DE102005057572A1 - Method for operating piezo actuator of fuel injector in accumulator type injection system for IC engine, involves evaluating piezo voltage of piezo actuator by acquiring two values of piezo voltage in response to change in fuel pressure - Google Patents

Method for operating piezo actuator of fuel injector in accumulator type injection system for IC engine, involves evaluating piezo voltage of piezo actuator by acquiring two values of piezo voltage in response to change in fuel pressure Download PDF

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DE102005057572A1 DE200510057572 DE102005057572A DE102005057572A1 DE 102005057572 A1 DE102005057572 A1 DE 102005057572A1 DE 200510057572 DE200510057572 DE 200510057572 DE 102005057572 A DE102005057572 A DE 102005057572A DE 102005057572 A1 DE102005057572 A1 DE 102005057572A1
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Abstract

The piezo voltage (U) between the connections (30,32) of a piezo actuator (28) is acquired under the effect of fuel pressure (p) in the injection system (10). When the fuel pressure changes, two values of the piezo voltage, each corresponding to the fuel pressure value and independent of the outside potential, are acquired. The piezo voltage is evaluated using the acquired piezo voltage values. An existing pressure sensor (22) detects the fuel pressure. An independent claim is also included for a controller for the piezo actuator of a fuel injector.

Description

Stand der Technikwas standing of the technique

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuergerät nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche. Ein solcher Gegenstand ist jeweils aus der DE 100 14 737 A1 bekannt. Nach dieser Schrift wird die Spannung bevorzugt vor einer Ansteuerung des Piezo-Aktors erfasst. Für den Zusammenhang zwischen einem auf den Piezo-Aktor wirkenden Kraftstoffdruck p und der sich dabei an den Anschlüssen des Piezo-Aktors einstellenden Spannung U wird dort eine Geradengleichung p(U) mit einer Steigung und einem additiven Anteil offenbart.The invention relates to a method and a control device according to the preambles of the independent claims. Such an object is in each case from the DE 100 14 737 A1 known. According to this document, the voltage is preferably detected before a control of the piezo actuator. For the relationship between a fuel pressure p acting on the piezo actuator and the voltage U occurring at the terminals of the piezo actuator, a straight line equation p (U) with a slope and an additive component is disclosed there.

Der Piezo-Aktor dient damit als Sensor, der eine Druckinformation liefert und damit eine Druckinformation eines separaten Drucksensors des Speichereinspritzsystems ergänzt. Durch einen Vergleich beider Druckinformationen werden Fehler des separaten Drucksensors erkannt. Bei einem solchen Fehler soll die aus einer Spannung des Piezo-Aktors ermittelte Druckinformation die fehlerhafte Druckinformation des separaten Drucksensors ersetzen. Dies erfordert sowohl eine Kenntnis der Steigung als auch eine Kenntnis des additiven Anteils.Of the Piezo actuator thus serves as a sensor that provides pressure information and thus a pressure information of a separate pressure sensor of Memory injection system added. By comparing both pressure information errors of Detected separate pressure sensor. In such an error, the from a voltage of the piezo actuator detected pressure information replace the faulty pressure information of the separate pressure sensor. This requires both a knowledge of the slope and a knowledge of the additive component.

Von diesem Stand der Technik unterscheidet sich die Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche.From In this prior art, the invention differs by the characterizing features of the independent claims.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die Vorteile der Erfindung sind vor dem folgenden Hintergrund zu sehen: Die mechanischen und elektrischen Eigenschaften der bei Injektoren verwendeten Piezo-Aktoren verändern sich durch Alterungseffekte während ihrer Betriebszeit. Als Folge ändern sich auch Aktorhub und Aktorkapazität. Diese Änderungen können im Betrieb ohne aufwendige Messtechnik nicht direkt erfasst und damit auch nicht kompensiert werden. Als Folge treten Fehler bei der Kraftstoffzumessung auf.The Advantages of the invention can be seen against the following background: The mechanical and electrical properties of injectors change used piezo actuators through aging effects during their operating time. As a result change Actuator stroke and actuator capacity. These changes can be in operation without consuming Measurement technology not detected directly and thus not compensated become. As a result, errors occur in the fuel metering.

