DE102008041527A1 - Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102008041527A1
DE102008041527A1 DE200810041527 DE102008041527A DE102008041527A1 DE 102008041527 A1 DE102008041527 A1 DE 102008041527A1 DE 200810041527 DE200810041527 DE 200810041527 DE 102008041527 A DE102008041527 A DE 102008041527A DE 102008041527 A1 DE102008041527 A1 DE 102008041527A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
time
valve
piezoelectric element
voltage
valve member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200810041527
Other languages
English (en)
Inventor
Hans-Peter Lehr
Erik Tonner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE200810041527 priority Critical patent/DE102008041527A1/de
Priority to PCT/EP2009/059433 priority patent/WO2010023041A1/de
Publication of DE102008041527A1 publication Critical patent/DE102008041527A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0026—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2055—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit with means for determining actual opening or closing time
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2464—Characteristics of actuators
    • F02D41/2467—Characteristics of actuators for injectors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine mit einem Einspritzventil (1), wobei das Einspritzventil (1) ein piezoelektrisches Element (2) und ein Steuerventil (15) mit einem Ventilglied (16) und mindestens einem Ventilsitz (22) umfasst, wobei während des Ladens des piezoelektrischen Elements (2) eine elektrische Spannung an dem piezoelektrischen Element (2) erfasst und ausgewertet wird. Dadurch ist es möglich, eine eventuell auftretende Drift des piezoelektrischen Elements (2) und/oder Verschleißerscheinungen am Steuerventil (15) periodisch während der gesamten Lebensdauer der Brennkraftmaschine zu erfassen und bei der Berechnung der Ansteuerzeiten der Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) entsprechend zu berücksichtigen.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, nach den Merkmalen des Oberbegriffs in Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein entsprechendes Computerprogramm, einen elektrischen Speicher sowie ein Steuergerät.
  • Aus der DE 10 2006 058 742 ist ein Verfahren bekannt, bei dem das Schließen der Düsennadel durch eine entsprechende Überwachung ein piezoelektrischen Aktuators detektiert wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch für Injektoren, bei denen die Düsennadel über ein Ventil gesteuert wird, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Überwachung des Zustands des Steuerventils ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einem Einspritzventil, wobei das Einspritzventil ein piezoelektrisches Element und ein Steuerventil mit einem Ventilglied und einem Ventilsitz umfasst, dadurch gelöst, dass das piezoelektrische Element geladen wird, und dass von der an dem piezoelektrischen Element während des Ladevorgangs anliegenden Spannung die zweite zeitliche Ableitung gebildet wird und dass der Zeitpunkt zu dem die zweite zeitliche Ableitung der Spannung ein Maximum aufweist als einem mit dem Teitpunkt des Auftreffens des Ventilglieds auf dem Ventilsitz korrespondierende Größe angesehen wird.
  • Durch die erfindungsgemäße Überwachung des Spannungsverlaufs am piezoelektrischen Element während des Ladevorgangs ist es möglich, den Zustand der Einspritzeinrichtung und insbesondere des Steuerventils kontinuierlich zu überwachen und Änderungen der Einspritzeinrichtung durch entsprechende Änderungen bei der Ansteuerung der Einspritzeinrichtung zu kompensieren.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass sich aus der Auswertung des Spannungsverlaufs ein Maß für den Zustand der Einspritzeinrichtung beziehungsweise des Steuerventils gewinnen lässt. Der Zustand der Einspritzeinrichtung und mit ihm auch die Schaltzeit des Steuerventils unterliegt im Laufe der Lebensdauer einer Brennkraftmaschine alterungs- und verschleißbedingten Änderungen. Das erfindungsgemäße Verfahren bestimmt den Zeitpunkt an dem ein Ventilglied des Steuerventils auf dem Ventilsitz auftrifft. Daraus kann auch die Schaltzeit des Steuerventils ermittelt werden. Da diese Schaltzeit für die optimale Ansteuerung beziehungsweise Kraftstoffzumessung in den Brennraum der Brennkraftmaschine von erheblicher Bedeutung ist, kann diese Schaltzeit mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens über die gesamte Lebensdauer der Brennkraftmaschine periodisch erfasst werden und bei der Berechnung der Ansteuerdauer und der Ansteuerzeiten des piezoelektrischen Elements der Kraftstoffeinspritzeinrichtung entsprechend berücksichtigt werden. Dadurch ist es möglich, das Betriebsverhalten der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren angesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung unabhängig von Alterungen, Drift und mechanischem Verschleiß, über die gesamte Lebensdauer der Brennkraftmaschine auf nahezu konstantem Niveau zu halten. Infolgedessen bleiben auch Geräuschverhalten, Laufruhe und Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine auf konstant hohem Niveau.
