DE102008042146A1 - Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines piezoelektrischen Aktors - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines piezoelektrischen Aktors (12), insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils (10) einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem in Abhängigkeit mindestens eines Sollwertes für den Betrieb des Aktors (12), insbesondere einer Sollspannung (Usoll) und/oder einer Soll-Ladezeit (Tchsoll), mindestens eine Ansteuergröße (Ichmax') zur Beaufschlagung des Aktors (12) mittels eines Modells, insbesondere in Form eines Kennfelds (KF), ermittelt wird.
Erfindungsgemäß ist das Kennfeld (KF) aktorspezifisch ausgebildet und wird über eine Betriebsdauer des Aktors (12) zumindest teilweise modifiziert.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines piezoelektrischen Aktors, insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem in Abhängigkeit mindestens eines Sollwerts für den Betrieb des Aktors, insbesondere einer Sollspannung und/oder einer Soll-Ladezeit, mindestens eine Ansteuergröße zur Beaufschlagung des Aktors mittels eines Modells, insbesondere in Form eines Kennfelds, ermittelt wird.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät zur Ausführung eines derartigen Verfahrens.
  • Betriebsverfahren der eingangs genannten Art weisen den Nachteil auf, dass eine unzureichende Anpassung an sich ändernde Umgebungsbedingungen während des Betriebs des piezoelektrischen Aktors und an beispielsweise fertigungsbedingte Exemplarstreuungen gegeben ist, weil das Modell, das z. B. in Form eines Kennfelds realisiert sein kann, statisch ausgebildet ist. Das Modell zur Ermittlung der Ansteuergröße wird bei herkömmlichen Systemen beispielsweise im Wege einer Mittelung der Eigenschaften einer Mehrzahl von betrachteten Referenz-Aktoren erhalten.
  • Insbesondere bei sich ändernden Umgebungsbedingungen oder infolge von Alterungseffekten führt die Verwendung eines derartigen statischen Modells zu einer Abweichung von den tatsächlichen Betriebseigenschaften des Aktors. Ein Regelungsmechanismus zur Einregelung eines Sollwerts für den Betrieb des Aktors kann aufgrund der unzureichenden Anpassung herkömmlicher statischer Modelle an sich ändernde Umgebungsbedingungen bzw. Exemplarstreuungen daher nur verhältnismäßig langsam den gewünschten Sollwert einstellen.
  • Darüberhinaus können verschiedene den Betrieb des piezoelektrischen Aktors beeinflussende Toleranzquellen, wie beispielsweise eine temperaturabhängige Aktorkapazität und dergleichen je nach einem Arbeitspunkt des piezoelektrischen Aktors in unterschiedlicher Weise auf das tatsächliche Betriebsverhalten des piezoelektrischen Aktors wirken. Diese Mechanismen sind mit den herkömmlichen statischen Modellen bzw. Kennfeldern nicht abbildbar und ihre Effekte auf einen Regelungsprozess daher nur eingeschränkt kompensierbar.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Betriebsverfahren und ein Steuergerät der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass auch unter sich ändernden Umgebungsbedingungen, bei unterschiedlichen Betriebspunkten und bei dem Auftreten von Exemplarstreuungen ein zuverlässiges und schnelles Einregeln der gewünschten Sollwerte möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird bei dem Betriebsverfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kennfeld aktorspezifisch ausgebildet ist, und dass das aktorspezifische Kennfeld über eine Betriebsdauer des Aktors zumindest teilweise modifiziert wird.
  • Sofern für das erfindungsgemäß betrachtete Modell, das das Betriebsverhalten des piezoelektrischen Aktors repräsentiert, ein Kennfeld verwendet wird, ermöglicht die erfindungsgemäße aktorspezifische Ausbildung des Kennfelds eine an den betrachteten piezoelektrischen Aktor angepasste Modifikation des Modells, die insbesondere auch alterungsbedingten und sonstigen Änderungen im Betriebsverhalten des piezoelektrischen Aktors Rechnung trägt.