Durch die Änderung des Kraftstoffdrucks und das Erfassen und Auswerten der Piezospannung ohne Vorgabe eines äußeren Potenzials bei wenigstens zwei verschiedenen Werten des Kraftstoffdrucks kann ein auf physikalische Eigenschaften des Piezo-Aktors zurückgeführter Wert eines Aktorparameters ermittelt werden, der Aussagen über die physikalischen Eigenschaften erlaubt. Einzelheiten zu dem Aktorparameter werden weiter unten offenbart.By the change the fuel pressure and the detection and evaluation of the piezoelectric voltage without specifying an external potential at least two different values of fuel pressure a value attributed to physical properties of the piezo actuator value an actuator parameter are determined, the statements about the physical properties allowed. Details of the actuator parameter will be disclosed below.

Durch eine Ausgestaltung, bei der Druckwerte mit dem bei Speichereinspritzsystemen in der Regel ohnehin vorhandenen Drucksensor erfasst werden, können die Vorteile ohne zusätzlichen Hardware-Aufwand erzielt werden.By an embodiment in which pressure values with the memory injection systems usually existing anyway pressure sensor can be detected, the Benefits without additional Hardware effort can be achieved.

Bei einer Bildung eines Quotienten aus einer Differenz der beiden Werte des Kraftstoffdrucks und einer Differenz der bei den beiden Werten des Kraftstoffdrucks erfassten Piezospannungen ergibt sich der Aktorparameter als Funktion der mechanischen Steifigkeit c bei kurzgeschlossenem Aktor, als Funktion der elektrischen Kapazität bei mechanisch blockiertem Aktor und als Funktion eines elektromechanischen Übertragungsfaktors α. Bei Kenntnis von jeweils zwei dieser Größen erlaubt diese Ausgestaltung eine On-Board-Bestimmung der jeweils verbleibenden dritten Größe als Eigenschaft des Piezo-Aktors.at a formation of a quotient of a difference between the two values the fuel pressure and a difference in the two values Piezo voltages detected by the fuel pressure results in the actuator parameter as a function of mechanical stiffness c with short-circuited Actuator, as a function of the electrical capacity with mechanically blocked Actuator and as a function of an electromechanical transmission factor α. With knowledge of two of these sizes allowed this embodiment, an on-board determination of each remaining third size as a property of the piezo actuator.

Um alterungsbedingte oder sonstige Veränderungen des Aktorparameters festzustellen, wird ein Wert des Quotienten im Rahmen einer Ausgestaltung bei einer Durchführung des Verfahrens gespeichert. Später werden bei weiteren Durchführungen des Verfahrens ermittelte Quotienten mit dem gespeicherten Wert verglichen und Abweichungen zwischen den bei späteren Durchführungen ermittelten Werten und dem gespeicherten Wert ausgewertet.Around aging-related or other changes of the actuator parameter determine is a value of the quotient in the context of an embodiment at a performance stored in the procedure. Become later with further bushings of the method determined quotients with the stored value compared and deviations between those in later runs evaluated values and the stored value.

Eine Änderung des Drucks im Speichereinspritzsystem durch Ansteuern eines Druckregelventils des Speichereinspritzsystems erlaubt die Einstellung einer definierten Druckänderung ohne zusätzlichen Hardware-Aufwand. Der Druck wird bevorzugt abgesenkt. Das Speichereinspritzsystem versorgt in der Regel einen Verbrennungsmotor mit Kraftstoff. Häufig wird der Druck heute bereits aus Geräuschgründen beim Übergang des Verbrennungsmotors in einen Schiebebetrieb abgesenkt. Das Ausnutzen dieser ohnehin im normalen Betrieb auftretenden Druckänderung erlaubt eine vom Fahrer unbemerkte Durchführung des Verfahrens im normalen Fahrbetrieb.A change the pressure in the storage injection system by driving a pressure control valve the storage injection system allows the setting of a defined pressure change without additional Hardware expenditure. The pressure is preferably lowered. The storage injection system usually supplies an internal combustion engine with fuel. Frequently becomes the pressure today already for reasons of noise at the transition of Internal combustion engine lowered into a sliding operation. The exploitation this occurring during normal operation pressure change allows an unnoticed by the driver execution of the procedure in the normal Driving.