  • Um den Zeitpunkt des Auftreffens des Ventilglieds auf dem Ventilsitz noch genauer ermitteln zu können, wird eine Verzögerungszeitkonstante, die zwischen dem Auftreffen des Ventilglieds auf dem Ventilsitz und dem Auftreten des Maximums der zweiten zeitlichen Ableitung der am piezoelektrischen Element anliegenden Spannung liegt, berücksichtigt. Diese Verzögerungszeit T ist im Wesentlichen durch die mechanischen Eigenschaften, insbesondere Massenträgheit und Abmessungen des Kopplers, bestimmt und daher nahezu konstant über die gesamte Lebensdauer der Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Daher ist es ohne nennenswerten Aufwand möglich, auch diese Größe bei der Berechnung der Schaltzeit des Steuerventils zu berücksichtigen und dadurch die Schaltzeit noch genauer noch genauer bestimmen.
  • Um das erfindungsgemäße Verfahren auch in verschiedensten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, insbesondere Einspritzdruck und Ansteuerdauer, durchführen zu können, ist weiter vorgesehen, während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Ansteuerspannung zu erhöhen und zwar auf einen Wert, der so hoch liegt, dass das Ventilglied des Steuerventils noch während des Ladevorgangs den Ventilsitz erreicht. Üblicherweise werden piezoelektrische Elemente mit etwa 160 V Ansteuerspannung beaufschlagt. Da es nicht in allen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine möglich ist, mit dieser Ansteuerspannung zu erreichen, dass das Ventilglied schon während des Ladevorgangs auf dem Ventilsitz auftrifft, wird erfindungsgemäß vorgesehen, die Ansteuerspannung während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens um etwa 50% anzuheben. Dadurch ist gewährleistet, dass bei verschiedenen Einspritzdrücken und kleinen einzuspritzenden Kraftstoffmengen das Ventilglied auf dem Ventilsitz auftrifft. Selbstverständlich kann dieser Effekt auch dadurch gewährleistet werden, dass der Ladevorgang entsprechend verlängert wird. Auch eine Kombination von Erhöhung aus der Ansteuerspannung und Verlängerung des Ladevorgangs kann erfindungsgemäß vorgesehen sein.
  • Durch die Änderungen der Ansteuerspannung und/oder der Dauer des Ladevorgangs ändert sich der Öffnungszeitpunkt der Düsennadel. In Folge dessen kann es auch zu Änderungen der eingespritzten Kraftstoffmenge kommen. Diese Änderungen können durch Änderungen der Einspritzdauern während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens voll kompensiert werden. Infolgedessen ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren auch während des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine, das heißt wenn die Brennkraftmaschine Drehmoment abgibt, durchgeführt werden. Durch die erfindungsgemäß beanspruchte Kompensation ändern sich das von der Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment nicht, so dass der Fahrer eines Fahrzeugs, welches mit einer erfindungsgemäßen Steuerung der Brennkraftmaschine ausgerüstet ist, keine Komforteinbußen hinnehmen muss.