  • Sofern das betrachtete Modell nicht als Kennfeld, sondern beispielsweise in Form einer oder mehrerer mathematischer Gleichungen repräsentiert wird, sieht das erfindungsgemäße Prinzip dementsprechend vorteilhaft eine Modifikation einer oder mehrerer Parameter der mathematischen Gleichungen über die Betriebsdauer des Aktors vor. Beispielsweise können bei einem Modell, welches mehrere Polynome zur Beschreibung des Betriebsverhaltens des piezoelektrischen Aktors aufweist, die Parameter der Polynome im erfindungsgemäßen Sinne modifiziert werden.
  • Eine effiziente Anpassung des erfindungsgemäß vorgesehenen aktorspezifischen Kennfelds ergibt sich dadurch, dass mindestens ein Kennfeldwert modifiziert wird in Abhängigkeit einer Differenz aus dem Sollwert für den Betrieb des Aktors und einem entsprechenden Istwert, der beispielsweise messtechnisch erfasst wird.
  • In einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens wird die Differenz aus dem Sollwert für den Betrieb des Aktors und dem entsprechenden Istwert einem Regler, vorzugsweise einem P-I-Regler, zugeführt, und die Ausgangsgröße des Reglers wird verwendet, um den Kennfeldwert zu modifizieren. Auf diese Weise ist eine besonders präzise und effiziente Anpassung des Kennfelds an den aktuellen Betriebszustand des piezoelektrischen Aktors gegeben.
  • Anstelle der Modifikation von Kennfeldwerten des aktorspezifischen Kennfelds kann ein vorzugsweise ebenfalls aktorspezifisches Differenzkennfeld modifiziert werden, welches zur Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors zusammen mit dem in diesem Fall statisch ausgebildeten Kennfeld verwendet wird. Beispielsweise können zur Ermittlung von Ansteuergrößen für den piezoelektrischen Aktor die einem entsprechenden Betriebspunkt des piezoelektrischen Aktors zugeordneten Kennfeldwerte des statischen Kennfelds und des Differenzkennfelds addiert werden. Auf diese Weise muss für unterschiedliche Aktoren jeweils nur ein aktorspezifisches Differenzkennfeld vorgesehen werden, während das statische Kennfeld für alle Aktoren gemeinsam verwendbar ist, wodurch ggf. eine Steigerung bei der Speichereffizienz der Kennfelder erreichbar ist.
  • Das erfindungsgemäße Prinzip ermöglicht vorteilhaft eine aktorspezifische und gleichzeitig auch eine arbeitspunktspezifische Anpassung des betrachteten Modells bzw. Kennfelds.
  • Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Steuergerät gemäß Patentanspruch 10 angegeben.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms, das auf einem Computer beziehungsweise einer Recheneinheit eines Steuergeräts ablauffähig und zur Ausführung des Verfahrens geeignet ist. Das Computerprogramm kann beispielsweise auf einem elektronischen Speichermedium abgespeichert sein, wobei das Speichermedium seinerseits zum Beispiel in dem Steuergerät enthalten sein kann.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
  • In der Zeichnung zeigt:
  • 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kraftstoffeinspritzventils zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 2 ein Funktionsdiagramm eines herkömmlichen Betriebsverfahrens, und
  • 3 ein Funktionsdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens.
  • In 1 ist ein als Kraftstoffeinspritzventil 10 ausgebildetes Einspritzventil einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt, das mit einem piezoelektrischen Aktor 12 versehen ist. Der piezoelektrische Aktor 12 wird wie in 1 durch den Pfeil angedeutet von einem Steuergerät 20 angesteuert. Weiterhin weist das Kraftstoffeinspritzventil 10 eine Ventilnadel 13 auf, die auf einem Ventilsitz 14a im Inneren des Gehäuses des Kraftstoffeinspritzventils 10 aufsitzen kann.