Alternativ oder ergänzend zu einer Änderung des Druckes durch ein Ansteuern des Druckregelventils wird eine Folge von Spannungswerten nach einer Einspritzung aufgenommen und unter Zugrundelegung eines vorbestimmten Zusammenhangs auf eine Folge von Druckwerten abgebildet, um aus der Folge von Druckwerten Frequenzen einer Druckwelle zu bestimmen. Eine solche Druckwelle entsteht durch Druckschwankungen, die durch Öffnen und Schließen des Injektors erzeugt werden. Bei einem Einspritzdruck in einer Größenordnung von 2000 bar können dabei Schwankungen von mehr als 100 bar auftreten. Die Kenntnis der Frequenz erlaubt Rückschlüsse auf die Kraftstofftemperatur und erlaubt eine Kompensation von Einflüssen der resultierenden Druckwelle am Injektor auf nachfolgende Einspritzungen.alternative or in addition to a change the pressure by driving the pressure control valve is a Sequence of voltage values taken after an injection and on the basis of a predetermined relationship to one Sequence of pressure values mapped to from the sequence of pressure values To determine frequencies of a pressure wave. Such a pressure wave is caused by pressure fluctuations caused by opening and closing the Injectors are generated. At an injection pressure of an order of magnitude from 2000 bar while fluctuations of more than 100 bar occur. The knowledge the frequency allows conclusions to be drawn the fuel temperature and allows compensation of influences of the resulting Pressure wave at the injector on subsequent injections.

Analoge Vorteile ergeben sich durch ein Steuergerät, das den Ablauf eines der genannten Verfahren und Ausgestaltungen steuert.analog Benefits result from a control unit that controls the operation of one of the controls said methods and embodiments.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Figuren.Further Advantages will be apparent from the description and the attached figures.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained Features not only in the specified combination, but also usable in other combinations or alone are without departing from the scope of the present invention.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:embodiments The invention are illustrated in the drawings and in the following description explained. In each case, in schematic form:

1 das technische Umfeld der Erfindung; 1 the technical environment of the invention;

2 Einzelheiten des technischen Umfeldes; und 2 Details of the technical environment; and

3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens als Flussdiagramm. 3 an embodiment of a method according to the invention as a flowchart.

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments

Im Einzelnen zeigt 1 ein Speichereinspritzsystem 10, das einen Injektor 12, ein Steuergerät 14, einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher 16, einen Kraftstofftank 18, eine Hochdruckpumpe 20, sowie einen Drucksensor 22 und ein Druckregelventil 24 aufweist. Der Injektor 12 ist über eine Hochdruckleitung 26 mit dem Hochdruckspeicher 16 verbunden, so dass in seinem Inneren statisch der gleiche Druck herrscht wie im Hochdruckspeicher 16. Im Inneren des Injektors 12 ist ein Piezo-Aktor 28 angeordnet, der als Stapel aus n Schichten piezoelektrischen Materials realisiert ist, die jeweils elektrisch zwischen einem ersten Anschluss 30 und einem zweiten Anschluss 32 liegen.In detail shows 1 a storage injection system 10 that has an injector 12 , a control unit 14 , a high-pressure fuel storage 16 , a fuel tank 18 , a high pressure pump 20 , as well as a pressure sensor 22 and a pressure control valve 24 having. The injector 12 is via a high pressure line 26 with the high-pressure accumulator 16 connected so that in its interior statically the same pressure prevails as in the high-pressure accumulator 16 , Inside the injector 12 is a piezo actuator 28 arranged as a stack of n layers of piezoelectric material, each electrically connected between a first terminal 30 and a second port 32 lie.

Der Piezo-Aktor 28 ist über einen hydraulischen Koppler 34 mit einer Düsennadel 36 verbunden und wird von dem Steuergerät 14 gesteuert, das dazu eine Leistungs- und Messelektronik 38 und ein Steuerteil 40 aufweist. Der Koppler 34 weist eine Drossel 42 auf. Die Drossel 42 erlaubt einen langsam erfolgenden Ausgleich der Drücke innerhalb und außerhalb des Kopplers 34, so dass nur schnelle Längenänderungen des Piezo-Aktors 28 auf die Düsennadel 36 übertragen werden, langsame, thermisch induzierte Volumenänderungen aber ausgeglichen werden.The piezo actuator 28 is via a hydraulic coupler 34 with a nozzle needle 36 Connected and is from the controller 14 controlled, which includes a power and measurement electronics 38 and a control part 40 having. The coupler 34 has a throttle 42 on. The throttle 42 allows a slow compensation of the pressures inside and outside the coupler 34 , so only fast length changes of the piezo actuator 28 on the nozzle needle 36 be transferred, slow, thermally induced volume changes but be compensated.