  • Um vergleichbare und reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten, ist weiter vorgesehen, den Ladestrom während der Testansteuerung des piezoelektrischen Elements auf einen vorgegebenen Wert zu regeln. Auch dafür ist kein zusätzlicher Aufwand erforderlich, da ohnehin bei jeder Ansteuerung des piezoelektrischen Elements der Ladestrom geregelt werden muss.
  • Da das erfindungsgemäße Verfahren vor allem geeignet ist um die Drift des piezoelektrischen Elements, Alterungs- und Verschleißerscheinungen der Kraftstoffeinspritzung allgemein, insbesondere aber des Steuerventils, zu erkennen und diese Änderungen über viele Betriebsstunden hinweg erst wirksam werden, ist es ausreichend, das erfindungsgemäße Verfahren periodisch, das heißt beispielsweise nach einer vorgegebenen Zahl von etlichen Betriebsstunden durchzuführen und durch die dabei gewonnenen Werte für die Schaltzeit des Steuerventils beziehungsweise den Zeitpunkt des Auftreffens des Ventilglieds auf dem Ventilsitz, entsprechend bei der Ansteuerung der Brennkraftmaschine zu verwenden.
  • Die eingangs genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch ein Computerprogramm, einen elektrischen Speicher, auf dem ein Computerprogramm abgespeichert ist, und ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine gelöst, die zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergerichtet ist.
  • Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den im Folgenden beschriebenen Figuren dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
  • Zeichnung
  • Es zeigen:
  • 1 eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Kraftstoffeinspritzeinrichtung;
  • 2 die Ansteuerung eines Injektors im Normalbetrieb; und
  • 3 und 4 Diagramme, anhand derer sich die erfindungsgemäße Auswertung der Spannung des piezoelektrischen Elements darstellt und erläutert wird.
  • Das Einspritzventil 1 nach 1 weist ein piezoelektrisches Element 2 auf, das eine Vielzahl von hintereinandergeschalteten piezoelektrisch aktiven Lagen 4 umfasst. Das piezoelektrische Element 2 wird über Anschlussklemmen 7 von einem nicht dargestellten Steuergerät angesteuert.
  • Das piezoelektrische Element 2 ist einerseits mit einer Gehäusewand 6 und andererseits mit einem Stellkolben 8 kraftschlüssig verbunden. Der Stellkolben 8 schließt mit seiner dem Element 2 abgewandten Stirnfläche 9 einen hydraulischen Koppler 10 ab. Der hydraulische Koppler 10 wirkt seinerseits auf einen in einem Verbindungskanal 12 geführten Stellkolben 14, an dessen vom Koppler 10 abgewandtem Ende ein dargestellte Steuerventil 15 mit einem Ventilglied 16 angeordnet ist. Das in 1 exemplarisch dargestellte Steuerventil 15 ist als doppelt schließendes Steuerventil ausgebildet. Allerdings ist die Erfindung nicht auf Einspritzventile mit doppelt schließenden Steuerventilen 15 beschränkt.
  • Das Ventilglied 16 verschließt in der dargestellten Position, die einer Ruheposition des Elements 2 entspricht, einen ersten Ventilsitz 18 eines Ventilraumes 20. In einer zweiten Schließposition, die einer maximalen Ansteuerung des Aktors 2 entspricht, verschließt das Ventilglied 16 hingegen einen zweiten Ventilsitz 22 des Ventilraums 20.
  • Über einen Durchlass im zweiten Ventilsitz 22 ist der Ventilraum 20 mit einem Führungskanal 24 verbunden, der eingangsseitig über ein Anschlussstück 26 an einen nicht dargestellten Druckkanal eines Common-Rail-Kraftstoffversorgungssystems eines Kraftfahrzeugs angeschlossen ist. Alternativ kann das Einspritzventil 1 aber auch Teil eines Kraftstoffversorgungssystems mit individueller Druckerzeugung und -versorgung der Einspritzdüsen sein.
