19958262A1 (de) * 1999-12-03 2001-07-05 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Aufladen eines piezoelektrischen Aktors
WO2003083278A1 (de) * 2002-03-28 2003-10-09 Volkswagen Mechatronic Gmbh & Co. Kg Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung des piezo-aktuators eines piezo-steuerventils einer pumpe-düse-einheit
DE10228063A1 (de) * 2002-06-17 2004-01-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE10319530A1 (de) * 2003-04-30 2004-11-25 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines elektromechanischen Aktors
DE10331057A1 (de) * 2003-07-09 2005-02-03 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen eines Leerhubs eines piezoelektrischen Aktors

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2136062A1 (de) * 2008-05-27 2009-12-23 Delphi Technologies, Inc. Verbesserungen einer Steuerung von Kraftstoffeinspritzdüsen
US8154840B2 (en) 2008-05-27 2012-04-10 Delphi Technologies Holding S.Arl Fuel injector control
DE102010021448A1 (de) * 2010-05-25 2011-12-01 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der elektrischen Polarisation eines piezoelektrischen Aktuators
DE102012218610A1 (de) 2012-10-12 2014-04-17 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Einspritzventils
DE102015217193A1 (de) * 2015-09-09 2017-03-09 Continental Automotive Gmbh Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Spaltgröße eines Spaltes zwischen einer Injektorventilbaugruppe und einem Piezostapel sowie Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern einer Aktoreinheit in einem Piezostapel.
WO2017182195A1 (de) * 2016-04-18 2017-10-26 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum betreiben eines diesel-common-rail-piezobetriebenen servoinjektors und kraftfahrzeug
KR20180122695A (ko) * 2016-04-18 2018-11-13 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 디젤 공통-레일 압전-동작식 서보 분사기를 동작시키는 방법 및 자동차
CN109072837A (zh) * 2016-04-18 2018-12-21 大陆汽车有限公司 用于操作柴油机共轨压电操作式伺服喷射器的方法及机动车辆
KR102124271B1 (ko) 2016-04-18 2020-06-17 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 디젤 공통-레일 압전-동작식 서보 분사기를 동작시키는 방법
US10746120B2 (en) 2016-04-18 2020-08-18 Continental Automotive Gmbh Diesel common-rail piezo-operated servo injector

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