Der Steuereingriff auf die Leistungs- und Messelektronik 38 wird in der 1 durch den Pfeil 44 repräsentiert. Der Pfeil 46 repräsentiert eine Übergabe einer von der Leistungs- und Messelektronik 38 erfassten Spannung U an das Steuerteil 40. Die Ladung und Entladung des Piezo-Aktors 28 erfolgt über die Anschlüsse 30 und 32. Der Kraftstoffdruck p im Kraftstoff-Hochdruckspeicher 16 oder einem anderen unter Hochdruck stehenden Kraftstoff führenden Teil des Speichereinspritzsystems 10 wird von dem Drucksensor 22 erfasst und an das Steuergerät 14 übermittelt.The control intervention on the power and measurement electronics 38 will be in the 1 through the arrow 44 represents. The arrow 46 represents a transfer of one of the power and measurement electronics 38 detected voltage U to the control part 40 , The charge and discharge of the piezo actuator 28 via the connections 30 and 32 , The fuel pressure p in the high-pressure fuel storage 16 or another high-pressure fuel-carrying part of the accumulator injection system 10 is from the pressure sensor 22 recorded and sent to the control unit 14 transmitted.

Wie in der 1 prinzipiell dargestellt ist, wirkt der Piezo-Aktor 28 mit einer Längenänderung über den hydraulischen Koppler 34 direkt auf die Düsennadel 36 ein. Die Düsennadel 36 sitzt fest auf ihrem Sitz, wenn der Piezo-Aktor 28 geladen und damit ausgedehnt ist. Die Schließkraft wird dabei durch den Druck im Kopplerraum erzeugt. Wird der Piezo-Aktor 28 entladen, so zieht er sich zusammen und entlastet über den mit Kraftstoff gefüllten hydraulischen Koppler 34 die Düsennadel 36. Der an einer Druckschulter 49 der Düsennadel 36 herrschende Einspritzdruck erzeugt permanent eine auf die Düsennadel 36 wirkende Öffnungskraft. Beim Entladen des Piezo-Aktors 28 sinkt der Druck im Koppler 34 unter den Betrag der Öffnungskraft ab, was zu einem Abheben der Düsennadel 36 von ihrem Sitz und damit zu einer Einspritzung von Kraftstoff führt.Like in the 1 is shown in principle, acts the piezo actuator 28 with a change in length via the hydraulic coupler 34 directly on the nozzle needle 36 one. The nozzle needle 36 sits firmly on her seat when the piezo actuator 28 loaded and extended. The closing force is generated by the pressure in the coupler space. Becomes the piezo actuator 28 unloaded, it contracts and relieves over the filled with fuel hydraulic coupler 34 the nozzle needle 36 , The one on a pressure shoulder 49 the nozzle needle 36 prevailing injection pressure permanently creates a on the nozzle needle 36 acting opening force. When unloading the piezo actuator 28 the pressure in the coupler drops 34 under the amount of opening force, resulting in one Lift off the nozzle needle 36 from their seat and thus leads to an injection of fuel.

2 zeigt eine Ausgestaltung einer Leistungs- und Messelektronik 38, die eine Spannungsversorgung 48, eine Mess-Schaltung 50 und einen Doppelschalter 52 aufweist. Der Doppelschalter wird vom Steuerteil 40 über die Verbindung 44 gesteuert. In der Ausgestaltung der 2 verbindet der Doppelschalter 52 in einer ersten Schaltstellung S1 die Anschlüsse 30, 32 des Piezo-Aktors 28 mit der Spannungsversorgung 48. In der ersten Schaltstellung S1 wird der Piezo-Aktor 28 von der Spannungsversorgung 48 zum Schließen des Injektors 12 geladen und für ein Öffnen des Injektors 12 definiert entladen. Die entsprechenden Steuersignale des Steuerteils 40 werden in der Ausgestaltung der 2 ebenfalls über die Verbindung 44 übertragen. In einer zweiten Schaltstellung S2 wird der Piezo-Aktor 28 von der Spannungsversorgung 48 getrennt und mit der Mess-Schaltung 50 verbunden. Die Mess-Schaltung 50 ist so ausgestaltet, dass sie einen hohen Eingangswiderstand besitzt und die Spannung U zwischen den Anschlüssen 30, 32 des Piezo-Aktors 28 erfasst. Unter diesen Umständen ist die Ladung Q des Piezo-Aktors 28 näherungsweise konstant. 2 shows an embodiment of a power and measurement electronics 38 that have a power supply 48 , a measuring circuit 50 and a double switch 52 having. The double switch is from the control unit 40 about the connection 44 controlled. In the embodiment of 2 connects the double switch 52 in a first switching position S1, the connections 30 . 32 of the piezo actuator 28 with the power supply 48 , In the first switching position S1, the piezo actuator 28 from the power supply 48 to close the injector 12 loaded and for opening the injector 12 defined unload. The corresponding control signals of the control part 40 be in the embodiment of 2 also about the connection 44 transfer. In a second switching position S2, the piezo actuator 28 from the power supply 48 separated and with the measuring circuit 50 connected. The measuring circuit 50 is designed so that it has a high input resistance and the voltage U between the terminals 30 . 32 of the piezo actuator 28 detected. Under these circumstances, the charge Q is the piezo actuator 28 approximately constant.