  • Im Führungskanal 24 ist eine Düsennadel 28 angeordnet, die einen Kraftstoffauslauf 30 eines vom Anschlussstück 26 abzweigenden Kraftstoffkanals 32 abhängig von einer über die Anschlussklemmen 7 an dem Element 2 angelegten Ansteuerspannung freigibt oder verschließt. Zur Einstellung funktionsgerechter Druckverhältnisse beim Betrieb des Einspritzventils 1 sind das Anschlussstück 26 mit einer Zulaufdrossel 34 und der Führungskanal 24 mit einer Ablaufdrossel 36 versehen.
  • In Abhängigkeit von der an dem Element 2 anliegenden Ansteuerspannung dehnt sich das Element 2 des Einspritzventils 1 in seiner Längsrichtung aus, so dass sich der Stellkolben 8 in Richtung des hydraulischen Kopplers 10 bewegt. Infolge der dadurch bewirkten Druckerhöhung im Koppler 10 bewegt sich auch der Stellkolben 14 mit dem daran angeordneten Ventilglied 16 in Richtung auf den zweiten Ventilsitz 22 zu.
  • In dem Anschlussstück 26 des Einspritzventils 1 herrscht ein hoher Druck, der bei einem Common-Rail-System beispielsweise zwischen 200 und 1800 bar betragen kann. Dieser Druck wirkt gegen die Düsennadel 28 und hält sie geschlossen, so dass durch den Kraftstoffauslauf 30 kein Kraftstoff austreten kann. Wenn aber nun infolge der an dem Element 2 anliegenden Ansteuerspannung das Ventilglied 16 vom ersten Ventilsitz 18 zum zweiten Ventilsitz 22 oder umgekehrt bewegt wird, dann baut sich der Druck im Hochdruckbereich des Führungskanals 24 ab, so dass die Düsennadel 28 in Richtung auf den Ventilraum 20 zurückweicht und den Kraftstoffauslauf 30 freigibt. In diesem Fall erfolgt eine Kraftstoffeinspritzung in einen zugeordneten Zylinder.
  • Das im Folgenden beschriebene Verfahren zur Erfassung des Auftreffens des Ventilglieds 16 auf dem zweiten Ventilsitz 22 ist im übrigen in keiner Weise auf das vorstehend beschriebene Einspritzventil 1 beschränkt, sondern kann vielmehr auch bei alternativ ausgebildeten Einspritzventilen zum Einsatz kommen.
  • In 2 ist die Ansteuerspannung U in Volt über der Zeit t aufgetragen. Eine erste Linie 40 zeigt den zeitlichen Verlauf des Strom I, welcher zum Beladen und Entladen des piezoelektrischen Elements 2 (siehe 1) eingesetzt wird. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist vor allem der Beladevorgang von Bedeutung. Bei dem in 2 dargestellten Betriebspunkt beginnt die Beladung des piezoelektrischen Elements 2 zum Zeitpunkt t1 = 0,2 ms (ms = Millisekunde) und endet etwa bei t4 entsprechend etwa t = 0,3 ms. Dies bedeutet, dass der gesamte Ladevorgang etwa 0,1 ms gedauert hat. Diese Ladezeit ist in 2 mit LZ bezeichnet.
  • Eine zweite Linie 42 zeigt den Verlauf der an dem piezoelektrischen Element 2 anliegenden elektrischen Spannung U. Daraus wird ersichtlich, dass während des Beladungsvorgangs im Zeitraum t1 bis t4 die Spannung U stark ansteigt. Der Spannungsverlauf ist während des Beladevorgangs auch dadurch charakterisiert, dass die Steigung der Spannung ausgehend von einem sehr hohen Niveau kontinuierlich geringer wird. Knicke oder sonstige Unstetigkeiten sind im Spannungsverlauf während des Beladungsvorgangs nicht feststellbar.