  • Ist die Ventilnadel 13 von dem Ventilsitz 14a abgehoben, so ist das Kraftstoffeinspritzventil 10 geöffnet und es wird Kraftstoff eingespritzt. Dieser Zustand ist in der 1 dargestellt. Ein vollständig geöffneter Zustand des Kraftstoffeinspritzventils 10 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel 13 an einem in dem Bereich 14b angeordneten und nicht näher dargestellten Nadelhubanschlag anliegt, der eine weitere Bewegung der Ventilnadel 13 weg von ihrem Ventilsitz 14a, d. h. auf den Aktor 12 zu, verhindert. Sitzt die Ventilnadel 13 auf dem Ventilsitz 14a auf, so ist das Kraftstoffeinspritzventil 10 geschlossen. D. h., der gesamte, bei der Abbildung nach 1 vertikal verlaufende, Hubweg, den die Ventilnadel 13 zurücklegen kann, ist einerseits durch den Ventilsitz 14a (Schließposition) und andererseits durch den Nadelhubanschlag in dem Bereich 14b (Öffnungsposition) begrenzt.
  • Der Übergang von dem geschlossenen in den geöffneten Zustand wird mithilfe des piezoelektrischen Aktors 12 bewirkt. Hierzu wird eine nachfolgend auch als Aktorspannung U bezeichnete elektrische Spannung an den Aktor 12 angelegt, die eine Längenänderung eines in dem Aktor 12 angeordneten Piezostapels hervorruft, welche ihrerseits zum Öffnen beziehungsweise Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 10 ausgenutzt wird.
  • Das Kraftstoffeinspritzventil 10 weist ferner einen hydraulischen Koppler 15 auf. Der hydraulische Koppler 15 ist innerhalb des Kraftstoffeinspritzventils 10 angeordnet und weist ein Kopplergehäuse 16 auf, in dem zwei Kolben 17, 18 geführt sind. Der Kolben 17 ist mit dem Aktor 12 und der Kolben 18 ist mit der Ventilnadel 13 verbunden. Zwischen den beiden Kolben 17, 18 ist ein Volumen 19 eingeschlossen, das die Übertragung der von dem Aktor 12 ausgeübten Kraft auf die Ventilnadel 13 bewerkstelligt.
  • Der Koppler 15 ist von unter Druck stehendem Kraftstoff 11 umgeben. Das Volumen 19 ist ebenfalls mit Kraftstoff gefüllt. Über die Führungsspalte zwischen den beiden Kolben 17, 18 und dem Kopplergehäuse 16 kann sich das Volumen 19 über einen längeren Zeitraum hinweg an die jeweils vorhandene Länge des Aktors 12 anpassen. Bei kurzzeitigen Änderungen der Länge des Aktors 12 bleibt das Volumen 19 jedoch nahezu unverändert und die Änderung der Länge des Aktors 12 wird auf die Ventilnadel 13 übertragen.
  • 2 zeigt ein Funktionsdiagramm zur Realisierung eines herkömmlichen Betriebsverfahrens für den piezoelektrischen Aktor 12 des Einspritzventils 10. Aus den Eingangsgrößen Usoll, Uist, Tchsoll werden hierbei die Ausgangsgrößen Ichmax, Tppch zur Ansteuerung des Aktors 12 ermittelt.
  • Bei der Eingangsgröße Usoll handelt es sich um eine Sollspannung, auf die der piezoelektrische Aktor 12 (1) in einem zukünftigen Ansteuervorgang aufgeladen werden soll. Die Eingangsgröße Uist repräsentiert eine beispielsweise messtechnisch erfasste tatsächliche Spannung, die an dem piezoelektrischen Aktor 12 anliegt. Die weitere Eingangsgröße Tchsoll gibt einen Sollwert für die Ladezeit an, innerhalb der der Aktor 12 aufgeladen werden soll.