Unabhängig von der Schaltstellung des Doppelschalters 52 kann das Verhalten des Piezo-Aktors 28 durch die beiden folgenden Gleichungen beschrieben werden: F = cX – αU Q = αX + CUwobei F die Aktorkraft, c die mechanische Steifigkeit bei kurzgeschlossenem Aktor, X den Aktorhub, C die elektrische Kapazität bei mechanisch blockiertem Aktor, α einen elektromechanischen Übertragungsfaktor und Q die Ladung des Aktors angibt.Regardless of the switching position of the double switch 52 can the behavior of the piezo actuator 28 be described by the following two equations: F = cX - αU Q = αX + CU where F is the actuator force, c is the mechanical stiffness when the actuator is short-circuited, X is the actuator stroke, C is the electrical capacitance with mechanically blocked actuator, α is an electromechanical transmission factor and Q is the charge of the actuator.

In der zweiten Schaltstellung S2 des Doppelschalters 52 kann die Ladung Q des Piezo-Aktors 28 als konstant betrachtet werden.In the second switching position S2 of the double switch 52 can the charge Q of the piezo actuator 28 be considered constant.

Wird die Spannung U bei zwei verschiedenen Kraftstoffdrücken p1, p2 und damit zwei verschiedenen Aktorkräften F1, F2 erfasst und eine Differenz der Aktorkräfte F2, F2 als Funktion einer Differenz der gemessenen Spannungen U1, U2 betrachtet, so ergibt sich eine Geradengleichung mit dem Steigungsfaktor

Figure 00070001
If the voltage U is detected at two different fuel pressures p1, p2 and thus two different actuator forces F1, F2 and a difference of the actuator forces F2, F2 is considered as a function of a difference of the measured voltages U1, U2, the result is a straight line equation with the gradient factor
Figure 00070001

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens als Flussdiagramm. In einem Schritt 54, der aus einem im Steuergerät ablaufenden Hauptprogramm 53 ereicht wird, wird der Doppelschalter 52 von der ersten Schaltstellung S1 in die zweite Schaltstellung S2 umgeschaltet und der Piezo-Aktor 28 damit von der als Lade- und Entladeschaltung dienenden Spannungsversorgung 48 getrennt. 3 shows an embodiment of a method according to the invention as a flowchart. In one step 54 , which consists of a running in the control unit main program 53 is reached, the double switch 52 switched from the first switching position S1 to the second switching position S2 and the piezo actuator 28 so that of serving as a charge and discharge circuit power supply 48 separated.

In einem Schritt 56 wird der Druck p im Speichereinspritzsystem 10 geändert. Das Ändern des Drucks p erfolgt in einer Ausgestaltung durch Ansteuern des Druckregelventils 24 des Speichereinspritzsystems. Dabei wird der Druck bevorzugt abgesenkt. Eine solche Absenkung erfolgt bereits bei vielen Speichereinspritzsystemen 10 bei einem Übergang des Verbrennungsmotors von einem Zugbetrieb in einen Schiebetrieb. Das Ausnutzen genau dieser ohnehin durchgeführten Druckabsenkung hat den Vorteil, das keine zusätzliche Druckabsenkung ausgelöst werden muss und dass die Druckabsenkung hinreichend groß sein kann. Der Druck kann dabei in der Größenordnung einer Zehnerpotenz (z.B. von 2000 bar auf 200 bar) abgesenkt werden. Sofern die Steigung des Druckverlaufs nicht zu groß ist verhindert der Koppler 34 dabei ein unerwünschtes Abheben der Düsennadel 36. Die Zeitdauer einer solchen Druckabsenkung beträgt in einer Ausgestaltung 0,5...1,5 Sekunden. Da im Schiebebetrieb nicht eingespritzt wird, ergeben sich keine nachteiligen Folgen für den Betrieb des Verbrennungsmotors.In one step 56 becomes the pressure p in the accumulator injection system 10 changed. Changing the pressure p is done in one embodiment by driving the pressure control valve 24 of the storage injection system. The pressure is preferably lowered. Such a reduction already occurs in many storage injection systems 10 at a transition of the internal combustion engine from a train operation in a sliding operation. The exploitation of precisely this already performed pressure reduction has the advantage that no additional pressure reduction must be triggered and that the pressure reduction can be sufficiently large. The pressure can be lowered in the order of a power of ten (eg from 2000 bar to 200 bar). If the slope of the pressure curve is not too large prevents the coupler 34 while an unwanted lifting the nozzle needle 36 , The duration of such a pressure reduction is 0.5 ... 1.5 seconds in one embodiment. Since it is not injected in the push mode, there are no adverse consequences for the operation of the internal combustion engine.