  • Sobald der Piezoaktor beladen ist, bleibt der Ladezustand während des gesamten Einspritzvorgangs erhalten. Zu einer Zeit t = 1 s wird der Einspritzvorgang beendet, indem das piezoelektrische Element 2 entladen wird. Dieser Entladevorgang ist dadurch zu erkennen, dass der Strom (siehe die Linie 40) negative Werte annimmt. Zum Zeitpunkt t = etwa 1,075 ms ist das piezoelektrische Element 2 wieder vollständig entladen und die Spannung auf den Wert U = 0 Volt abgesunken. Dieser Ansteuervorgang des piezoelektrischen Elements 2 entspricht dem Stand der Technik und wird im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine durchgeführt.
  • Um nun die Schaltzeit des doppelt schließenden Steuerventils 15 (siehe 1), eine eventuelle Alterung des piezoelektrischen Elements 2 und mechanischen Verschleiß beziehungsweise Funktionsstörungen des doppelt schließenden Steuerventils 15 erkennen und entsprechend bei der Ansteuerung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 berücksichtigen zu können, wird in periodischen Abständen das erfindungsgemäße Verfahren gemäß 3 durchgeführt.
  • Auch hier beginnt der Beladevorgang bei einer Zeit t1 = etwa 0,1 sec (siehe die Linie 40 in 3). Abgeschlossen ist der Ladevorgang zum Zeitpunkt t = t4, wobei t4 = 0,25 s. In anderen Worten, bei der erfindungsgemäßen Ansteuerung dauert der Ladevorgang etwa 0,15 s.
  • Mit einer dritten Linie 44 ist der Hub des piezoelektrischen Elements 2 in 3 dargestellt. Der Hub des Ventilglieds 16 des Steuerventils 15 ist durch eine vierte Linie 46 dargestellt. Eine fünfte Linie 48 zeigt den Druck im Kopplerraum 10 an. Mit einer weiteren Linie 50 ist der Hub der Düsennadel 28 über der Zeit aufgetragen.
  • Anhand der 3 ist gut zu erkennen, dass die Ansteuerspannung am Ende des Ladevorgangs auf etwa 230 V angehoben wurde, wogegen im Normalbetrieb (siehe 2) die Spannung am piezoelektrischen Element nur etwa 160 V beträgt.
  • In 4 ist ein Ausschnitt aus der 3 vergrößert dargestellt, um die hochdynamischen Vorgänge während des Ladevorgangs besser erkennen zu können. Die Nummerierung der verschiedenen Linien in den 2, 3 und 4 sind gleich gewählt.
  • Wenn das piezoelektrische Element 2 geladen wird, führt es eine Hubbewegung aus (siehe die Linie 44). Infolgedessen führt auch das Ventilglied 16 des doppelt schließenden Steuerventils 15 ebenfalls einen Hub aus (siehe die Linie 46). Dabei bewegt es sich aus seiner Ruheposition und bewegt sich bis zum Ventilsitz 22. Der Hub des Ventilglieds 16 ist gegenüber dem Hub des piezoelektrischen Elements 2 leicht verzögert.
  • Zum Zeitpunkt t2 ist dieser Zustand erreicht und das Ventilglied 16 des Steuerventils 15 liegt auf dem Ventilsitz 22 auf. Dies kommt auch in den 3 und 4 durch einen waagerechten Verlauf der Linie 46 für Zeiten t > t2 zum Ausdruck.
  • Mit einer geringen zeitlichen Verzögerung führt die Begrenzung des Hubs des Ventilglieds 16 zu einem Blockieren des piezoelektrischen Elements 2, da die Bewegungen des Ventilglieds 16 und des piezoelektrischen Elements 2 über den hydraulischen Koppler miteinander gekoppelt sind.