  • Das herkömmliche Verfahren sieht die Bildung einer Ansteuergröße Ichmax für den Betrieb des piezoelektrischen Aktors 12 mittels eines statischen Kennfelds KFs vor. Bei der Ansteuergröße Ichmax handelt es sich vorliegend um einen maximalen Ladestrom, mit dem der Aktor 12 aufzuladen ist. Zusätzlich sieht das herkömmliche Verfahren gemäß 2 die Bildung der weiteren Ansteuergröße Tppch mittels einer nicht näher bezeichneten Kennlinie vor, bei der es sich vorliegend um eine Puls-Pausen-Zeit für den Aufladevorgang des Aktors 12 handelt.
  • Wie aus 2 ersichtlich, werden dem statischen Kennfeld KFs, das ein Betriebsverhalten eines Referenzaktors beschreibt, eingangsseitig eine modifizierte Sollspannung Usoll' sowie der Sollwert Tchsoll für die Ladezeit zugeführt. Durch diese beiden Eingangsgrößen Usoll', Tchsoll wird ein Arbeitspunkt für den herkömmlich betriebenen piezoelektrischen Aktor definiert, aus dem mittels des herkömmlichen statischen Kennfelds KFs die Ansteuergröße Ichmax ermittelt wird. Die modifizierte Sollspannung Usoll' wird hierbei aus einer in an sich bekannter Weise ermittelten Sollspannung Usoll sowie einer Ausgangsgröße eines Reglers PI erhalten, dem eingangsseitig als Regeldifferenz eine Differenz zwischen der Sollspannung Usoll und der Istspannung Uist zugeführt wird.
  • Das in 2 veranschaulichte herkömmliche Betriebsverfahren weist den Nachteil auf, dass unterschiedlichste Störgrößen, die bei dem Betrieb des piezoelektrischen Aktors 12 auftreten, in Form der Regeldifferenz Usoll – Uist in die Bildung der Ansteuergröße Ichmax eingehen, wobei die Regeldifferenz über den herkömmlichen Regler PI im Wege der Bildung der modifizierten Sollspannung Usoll' zu einer Verschiebung des durch die Eingangsgrößen Usoll, Tchsoll definierten Arbeitspunkt des piezoelektrischen Aktors 12 führt.
  • Dies ergibt den besonderen Nachteil, dass die in 2 dargestellte herkömmliche Reglerstruktur für sich ändernde Arbeitspunkte Usoll, Tchsoll jeweils einen neuen Einregelvorgang erfordert. Das bedeutet, insbesondere bei verhältnismäßig kurzfristigen Änderungen des Arbeitspunkts des piezoelektrischen Aktors 12 weist das herkömmliche Verfahren keine ausreichende Dynamik und Präzision bei der Bildung der Ansteuergröße Ichmax auf.
  • Um eine schnellere Einregelung und damit auch eine präzisere Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 12 zu ermöglichen, sieht das erfindungsgemäße Verfahren einerseits die Verwendung eines aktorspezifischen Kennfelds KF vor, vgl. 3, und ferner ist erfindungsgemäß vorteilhaft vorgesehen, das aktorspezifische Kennfeld KF über eine Betriebsdauer des piezoelektrischen Aktors 12 hinweg zumindest teilweise zu modifizieren.
  • Dies wird erfindungsgemäß vorteilhaft dadurch erreicht, dass eine Ausgangsgröße des als P-I-Regler ausgebildeten Reglers PI' dazu verwendet wird, mindestens einen Kennfeldwert des aktorspezifischen Kennfelds KF zu modifizieren.
  • Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Verfahren (2) besteht dadurch besonders vorteilhaft die Möglichkeit, das ein Betriebsverhalten des piezoelektrischen Aktors 12 repräsentierende aktorspezifische Kennfeld KF nicht pauschal im Wege der Modifikation seiner Eingangsgrößen, d. h. des Arbeitspunkts, an auftretende Störgrößen „anzupassen”, sondern vielmehr durch gezielte Beeinflussung unterschiedlicher Kennfeldwerte zu modifizieren, wodurch eine weitaus präzisere Anpassung des Kennfelds KF an ein tatsächliches Betriebsverhalten des pieoelektrischen Aktors 12 möglich ist.