In einem weiteren Schritt 58, der zu einem ersten Zeitpunkt t1 vor oder während der Änderung von p im Schritt 56 erfolgt, wird ein erster Wert U1 der Piezospannung U und ein erster Druckwert p1 erfasst. Zu einem zweiten Zeitpunkt t2 während der Änderung oder nach der Änderung wird im Schritt 60 ein zweiter Wert U2 der Piezospannung U und ein zweiter Druckwert p2 durch den Drucksensor 22 erfasst.In a further step 58 which is at a first time t1 before or during the change of p in the step 56 takes place, a first value U1 of the piezoelectric voltage U and a first pressure value p1 is detected. At a second time t2 during the change or after the change is made in step 60 a second value U2 of the piezo voltage U and a second pressure value p2 by the pressure sensor 22 detected.

Anschließend erfolgt im Schritt 62 eine Bildung eines Quotienten aus einer Differenz der beiden Werte Δp des Kraftstoffdrucks und einer Differenz ΔU der bei den beiden Werten p1, p2 des Kraftstoffdrucks erfassten Piezospannungen U1, U2.Subsequently, in the step 62 a formation of a quotient of a difference between the two values Δp of the fuel pressure and a difference ΔU of the piezo voltages U1, U2 detected at the two values p1, p2 of the fuel pressure.

Die Differenz hängt dann von dem oben genannten Aktorparameter

Figure 00090001
ab. Im Schritt 64 wird aus dem Wert des Quotienten auf eine Eigenschaft c, C oder α des Piezo-Aktors 28 geschlossen. Dabei kann jede der drei Eigenschaften bestimmt werden, wenn die beiden Eigenschaften aus anderen Messungen bekannt sind.The difference then depends on the abovementioned actuator parameter
Figure 00090001
from. In step 64 is the value of the quotient on a property c, C or α of the piezo actuator 28 closed. Each of the three properties can be determined if the two properties are known from other measurements.

Alternativ oder ergänzend wird der Wert des Quotienten bei einer Durchführung des Verfahrensgespeichert und bei späteren Durchführungen des Verfahrens ermittelte Quotienten werden mit dem gespeicherten Wert verglichen. Aus Abweichungen zwischen den bei späteren Durchführungen ermittelten Werten und dem gespeicherten Wert werden Veränderungen von Eigenschaften des Piezo-Aktors erkannt und zur Diagnose ausgewertet.alternative or in addition the value of the quotient is stored in a performance of the method and later bushings of the method are calculated with the stored value compared. From deviations between the later executions determined values and the stored value are changes detected by properties of the piezo actuator and evaluated for diagnosis.

Dabei ist der Quotient proportional zu dem Aktorparameter

Figure 00090002
und damit jeweils eine affine Abbildung der Eigenschaften c und C, während er für α gegen Null eine Polstelle aufweist.The quotient is proportional to the actuator parameter
Figure 00090002
and thus in each case an affine mapping of the properties c and C, while for α against zero it has a pole.

Aus dem Wert des Quotienten und einem Vergleich der Werte mit abgespeicherten Werten, die für bestimmte Fehler wie Kontaktierungsfehler einzelner Lagen der Piezokeramik, charakteristisch sind, lassen sich Fehler erkennen und identifizieren. Außerdem wird erwartet, dass unterschiedliche Fehler wie Kontaktierungsfehler einzelner Lagen oder Kurzschlüsse der Kontaktierungen mehrerer Lagen zumindest den Wert des Quotienten und damit die Steigung der U(p)-Kurve ändern. Änderungen der Steigung zeigen daher einen Fehler an. Wegen der großen Temperaturabhängigkeit der Kapazität C wird diese Ausgestaltung bevorzugt mit einer Messung oder Modellierung der Aktortemperatur verbunden. Mit der dann bekannten Aktortemperatur wird ihr Einfluss auf die Kapazität C kompensiert.Out the value of the quotient and a comparison of the values with stored Values for certain errors such as contact errors of individual layers of the piezoceramic, are characteristic, errors can be identified and identified. Furthermore It is expected that different errors such as contacting errors individual layers or shorts the contacts of several layers at least the value of the quotient and thus change the slope of the U (p) curve. Show changes in the slope therefore an error. Because of the large temperature dependence the capacity C, this embodiment is preferred with a measurement or modeling connected to the actuator temperature. With the then known actuator temperature their influence on the capacity C is compensated.

Ein alternative oder ergänzende Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass nach einer Einspritzung eine Folge von Spannungswerten aufgenommen wird, die unter Zugrundelegung eines vorbestimmten Zusammenhangs auf eine Folge von Druckwerten oder Kraftwerten abgebildet wird und aus der Folge von Druckwerten Frequenzen einer Druckwelle bestimmt werden. Bei dieser Ausgestaltung tritt eine Druckänderung im Inneren des Injektors 12 durch das Abheben und Sitzen der Düsennadel 36 auf. Diese Druckänderung wirkt auf den Piezo-Aktor 28 ein. Der Piezo-Aktor antwortet mit der zu messenden Spannung zwischen seinen Anschlüssen 30 und 32.An alternative or additional embodiment of a method according to the invention provides that, after injection, a sequence of voltage values is recorded which, on the basis of a predetermined relationship, is mapped to a sequence of pressure values or force values and frequencies of a pressure wave are determined from the sequence of pressure values. In this embodiment, a pressure change occurs inside the injector 12 by lifting and sitting the nozzle needle 36 on. This pressure change acts on the piezo actuator 28 one. The piezo actuator responds with the voltage to be measured between its terminals 30 and 32 ,

Der vorbestimmte Zusammenhang ergibt sich zum Beispiel aus der o.a. Geradengleichung und einem Umrechnen der Kräfte in Drücke. Die Frequenzen können in einer Ausgestaltung durch eine schnelle Fouriertransformation bestimmt werden, die im Steuergerät auf die Folge der Druckwerte angewendet wird.Of the predetermined relationship arises for example from the o.a. Straight line equation and a conversion of forces into pressures. The frequencies can be in an embodiment determined by a fast Fourier transform be in the control unit is applied to the sequence of pressure values.

Aus der so bestimmten Frequenz kann mit Hilfe eines im Steuergerät 14 abgelegten vorbestimmten Zusammenhangs auf eine Kraftstoffeigenschaft geschlossen werden, die die Frequenz beeinflusst. Dies kann die Kraftstofftemperatur und/oder die Kraftstoffviskosität sein. Die Kenntnis der Frequenz ist für das Bestimmen eines Beginns einer folgenden Einspritzung hilfreich, um Verfälschungen der eingespritzten Kraftstoffmenge durch Einflüsse von Druckmaxima und/oder Minima zu kompensieren oder zu vermeiden.From the thus determined frequency can with the help of one in the control unit 14 stored predetermined relationship to a fuel property that affects the frequency. This may be the fuel temperature and / or the fuel viscosity. Knowledge of the frequency is useful for determining a start of a subsequent injection to compensate for or avoid distortions of the amount of fuel injected by influences of pressure maxima and / or minima.

In diesem Fall ist die Amplitude nicht wichtig, d.h. die Frequenzstimmung kann ohne Kenntnis von c, C, α erfolgen.In In this case, the amplitude is not important, i. the frequency tuning can be done without knowledge of c, C, α.

Claims (11)