  • Gleichzeitig findet auch ein starker Anstieg des Drucks im Kopplerraum 10 statt. Der Druckanstieg kann beispielsweise 150 bar betragen. Dieser erhöhte Druck im Kopplerraum 10 führt zu einer entsprechenden hydraulischen Kraft, die auf das piezoelektrische Element 2 wirkt. Diese Kraft führt zu einer Längenänderung des piezoelektrischen Elements 2. In 4 ist exemplarisch für eine solche druckinduzierte Längenänderung des piezoelektrischen Elements 2 ein erstes lokales Maximum 52 in der Linie 44 dargestellt. Aufgrund des piezoelektrischen Effekts führt das Zusammendrücken des piezoelektrischen Elements 2 auch zu einem Knick im Spannungsverlauf am piezoelektrischen Element 2 (siehe Bezugszeichen 54 in 4).
  • Dieser Knick 54 (t = t3) im Spannungsverlauf des piezoelektrischen Elements 2 wirkt sich in Form eines Maximums der zweiten zeitlichen Ableitung des Spannungsverlaufs aus. Da die Spannung des piezoelektrischen Elements 2 sehr einfach und ohne zusätzlichen apparativen Aufwand von einem Steuergerät der Brennkraftmaschine erfasst und ausgewertet werden kann, ist es ohne zusätzlichen Hardwareaufwand und mit geringem Rechenzeitbedarf möglich, die zweite zeitliche Ableitung des Spannungsverlaufs im Steuergerät zu ermitteln und auszuwerten.
  • Der Knick 54 findet zum Zeitpunkt t = t3 statt. Da ein Maximum der zweiten zeitlichen Ableitung des Spannungsverlaufs auch von dem Steuergerät intern leicht ermittelt werden kann, lässt sich auf die soeben beschriebene erfindungsgemäße Weise der Zeitpunkt t3 leicht und genau bestimmen.
  • Da der Knick 54 in dem Verlauf der Spannung des piezoelektrischen Elements 2 in unmittelbarem Zusammenhang mit dem Aufsitzen des Ventilglieds 16 auf dem Ventilsitz 22 zusammenhängt, ist es möglich, aus dem Zeitpunkt t = t3 eine Aussage über den Zeitpunkt des Auftreffens des Ventilglieds 16 auf dem Ventilsitz 22 zu machen.
  • Dies kann auf einfache Weise dadurch geschehen, dass von dem Zeitpunkt t = t3 eine Verzögerungszeit T abgezogen wird, um den Zeitpunkt zu berechnen, an dem das Ventilglied 16 auf dem Ventilsitz 22 aufsitzt. Im vorliegenden Fall ist der Betrag des Verzögerungszeit T = t3 – t2. Da diese Verzögerungszeit T eine konstante Größe ist, ist es ausreichend, diese einmal an einem Muster in Serie gefertigten Injektors zu erfassen und als konstanten Wert im Steuergerät zu hinterlegen. Dann ist es möglich, nach der Ermittlung des Zeitpunkts t3 auch den Zeitpunkt 12 mit folgender Gleichung zu errechnen: t2 = t3 – T
  • Die Schaltzeit des Steuerventils 15 wird durch die Zeitdifferenz t2 – t1 bestimmt. Die Kenntnis dieser Schaltzeit SZ ist für die präzise Ansteuerung einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung unerlässlich, da nur dann die Kraftstoffzumessung mit der erforderlichen Präzision erfolgen kann. Da sich jedoch die Schaltzeit SZ im Laufe einer von vielen tausend Betriebsstunden aufgrund von Verschleiß, Drift des piezoelektrischen Elements 2 oder anderen äußeren Einflüssen ändern kann, ist es mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, die Schaltzeit SZ beziehungsweise den Zeitpunkt t2 periodisch während der gesamten Lebensdauer der Brennkraftmaschine zu erfassen und eventuell auftretende Änderungen der Schaltzeit beziehungsweise des Zeitpunkts T2 im Steuergerät abzuspeichern. Diese geänderten Werte können dann für die darauffolgenden Berechnungen der Ansteuerung beziehungsweise Einspritzung der Ansteuerung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zugrunde gelegt werden, so dass die Qualität der Ansteuerung unabhängig vom Drift und von dem Verschleiß innerhalb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist.