  • D. h., das erfindungsgemäße Verfahren wirkt vermöge des Reglers PI' direkt auf einzelne Kennfeldwerte des Kennfelds KF, um es z. B. an sich ändernde Betriebseigenschaften des Aktors 12 oder weitere Parameter anzupassen. Gleichzeitig liegt an dem Eingang des erfindungsgemäßen Kennfelds KF das den tatsächlichen Arbeitspunkt angebende Wertepaar Usoll, Tchsoll an. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, das durch das Kennfeld KF repräsentierte Modell des Aktors 12 gezielt nur für den aktuell vorliegenden tatsächlichen Arbeitspunkt Usoll, Tchsoll zu verändern. Im Gegensatz hierzu verfälscht das herkömmliche Verfahren den Arbeitspunkt von Usoll, Tchsoll zu Usoll', Tchsoll und beeinträchtigt damit die Regelgüte und insgesamt die präzise Bildung von Ansteuergrößen.
  • Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Reglerstruktur besteht demnach darin, dass auch bei einem hochdynamischen Wechsel verschiedener Betriebspunkte Usoll, Tchsoll des piezoelektrischen Aktors 12 stets präzise Ansteuergrößen Ichmax' erhalten werden, insbesondere ohne langwierige Einregelvorgänge.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens kann ein Adaptionsschritt zur Anpassung des Kennfelds KF wie folgt ausgeführt werden:
  • Zunächst wird in einem aktuellen Zeitschritt k gemäß der Gleichung Ichmax'(k) = Ichmax'(k – 1) + kAdapt·(Usoll(k) – Uist(k))ein neuer Wert Ichmax'(k) für die Ansteuergröße Ichmax' in Abhängigkeit des entsprechenden Werts Ichmax'(k – 1) des vorangehenden Zeitschritts k – 1 ermittelt. Zu dem alten Wert Ichmax'(k – 1) wird hierbei ein Korrekturterm kAdapt·(Usoll(k) – Uist(k)) addiert, der der Regeldifferenz Usoll – Uist, multipliziert mit einer vorgebbaren Adaptionsgeschwindigkeit kAdapt, entspricht.
  • Mit diesem neuen Wert Ichmax'(k) kann der Aktor 12 anschließend angesteuert werden.
  • Ferner wird das aktorspezifische Kennfeld KF erfindungsgemäß vorteilhaft so modifiziert, dass es nach der nachfolgend näher beschriebenen Modifikation – ausgehend von demselben Arbeitspunkt Usoll, Tchsoll – denselben Wert für die Ansteuergröße Ichmax'(k) liefert wie der vorstehend beschriebene Regelschritt.
  • Hierzu wird einer besonders einfachen Verfahrensvariante zufolge ein dem aktuellen Arbeitspunkt Usoll, Tchsoll entsprechender Kennfeldwert des aktorspezifischen Kennfelds KF durch Addition eines entsprechenden Offsetwerts so modifiziert, dass eine erneute Auswertung des aktorspezifischen Kennfelds KF bei demselben Arbeitspunkt auf den im Wege des Regelschritts erhaltenen Wert Ichmax'(k) für die Ansteuergröße Ichmax führen würde.
  • Sofern für den vorliegenden Arbeitspunkt Usoll, Tchsoll kein Kennfeldwert vorliegt bzw. keine entsprechende Stützstelle in dem Kennfeld KF enthalten ist, kann vorteilhaft mindestens eine dem Arbeitspunkt Usoll, Tchsoll benachbart liegende Stützstelle des Kennfelds KF ermittelt werden, und anschließend wird durch eine geeignete Interpolationsgleichung der Kennfeldwert der benachbarten Stützstellen) so modifiziert, dass eine nachfolgende Auswertung des modifizierten Kennfelds KF möglichst genau auf den im Wege des Regelschritts erhaltenen Wert Ichmax'(k) für die Ansteuergröße Ichmax führt.
  • Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Interpolation zwischen zwei aus einem Kennfeld erhaltenen Werten erfordert die erfindungsgemäße Adaption des Kennfelds KF eine „inverse Interpolation”, weil ausgehend von dem zukünftig als Kennfeldwert zu verwendenden Wert Ichmax'(k) die Stützstellen des Kennfelds KF zu modifizieren sind.
  • Diese Vorgehensweise ist für den eindimensionalen Fall, d. h. für einen Kennlinie, unter Bezugnahme auf 4 verdeutlicht.
  • 4 zeigt eine Kennlinie KL, die einen funktionalen Zusammenhang zwischen einer Sollspannung Usoll und der Ansteuergröße Ichmax mittels mehrerer diskreter Kennlinienwerte KW1, KW2 wiedergibt, welche Stützstellen für eine an sich bekannte Interpolation bilden. Aus einer linearen Interpolation zwischen den Stützstellen KW1, KW2, die die Interpolationsgerade IG liefert, kann somit beispielsweise für den Sollspannungswert Usoll12 der Wert Ichmax12 für die Ansteuergröße Ichmax ermittelt werden.
  • Eine Adaption der Kennlinie KL im Sinne der vorliegenden Erfindung erfolgt wie bereits beschrieben dadurch, dass ein oder mehrere Stützstellen KW1, KW2 so modifiziert werden, dass eine Auswertung der adaptierten Kennlinie auf einen gewünschten Wert Ichmax3 führt.
  • Sofern beispielsweise für den Arbeitspunkt Usoll3 eine Adaption der Kennlinie KL derart vorgenommen werden soll, dass sie einen größeren Wert für die Ansteuergröße liefert, kann beispielsweise der seitherige Kennfeldwert Ichmax2 der Stützstelle KW2 auf den Kennfeldwert Ichmax3 erhöht werden. Eine lineare Interpolation zwischen den Stützstellen KW1, KW2 führt dann auf die neue Interpolationsgerade IG', die an dem Arbeitspunkt Usoll3 wie gewünscht den größeren Wert liefert.
  • Die vorstehend beschriebene Adaption ist auf zwei- oder mehrdimensionale Kennfelder KF (3) übertragbar. Anstelle einer reinen Vergrößerung oder Verkleinerung von einem Kennfeldwert einer Stützstelle ist es auch denkbar, gleichzeitig mehrere Stützstellen KW1, KW2 zu modifizieren, um die bestehende Interpolationskurve, bei der es sich nicht notwendig um eine Gerade handeln muss, näher an den gewünschten Wert zu legen.
  • Die Berücksichtigung einer Steigung oder höherer Ableitungen der Interpolationskurve für die erfindungsgemäße Adaption des Kennfelds KF ist ebenso denkbar wie die Zuhilfenahme von bekannten Optimierungsverfahren zur Festlegung der adaptierten Kennfeldwerte.
  • Anstelle einer Modifikation des Kennfelds KF kann die im Wege der erfindungsgemäßen Adaption erhaltene Information auch in einem separaten Differenzkennfeld gespeichert werden, das zusätzlich zu dem hierbei auch statisch realisierbaren „Basiskennfeld” KF ausgewertet wird.
  • Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens werden das Kennfeld KF und/oder ein entsprechendes Differenzkennfeld nichtflüchtig gespeichert für eine zukünftige Verwendung, wodurch Einregelvorgänge während des Betriebs des Aktors 12 vermieden werden.