Verfahren zum Betreiben eines Piezo-Aktors (28) eines Injektors (12) eines Speichereinspritzsystems (10) als Sensor mit den Schritten: Erfassen einer Piezospannung (U), die sich zwischen Anschlüssen (30, 32) des Piezo-Aktors (28) unter Einwirkung eines Kraftstoffdrucks (p) im Speichereinspritzsystem (10) einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffdruck (p) geändert wird und Werte (U1, U2) der Piezospannung (U) ohne Vorgabe eines äußeren Potenzials bei wenigstens zwei verschiedenen Werten (p1, p2) des Kraftstoffdrucks (p) erfasst und ausgewertet werden.Method for operating a piezo actuator ( 28 ) of an injector ( 12 ) of a storage injection system ( 10 ) as a sensor comprising the steps of: detecting a piezo voltage (U) which is located between terminals ( 30 . 32 ) of the piezo actuator ( 28 ) under the influence of a fuel pressure (p) in the storage injection system ( 10 ), characterized in that the fuel pressure (p) is changed and values (U1, U2) of the piezoelectric voltage (U) without specifying an external potential at at least two different values (p1, p2) of the fuel pressure (p) are recorded and evaluated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei verschiedenen Werte (p1, p2) des Kraftstoffdrucks (p) durch Messungen mit einem Drucksensor (22) erfasst werden.Method according to Claim 1, characterized in that the two different values (p1, p2) of the fuel pressure (p) are determined by measurements with a pressure sensor ( 22 ). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Quotient aus einer Differenz (Δp) der beiden Werte (p1, p2) des Kraftstoffdrucks (p) und einer Differenz (ΔU) der bei den beiden Werten (p1, p2) des Kraftstoffdrucks (p) erfassten Piezospannungen (u1, u2) gebildet wird.Method according to claim 2, characterized in that a quotient of a difference (Δp) of the two values (p1, p2) of the fuel pressure (p) and a difference (ΔU) of the two values (p1, p2) of the fuel pressure (p) detected piezoelectric voltages (u1, u2) is formed. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Wert des Quotienten auf eine Eigenschaft (α, c, C) des Piezo-Aktors (28) geschlossen wird.A method according to claim 3, characterized in that from the value of the quotient on a property (α, c, C) of the piezo actuator ( 28 ) is closed. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wert des Quotienten bei einer Durchführung des Verfahrens gespeichert wird, bei späteren Durchführungen des Verfahrens ermittelte Quotienten mit dem gespeicherten Wert verglichen werden und Abweichungen zwischen den bei späteren Durchführungen ermittelten Werten und dem gespeicherten Wert zur Diagnose des Piezo-Aktors (28) ausgewertet werden.Method according to claim 3 or 4, characterized in that a value of the quotient is stored in a performance of the method, quotients determined in later implementations of the method are compared with the stored value, and deviations between the values determined in later executions and the stored value for Diagnosis of the piezo actuator ( 28 ) be evaluated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck (p) im Speichereinspritzsystem (10) durch Ansteuern eines Druckregelventils (24) des Speichereinspritzsystems (10) gezielt geändert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure (p) in the storage injection system ( 10 ) by driving a pressure regulating valve ( 24 ) of the storage injection system ( 10 ) is changed specifically. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck (p) abgesenkt wird.Method according to Claim 6, characterized that the pressure (p) is lowered. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es beim Übergang eines Verbrennungsmotors, der von dem Speichereinspritzsystem (10) mit Kraftstoff versorgt wird, in einen Schiebebetrieb durchgeführt wird.A method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it is at the transition of an internal combustion engine, which of the storage injection system ( 10 ) is supplied with fuel, is carried out in a shift operation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Folge von Spannungswerten nach einer Einspritzung aufgenommen wird, die unter Zugrundelegung eines vorbestimmten Zusammenhang auf eine Folge von Druckwerten abgebildet wird und aus der Folge von Druckwerten Frequenzen einer Druckschwingung bestimmt werden.Method according to claim 1, characterized in that that received a sequence of voltage values after an injection is based on a predetermined context is mapped to a sequence of pressure values and out of the sequence be determined by pressure values frequencies of a pressure oscillation. Steuergerät (14), das einen Piezo-Aktor (28) eines Injektors (12) eines Speichereinspritzsystems (10) als Sensor betreibt und eine Piezospannung (U) erfasst, die sich zwischen Anschlüssen (30, 32) des Piezo-Aktors (28) unter Einwirkung eines Kraftstoffdrucks (p) im Speichereinspritzsystem (10) einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (14) den Kraftstoffdruck (p) ändert und Werte der Piezospannung (U) ohne Vorgabe eines äußeren Potenzials bei wenigstens zwei verschiedenen Werten (p1, p2) des Kraftstoffdrucks (p) erfasst und auswertet.Control unit ( 14 ), which has a piezo actuator ( 28 ) of an injector ( 12 ) of a storage injection system ( 10 ) operates as a sensor and detects a piezo voltage (U) which is located between terminals ( 30 . 32 ) of the piezo actuator ( 28 ) under the influence of a fuel pressure (p) in the storage injection system ( 10 ), characterized in that the control unit ( 14 ) changes the fuel pressure (p) and detects and evaluates values of the piezo voltage (U) without predetermining an external potential at at least two different values (p1, p2) of the fuel pressure (p). Steuergerät (14) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Ablauf von wenigstens einem der Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 9 steuert.Control unit ( 14 ) according to claim 10, characterized in that it controls a sequence of at least one of the methods according to claims 2 to 9.
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