  • Da das erfindungsgemäße Verfahren keine zusätzliche Hardware benötigt, ist es auch sehr kostengünstig durchführbar.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102006058742 [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einem Einspritzventil (1), wobei das Einspritzventil (1) ein piezoelektrisches Element (2) und ein Steuerventil (15) mit einem Ventilglied (16) und mindestens einem Ventilsitz (22) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Element (2) geladen wird, um das Einspritzventil (1) zu öffnen, dass der zeitliche Verlauf der elektrischen Spannung (U) an dem piezoelektrischen Element (2) während eines Ladevorgangs (t2 < t < t4) des piezoelektrischen Elements (2) erfasst, und dass aus dem zeitlichen Verlauf der Spannung (U(t)) auf den Zeitpunkt des Auftreffens des Ventilglieds (16) auf dem Ventilsitz (22) und/oder die Schaltzeit (SZ) des Steuerventils (15) geschlossen wird.
  2. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der an dem piezoelektrischen Element (2) während des Ladevorgangs anliegende Spannung (U) die zweite zeitliche Ableitung gebildet wird, und dass der Zeitpunkt (t = t3) zu dem die zweite zeitliche Ableitung der Spannung (U) ein Maximum aufweist als mit dem Auftreffen des Ventilglieds (16) auf dem Ventilsitz (22) korrespondierende Größe angesehen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt des Auftreffen des Ventilglieds (16) auf dem Ventilsitz (22) aus dem Zeitpunkt (t = t3) an die zweite zeitliche Ableitung der Spannung (U) ein Maximum ()aufweist abzüglich einer Verzögerungszeitkonstante (T) ermittelt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrens die elektrische Spannung (UAnsteuer) mit der das piezoelektrische Element (2) geladen wird gegenüber dem Normalbetrieb erhöht wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom (I) während des Ladevorgangs geregelt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Änderungen der eingespritzten Kraftstoffmenge, die durch die Durchführung des Verfahrens verursacht werden, durch Änderungen der Öffnungszeit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung kompensiert werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltzeit (SZ) des Steuerventils (15) periodisch ermittelt wird und bei der Ansteuerung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung berücksichtigt wird.
  8. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 programmiert ist.
  9. Elektrischer Speicher auf dem ein Computerprogramm abgespeichert ist, das zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 programmiert ist.
  10. Steuergerät insbesondere für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 hergerichtet ist.
DE200810041527 2008-08-25 2008-08-25 Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine Withdrawn DE102008041527A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810041527 DE102008041527A1 (de) 2008-08-25 2008-08-25 Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine
PCT/EP2009/059433 WO2010023041A1 (de) 2008-08-25 2009-07-22 Verfahren zum betreiben einer kraftstoffeinspritzvorrichtung einer brennkraftmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810041527 DE102008041527A1 (de) 2008-08-25 2008-08-25 Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102008041527A1 true DE102008041527A1 (de) 2010-03-04

Family

ID=41226826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200810041527 Withdrawn DE102008041527A1 (de) 2008-08-25 2008-08-25 Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102008041527A1 (de)
WO (1) WO2010023041A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011124582A1 (de) * 2010-04-08 2011-10-13 Continental Automotive Gmbh Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines einspritzventils
DE102012216454A1 (de) 2012-09-14 2014-03-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Laden eines piezoelektrischen Aktuators
DE102012222851B4 (de) 2012-12-12 2021-12-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Kontrolle eines Piezo-Injektors

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014209823B4 (de) * 2014-05-23 2016-03-31 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Schließcharakteristik des Steuerventils eines Piezo-Servoinjektors
DE102016206369B3 (de) 2016-04-15 2017-06-14 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Ermitteln des Servoventilschließzeitpunktes bei piezogetriebenen Injektoren und Kraftstoffeinspritzsystem