  • Sofern zur Beschreibung des erfindungsgemäß betrachteten piezoelektrischen Aktors 12 kein Kennfeld KF sondern beispielsweise ein oder mehrere mathematische Gleichungen betrachtet werden, die das Aktormodell charakterisieren, können anstelle der vorstehend beschriebenen Kennfeldwerte entsprechend die Parameter der mathematischen Gleichungen in der erfindungsgemäßen Weise modifiziert werden, um das Modell für den Aktor 12 an den tatsächlichen Betriebszustand des piezoelektrischen Aktors 12 anzupassen. Z. B. können Koeffizienten eines das Modell beschreibenden Polynoms variiert werden, um die erfindungsgemäße Adaption des Modells zu realisieren.
  • Das den Aktor 12 beschreibende Modell kann vorteilhaft auch abschnittsweise, d. h. für jeweils unterschiedliche Arbeitspunktbereiche, mittels entsprechender Gleichungen und entsprechenden Kennfeldern realisiert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist universell einsetzbar für die Bildung einer oder mehrerer Ansteuergrößen für piezoelektrische Aktoren 12. Neben dem maximalen Ladestrom Ichmax' können beispielsweise ein Entladestrom, Pulspausenzeiten für Lade- und/oder Entladevorgänge und dergleichen ermittelt werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines piezoelektrischen Aktors (12), insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils (10) einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem in Abhängigkeit mindestens eines Sollwertes für den Betrieb des Aktors (12), insbesondere einer Sollspannung (Usoll) und/oder einer Soll-Ladezeit (Tchsoll), mindestens eine Ansteuergröße (Ichmax') zur Beaufschlagung des Aktors (12) mittels eines Modells, insbesondere in Form eines Kennfelds (KF), ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennfeld (KF) aktorspezifisch ausgebildet ist, und dass das aktorspezifische Kennfeld (KF) über eine Betriebsdauer des Aktors (12) zumindest teilweise modifiziert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kennfeldwert des aktorspezifischen Kennfelds (KF) modifiziert wird in Abhängigkeit einer Differenz aus dem Sollwert für den Betrieb des Aktors (12) und einem entsprechenden Istwert.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz aus dem Sollwert für den Betrieb des Aktors (12) und dem entsprechenden Istwert einem Regler (PI') zugeführt wird, und dass eine Ausgangsgröße des Reglers (PI') verwendet wird, um den Kennfeldwert zu modifizieren.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (PI') als P-I-Regler ausgebildet ist.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des aktorspezifischen Kennfelds (KF) ein, vorzugsweise ebenfalls aktorspezifisches, Differenzkennfeld modifiziert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell anstelle des Kennfelds durch eine oder mehrere mathematische Gleichungen, insbesondere Polynome, beschrieben wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Parameter der mathematischen Gleichungen über die Betriebsdauer des Aktors (12) zumindest teilweise modifiziert werden.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennfeld (KF) und/oder das Differenzkennfeld und/oder ein oder mehrere Parameter der das Modell beschreibenden mathematischen Gleichungen nichtflüchtig gespeichert werden.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell bzw. Kennfeld (KF) eine elektrische Kapazität des piezoelektrischen Aktors (12) in Abhängigkeit einer oder mehrerer Betriebsgrößen des piezoelektrischen Aktors (12) beschreibt, insbesondere in Abhängigkeit einer Temperatur und/oder einer Aktorspannung und/oder einer Betriebsdauer.
  10. Steuergerät (20) zum Betreiben eines piezoelektrischen Aktors (12), insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils (10) einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem in Abhängigkeit mindestens eines Sollwertes für den Betrieb des Aktors (12), insbesondere einer Sollspannung (Usoll) und/oder einer Soll-Ladezeit (Tchsoll), mindestens eine Ansteuergröße (Ichmax') zur Beaufschlagung des Aktors (12) mittels eines Modells, insbesondere in Form eines Kennfelds (KF), ermittelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennfeld (KF) aktorspezifisch ausgebildet ist, und dass das aktorspezifische Kennfeld (KF) über eine Betriebsdauer des Aktors (12) zumindest teilweise modifizierbar ist.
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