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006058742A1 (de) 2006-12-12 2008-06-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzventils

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19930309C2 (de) * 1999-07-01 2001-12-06 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Einspritzmenge bei einem Kraftstoffeinspritzventil mit Piezoelement-Aktor
DE50009868D1 (de) * 2000-07-01 2005-04-28 Bosch Gmbh Robert Piezoelektrischer Aktor eines Einspritzventils sowie Kraftstoffeinspritzsystem
DE10345226B4 (de) * 2003-09-29 2006-04-06 Volkswagen Mechatronic Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Ventils und Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Pumpe-Düse-Vorrichtung mit einem Ventil
DE102004006297B4 (de) * 2004-02-09 2007-05-16 Siemens Ag Verfahren zur Steuerung eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006058742A1 (de) 2006-12-12 2008-06-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzventils

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011124582A1 (de) * 2010-04-08 2011-10-13 Continental Automotive Gmbh Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines einspritzventils
CN102822483A (zh) * 2010-04-08 2012-12-12 欧陆汽车有限责任公司 用于使喷射阀工作的方法和装置
DE102012216454A1 (de) 2012-09-14 2014-03-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Laden eines piezoelektrischen Aktuators
DE102012222851B4 (de) 2012-12-12 2021-12-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Kontrolle eines Piezo-Injektors

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010023041A1 (de) 2010-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011005285B4 (de) Verfahren zur Bestimmung des Leerhubes eines Piezoinjektors mit direkt betätigter Düsennadel
EP1841963B1 (de) Verfahren zum betreiben einer kraftstoff-einspritzvorrichtung einer brennkraftmaschine
DE102006059070A1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem und Verfahren zum Ermitteln eines Nadelhubanschlags in einem Kraftstoffeinspritzventil
DE102009018289B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils
DE102006003861A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE102012204272B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems mit Regelung des Einspritzventils zur Erhöhung der Mengengenauigkeit und Kraftstoffeinspritzsystem
DE102011005934A1 (de) Verfahren zur Ermittlung der Kraftverhältnisse an der Düsennadel eines direkt getriebenen Piezoinjektors
WO2011144445A1 (de) Adaptive leerhubkompensation für kraftstoffeinspritzventile
WO2008071532A1 (de) Verfahren zum betreiben eines kraftstoffeinspritzventils
DE102012204251B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems und Kraftstoffeinspritzsystem mit Einspritzventilen mit Piezo-Direktantrieb
DE102008041527A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine
DE102009003211B4 (de) Verfahren zur Ansteuerung von Injektoren in einer Brennkraftmaschine
EP1551065B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Ansteuerspannung für einen piezoelektrischen Aktor eines Einspritzventils
DE10315815A1 (de) Verfahren zur Ermittlung der individuellen Ansteuerspannung eines piezoelektrischen Elements
DE102004037255B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung insbesondere für ein Kraftfahrzeug
EP2084383A1 (de) Verfahren zur bestimmung eines kennfeldes der einspritzmenge über einer elektrischen grösse eines elektrisch angesteuerten einspritzventils
DE102006011725A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren eines Piezo-Aktuators
DE102008020931A1 (de) Verfahren zur Ansteuerung eines Piezoaktors in einem Kraftstoffinjektor
DE102007058540B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elements
DE10228063A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE102015217776A1 (de) Verfahren zur Erkennung einer Schädigung einer Düsennadel eines Kraftstoffinjektors oder des Düsennadelsitzes
DE102012204253B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems mit Einspritzventil mit Piezo-Servobetrieb mit Raildruckermittlung und Kraftstoffeinspritzsystem
DE10323488B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur betriebspunktabhängigen Steuerung von Injektoren eines Kraftstoffzumesssystems einer Brennkraftmaschine
DE10229394A1 (de) Verfahren, Computerprogramm, Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine
DE102007061946A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F02M0051000000

Ipc: F02M0047020000

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee