DE102009003176A1 - Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines piezoelektrischen Aktors - Google Patents

Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines piezoelektrischen Aktors Download PDF

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Andreas Huber
Sascha Hoefler
Stefan Schempp
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines piezoelektrischen Aktors (10), insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine, bei dem ein Sollwert für eine elektrische Ansteuergröße des piezoelektrischen Aktors (10), insbesondere ein Spannungssollwert (Usoll), ermittelt und in Abhängigkeit von einem Korrekturwert (K) korrigiert wird, um einen korrigierten Sollwert (Uksoll) zu erhalten. Erfindungsgemäß wird der Korrekturwert (K) in Abhängigkeit von mindestens einer Verschleißgröße (VG1, VG2, VG3, VG4) ermittelt, die einen tatsächlichen Verschleiß des piezoelektrischen Aktors (10) charakterisiert.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines piezoelektrischen Aktors, insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine, bei dem ein Sollwert für eine elektrische Ansteuergröße des piezoelektrischen Aktors, insbesondere ein Spannungssollwert, ermittelt und in Abhängigkeit von einem Korrekturwert korrigiert wird, um einen korrigierten Sollwert zu erhalten.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät zum Betreiben eines piezoelektrischen Aktors.
  • Ein Verfahren des vorstehend genannten Typs ist bereits aus der EP 1 311 004 B1 bekannt. Das bekannte Verfahren sieht eine Berücksichtigung spezifischer Daten eines bestimmten piezoelektrischen Elements mittels des Korrekturwerts vor, so dass beispielsweise fertigungsbedingte Toleranzen bei der Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors berücksichtigt werden können. Die aktorspezifischen Informationen, die das bekannte System berücksichtigt, stellen jedoch statische Daten dar, woraus sich der Nachteil ergibt, dass der mit dem herkömmlichen System gebildete Korrekturwert nicht Drifteffekten bezüglich der Betriebseigenschaften des piezoelektrischen Aktors Rechnung trägt, die sich erst über die Lebensdauer des piezoelektrischen Aktors hinweg einstellen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Betriebsverfahren und ein Steuergerät der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine präzise Korrektur des Sollwerts für die elektrische Ansteuergröße des piezoelektrischen Aktors über die gesamte Lebensdauer des piezoelektrischen Aktors hinweg möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Korrekturwert in Abhängigkeit von mindestens einer Verschleißgröße ermittelt wird, die einen tatsächlichen Verschleiß des piezoelektrischen Aktors charakterisiert.
  • Auf diese Weise ist vorteilhaft sichergestellt, dass über die gesamte Lebensdauer des piezoelektrischen Aktors hinweg der Korrekturwert eine präzise Korrektur der elektrischen Ansteuergröße ermöglicht, die insbesondere auch dem tatsächlichen Verschleiß des piezoelektrischen Aktors Rechnung trägt.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens ist vorgesehen, dass als Verschleißgröße eine Betriebsdauer eines den piezoelektrischen Aktor enthaltenden Systems, beispielsweise eines Kraftstoffeinspritzventils oder einer das Kraftstoffeinspritzventil enthaltenden Brennkraftmaschine, verwendet wird. Alternativ oder ergänzend kann auch die Betriebsdauer des piezoelektrischen Aktors selbst als Verschleißgröße im Sinne der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
  • Eine weitere sehr vorteilhafte Erfindungsvariante sieht vor, als Verschleißgröße eine Größe zu verwenden, die eine Kraft charakterisiert, gegen die der piezoelektrische Aktor arbeitet. Untersuchungen der Anmelderin zufolge sind Drifteffekte hinsichtlich der elektromechanischen Effizienz des piezoelektrischen Aktors in besonderer Weise bestimmt durch die Kraft, gegen die der piezoelektrische Aktor während seines Betriebs arbeiten muss.
  • Eine noch präzisere Ermittlung des Korrekturwerts ergibt sich einer weiteren vorteilhaften Erfindungsvariante zufolge, wenn als Verschleißgröße eine Anzahl von Ansteuerungen des piezoelektrischen Aktors verwendet wird, wobei insbesondere eine Anzahl von Aufladevorgängen und/oder Entladevorgängen, bei denen der piezoelektrische Aktor um einen vorgebbaren minimalen Spannungshub auf- beziehungsweise entladen wird, betrachtet werden kann. Der Einfachheit halber können bevorzugt solche Auf- und/oder Entladevorgänge bei der erfindungsgemäßen Betrachtung der Verschleißgröße unberücksichtigt bleiben, bei denen der vorgebbare minimale Spannungshub nicht erreicht wird.
  • Einer weiteren Erfindungsvariante zufolge kann auch mindestens eine elektrische Ansteuergröße des piezoelektrischen Aktors, insbesondere eine Ansteuerspannung oder ein Ansteuerstrom, als Verschleißgröße verwendet werden, wobei bevorzugt ein zeitlicher Verlauf dieser Größen betrachtet wird, so dass z. B. vorteilhaft der Einfluss unterschiedlicher Ansteuermuster auf die Drifteffekte berücksichtigt werden kann. Untersuchungen der Anmelderin zufolge sind Drifteffekte hinsichtlich der elektromechanischen Effizienz des piezoelektrischen Aktors in besonderer Weise auch bestimmt durch die Beträge der elektrischen Ansteuergrößen, die während einer Ansteuerung auftreten.
  • Ferner ist es vorteilhaft, auch eine Zeitdauer als Verschleißgröße zu verwenden, während der der piezoelektrische Aktor auf eine vorgebbare Spannung aufgeladen ist. Dies kann implizit beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Zeitverlauf einer Ansteuerspannung zur Bildung der erfindungsgemäßen Verschleißgröße herangezogen wird.
  • Die Berücksichtigung der Temperatur des piezoelektrischen Aktors trägt ebenfalls vorteilhaft zur Steigerung der Präzision des erfindungsgemäßen Verfahrens bei.
  • Um vorteilhaft über die gesamte Lebensdauer des piezoelektrischen Aktors hinweg eine präzise Berechnung des Korrekturwerts zu ermöglichen, kann ferner vorgesehen sein, die mindestens eine Verschleißgröße und/oder den Korrekturwert selbst ständig zu aktualisieren und/oder zu speichern.
  • Eine besonders genaue Ermittlung des Korrekturwerts ist einer weiteren Erfindungsvariante zufolge dadurch möglich, dass der Korrekturwert mittels eines Modells ermittelt wird, das ein Verschleißverhalten des piezoelektrischen Aktors nachbildet, und dem ein oder mehrere Verschleißgrößen als Eingangsgrößen zugeführt werden.
  • Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren ist besonders geeignet zur Verwendung mit piezoelektrischen Aktoren, die eine Komponente eines Einspritzventils, insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine, antreiben.
  • Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Steuergerät gemäß Patentanspruch 13 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms, das auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist und durch eine Recheneinheit des Steuergeräts ausgeführt werden kann.
  • Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung 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 deren Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung beziehungsweise Zeichnung.
  • In der Zeichnung zeigt:
  • 1 schematisch ein Kraftstoffeinspritzventil einer Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäß betriebenen piezoelektrischen Aktor,
  • 2 ein Funktionsdiagramm einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens, und
  • 3 ein Funktionsdiagramm einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens.
  • 1 zeigt schematisch ein Kraftstoffeinspritzventil 11 einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftstoffeinspritzventil 11 verfügt über einen piezoelektrischen Aktor 10, der eine nicht abgebildete Komponente des Kraftstoffeinspritzventils 11 antreibt, beispielsweise eine Ventilnadel, wodurch in an sich bekannter Weise die Einspritzung von Kraftstoff gesteuert wird.
  • Das Steuergerät 20 verfügt über eine nicht abgebildete Recheneinheit, die zur Ausführung des nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist und den piezoelektrischen Aktor 10 dementsprechend ansteuert.
  • 2 zeigt schematisch ein Funktionsdiagramm einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens. Durch den Funktionsblock 100, bei dem es sich beispielsweise um eine Kennlinie oder ein Kennfeld oder dergleichen handeln kann, wird in Abhängigkeit von einer oder mehreren Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs in an sich bekannter Weise ein Sollwert Usoll für die Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 10 gebildet.
  • Beispielsweise wird der Sollwert Usoll in Abhängigkeit von einem Raildruck gebildet, unter dem der einzuspritzende Kraftstoff steht. Je nach der hydraulischen Konfiguration des Einspritzventils 11 (1) gibt der Sollwert Usoll z. B. an, auf welche Spannung der piezoelektrische Aktor 10 ausgehend von einer Ruhelage, die beispielsweise durch einen völlig entladenen Zustand gekennzeichnet ist, aufgeladen werden muss, damit eine Kraftstoffeinspritzung stattfindet. Nach einer vorgebbaren Einspritzzeit, die u. a. von der einzuspritzenden Kraftstoffmenge und dem Raildruck abhängt, wird der piezoelektrische Aktor 10 wieder entladen, um die Kraftstoffeinspritzung zu beenden.
  • Um eine möglichst präzise Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 10 über dessen gesamte Lebensdauer hinweg zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß eine Korrektur des Spannungssollwerts Usoll vorgesehen, die vorliegend durch eine Multiplikation des Spannungssollwerts Usoll mit einem Korrekturwert K realisiert wird, vergleiche den Multiplizierer 101. Der am Ausgang des Multiplizierers 101 erhaltene korrigierte Sollwert Uksoll = K·Usoll wird schließlich zur Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 10 des Kraftstoffeinspritzventils 11 (1) verwendet.
  • Der Korrekturfaktor K berücksichtigt vorteilhaft eine verschleißbedingte Steigerung des Spannungsbedarfs des piezoelektrischen Aktors 10, die sich aus einer Verringerung der elektromechanischen Umwandlungseffizienz des Aktors 10, einem Verschleiß hydraulischer und/oder mechanischer Komponenten des Einspritzventils 11 usw. ergibt. Diese auch als Drifteffekte bezeichneten i. d. R. irreversiblen Änderungen bewirken bei herkömmlichen Ansteuersystemen für piezoelektrische Aktoren einen mit der Lebensdauer des Aktors sinkenden Hubweg – ausgehend von einer konstanten Ansteuerspannung Usoll – und damit Abweichungen von einem vorgegebenen Einspritzverhalten sowie Einspritzmengenfehler.
  • Erfindungsgemäß werden zur Bildung des Korrekturwerts K – im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen, bei denen Korrekturen allenfalls in Abhängigkeit von statischen Informationen, wie beispielsweise fertigungsbedingten Exemplarstreuungen, vorgesehen sind – eine oder mehrere Verschleißgrößen herangezogen, die einen tatsächlichen Verschleiß des piezoelektrischen Aktors 10 charakterisieren. Dadurch ist während der gesamten Lebensdauer des piezoelektrischen Aktors 10 vorteilhaft sichergestellt, dass tatsächlich auftretenden Drifteffekten insbesondere hinsichtlich der elektromechanischen Umwandlungseffizienz des piezoelektrischen Aktors 10, die sich beispielsweise in dem Hubvermögen wiederspiegeln, Rechnung getragen wird.
  • Vorliegend wird der erfindungsgemäße Korrekturwert K mittels einer Kennlinie KL in Abhängigkeit einer einzigen Verschleißgröße VG1 gebildet, bei der es sich um eine Betriebsdauer des Kraftstoffeinspritzventils 11 beziehungsweise des piezoelektrischen Aktors 10 selbst handelt. Das bedeutet, erfindungsgemäß wird über die Kennlinie KL aus der von dem Steuergerät 20 erfassten und vorzugsweise über die gesamte Betriebsdauer des piezoelektrischen Aktors 10 gespeicherten Betriebsdauer der Korrekturwert K gebildet, der über den Multiplizierer 101 wie vorstehend bereits beschrieben zur Korrektur des Spannungssollwerts Usoll in die Berechnung des korrigierten Sollwerts Uksoll eingeht.
  • Um während der gesamten Lebensdauer des piezoelektrischen Aktors 10 einen den tatsächlich auftretenden Drifteffekten möglichst genau entsprechenden Korrekturwert K bilden zu können, ist die Verschleißgröße VG1 dementsprechend zu speichern, was beispielsweise durch Hinterlegung in einem nichtflüchtigen Speicher des Steuergeräts 20 erfolgen kann.
  • Alternativ oder ergänzend zu der Speicherung der erfindungsgemäß betrachteten Verschleißgröße VG1 kann auch jeweils ein aktueller Wert der Korrekturgröße K gespeichert werden, der bei zukünftigen Berechnungen entsprechend aktualisiert wird.
  • Insbesondere dann, wenn der Korrekturwert K nicht allein in Abhängigkeit einer einzigen Verschleißgröße VG1 gebildet wird, ergeben sich durch die Betrachtung und alleinige Speicherung des erfindungsgemäß ermittelten Korrekturwerts K Vorteile hinsichtlich des Speicherbedarfs.
  • Bei der vorliegenden Erfindungsvariante wird mittels der Kennlinie KL und in Abhängigkeit der erfindungsgemäß berücksichtigten tatsächlichen Betriebsdauer des Aktors 10 sichergestellt, dass mit einem fortschreitenden Verschleiß des Aktors 10 eine kontinuierliche entsprechende Erhöhung der Sollspannung Usoll stattfindet, z. B. um das sich verringernde Hubvermögen des Aktors 10 auszugleichen.
  • 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens, bei der der Korrekturwert K vorteilhaft mittels eines Modells 200 ermittelt wird, das ein Verschleißverhalten des piezoelektrischen Aktors 10 (1) nachbildet.
  • Als Eingangsgrößen werden dem Modell 200 vorliegend insgesamt vier verschiedene Verschleißgrößen VG1, VG2, VG3, VG4 zugeführt.
  • In Abhängigkeit einer eine aktuelle Ansteuerspannung des piezoelektrischen Aktors 10 repräsentierenden ersten Verschleißgröße VG1 wird von dem ersten Funktionsblock 210 eine erste Korrekturgröße K1 gebildet, die eine Information darüber enthält, inwieweit sich eine aktuelle Spannungsansteuerung auf Drifteffekte des piezoelektrischen Aktors 10 auswirkt. Höhere Ansteuerspannungen führen erfahrungsgemäß zu einer beschleunigten Alterung des Aktors 10 und damit zu größeren Werten für die erste Korrekturgröße K1.
  • In Abhängigkeit einer zweiten Verschleißgröße VG2, bei der es sich um die aktuelle Temperatur des piezoelektrischen Aktors 10 handelt, wird durch den zweiten Funktionsblock 220 eine zweite Korrekturgröße K2 gebildet, die den Einfluss der Aktortemperatur auf die erfindungsgemäß zu kompensierenden Drifteffekte des piezoelektrischen Aktors 10 beschreibt. Höhere Aktortemperaturen führen erfahrungsgemäß ebenfalls zu einer beschleunigten Alterung des Aktors 10 und damit zu größeren Werten für die zweite Korrekturgröße K2.
  • Die beiden Korrekturgrößen K1, K2 werden wie aus 3 ersichtlich über den Multiplizierer 250 multiplikativ miteinander verknüpft. An dem Ausgang des Multiplizierers 250 ist dementsprechend eine Korrekturgröße K12 = K1·K2 verfügbar.
  • Der dritte Funktionsblock 230 des erfindungsgemäßen Modells 200 berücksichtigt vorteilhaft eine tatsächliche Einwirkzeit der Ansteuerspannung auf den piezoelektrischen Aktor 10 beziehungsweise sein Driftverhalten. Dementsprechend bildet der Funktionsblock 230 aus der ihm als Eingangsgröße zugeführten dritten Verschleißgröße VG3, die der Einwirkdauer der Ansteuerspannung entspricht, eine dritte Korrekturgröße K3, welche über einen weiteren Multiplizierer 251 multiplikativ mit der Korrekturgröße K12 verknüpft wird, wodurch am Ausgang des Multiplizierers 251 die Korrekturgröße K123 erhalten wird.
  • Die Korrekturgröße K123 repräsentiert demnach den Einfluss einer Ansteuerspannung, einer Aktortemperatur und einer tatsächlichen Einwirkzeit der Ansteuerspannung auf das Driftverhalten des piezoelektrischen Aktors 10.
  • Die Einwirkdauer der Ansteuerspannung auf den piezoelektrischen Aktor 10 kann beispielsweise in dem Steuergerät 20 aus dem zeitlichen Verlauf der Ansteuerspannung ermittelt werden, mit dem der Aktor 10 beaufschlagt wird.
  • Ein vierter Funktionsblock 240 des erfindungsgemäßen Modells 200 berücksichtigt die vierte Verschleißgröße VG4, bei der es sich beispielsweise um einen Raildruck, das heißt einen Kraftstoffdruck handeln kann, gegen den der piezoelektrische Aktor 10 arbeiten muss, wenn er unter Ansteuerung mit der Ansteuerspannung eine Längenausdehnung vollführt, um eine Komponente des Einspritzventils 11 (1), beispielsweise eine Ventilnadel, zu betätigen.
  • Damit trägt der vierte Funktionsblock 240 der Tatsache Rechnung, dass das Driftverhalten des piezoelektrischen Aktors 10 wesentlich von einer Kraft beeinflusst wird, gegen die der piezoelektrische Aktor 10 bei seiner Ansteuerung arbeiten muss.
  • Der vierte Funktionsblock 240 bildet in Abhängigkeit der vierten Verschleißgröße VG4 somit eine vierte Korrekturgröße K4, die vorliegend beispielsweise über den Addierer 252 mit der Korrekturgröße K123, deren Berechnung bereits vorstehend beschrieben worden ist, addiert wird.
  • Die an dem Ausgang des Addierers 252 verfügbare Summe KI = K123 + K4, die auch als Driftinkrement bezeichnet wird, repräsentiert insgesamt das zu erwartende Driftverhalten des piezoelektrischen Aktors 10 in Abhängigkeit der verschiedenen Verschleißgrößen VG1, VG2, VG3, VG4 während eines erfindungsgemäß betrachteten Zeitintervalls.
  • Bevorzugt wird für jeden Ansteuerzyklus des piezoelektrischen Aktors 10 bzw. Einspritzzyklus des Einspritzventils 11 erneut in der vorstehend beschriebenen Weise ein entsprechendes Driftinkrement KI gebildet, wobei die auf diese Weise zeitlich nacheinander erhaltene Driftinkremente KI wie aus 3 ersichtlich durch den Integrierer 260 integriert werden, was auf den Korrekturwert K führt.
  • Der Korrekturwert K kann, gegebenenfalls unter Verwendung einer Kennlinie, transformiert werden in einen Spannungskorrekturfaktor, um schließlich z. B. multiplikativ mit dem Spannungssollwert Usoll (2) verknüpft zu werden, was auf den korrigierten Sollwert Uksoll führt. Eine Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 10 mit dem auf die vorstehend beschriebene Weise erfindungsgemäß ermittelten korrigierten Sollwert Uksoll bewirkt vorteilhaft eine präzise Kompensation von durch die verschiedenen vorstehend beschriebenen Einflüsse begünstigten Drifteffekten, welche bei herkömmlichen Systemen zu erheblichen Abweichungen in der Hubcharakteristik des piezoelektrischen Aktors 10 führen.
  • Die auch als Spannungsbedarfskorrekturkennlinie bezeichnete Kennlinie zur Transformation des erfindungsgemäß ermittelten Korrekturfaktors K in einen Spannungskorrekturfaktor kann beispielsweise durch eine Untersuchung von Einspritzventilen 11 über ihre jeweilige Lebensdauer hinweg ermittelt und in dem Steuergerät 20 abgelegt werden.
  • Neben den vorstehend beschriebenen Verschleißgrößen können unter anderem auch der zeitliche Verlauf eines Ansteuerstroms oder der Ansteuerspannung berücksichtigt werden, ebenso wie weitere, durch das Steuergerät 20 beispielsweise messtechnisch erfassbare physikalische Größen, die zu unerwünschten Drifteffekten während der Lebensdauer des piezoelektrischen Aktors 10 führen.
  • Der erfindungsgemäß ermittelte Korrekturwert K wird vorteilhaft in einem nichtflüchtigen Speicher des Steuergeräts 20 abgelegt, so dass er für den zukünftigen Gebrauch des piezoelektrischen Aktors 10 zur Verfügung steht. Bei dem Austausch eines den piezoelektrischen Aktor 10 enthaltenden Kraftstoffeinspritzventils 11 ist der Korrekturwert K dementsprechend zurückzusetzen.
  • Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren ermöglicht vorteilhaft eine präzise Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 10 unter Kompensation von unerwünschten Drifteffekten. Dadurch wird das Betriebsverhalten des Kraftstoffeinspritzventils 11 über die gesamte Lebensdauer verbessert, und es werden insbesondere Fehler bezüglich der eingespritzten Kraftstoffmenge, einer Einspritzrate und des Einspritztimings vermieden, die sich bei herkömmlich betriebenen Einspritzventilen aufgrund der unerwünschten Drifteffekte des piezoelektrischen Aktors 10 einstellen können.
  • Durch die erfindungsgemäße Bildung des Korrekturfaktors K in Abhängigkeit von Verschleißgrößen VG1, VG2, VG3, VG4, die einen tatsächlichen Verschleiß des piezoelektrischen Aktors 10 charakterisieren, ist vorteilhaft eine besonders präzise Steuerung des piezoelektrischen Aktors 10 möglich.
  • Aufgrund der hohen Präzision des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorteilhaft auf eine komplexe Spannungsregelung bei dem Betrieb des Aktors 10 verzichtet werden. Ein gesteuerter Betrieb des Aktors 10 ist unter Anwendung der erfindungsgemäßen Korrektur der Ansteuerspannung Usoll völlig ausreichend zur Erzielung der gewünschten Präzision hinsichtlich Einspritzmenge, Einspritztiming usw. Dadurch kann vorteilhaft auch auf eine OBD(on-board diagnosis)-Überwachung verzichtet werden, wie sie bei einer Spannungsregelung der Aktorspannung anstelle einer Steuerung erforderlich wäre.
  • Bei solchen Einspritzventilen 11, bei denen eine Empfindlichkeit der Einspritzmenge gegenüber der Ansteuerspannung des Aktors 10 mit steigender Ansteuerspannung abnimmt, kann vorteilhaft für den Betrieb des Aktors 10 auch eine pauschale Vergrößerung der Sollspannung Usoll um einen konstanten Spannungswert vorgesehen sein. Dadurch wirken sich verschleißbedingte Driften im Spannungsbedarf des Aktors 10 in geringerem Maße auf die Einspritzmenge aus.
  • Bei solchen Einspritzventilen 11, bei denen der piezoelektrische Aktor 10 mit verhältnismäßig großen Spannungshüben angesteuert wird, und bei denen der piezoelektrische Aktor 10 gleichzeitig gegen verhältnismäßig große Kräfte arbeiten muss, ist die erfindungsgemäße Berücksichtigung der Ansteuerspannung und der Gegenkraft besonders vorteilhaft, weil diese beiden Größen einen wesentlichen Einfluss auf die zu kompensierenden Drifteffekte haben.
  • 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
    • - EP 1311004 B1 [0003]

Claims (14)

  1. Verfahren zum Betreiben eines piezoelektrischen Aktors (10), insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine, bei dem ein Sollwert für eine elektrische Ansteuergröße des piezoelektrischen Aktors (10), insbesondere ein Spannungssollwert (Usoll), ermittelt und in Abhängigkeit von einem Korrekturwert (K) korrigiert wird, um einen korrigierten Sollwert (Uksoll) zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert (K) in Abhängigkeit von mindestens einer Verschleißgröße (VG1, VG2, VG3, VG4) ermittelt wird, die einen tatsächlichen Verschleiß des piezoelektrischen Aktors (10) charakterisiert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Verschleißgröße eine Betriebsdauer eines den piezoelektrischen Aktor (10) enthaltenden Systems und/oder eine Betriebsdauer des piezoelektrischen Aktors (10) selbst verwendet wird.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verschleißgröße eine Größe verwendet wird, die eine Kraft charakterisiert, gegen die der piezoelektrische Aktor (10) arbeitet.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verschleißgröße eine Anzahl von Ansteuerungen des piezoelektrischen Aktors (10) verwendet wird, insbesondere eine Anzahl von Aufladevorgängen und/oder Entladevorgängen, bei denen der piezoelektrische Aktor (10) um einen vorgebbaren minimalen Spannungshub auf- bzw. entladen wird.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verschleißgröße mindestens eine elektrische Ansteuergröße des piezoelektrischen Aktors (10) verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verschleißgröße eine Zeitdauer verwendet wird, während der der piezoelektrische Aktor (10) auf eine vorgebbare Spannung aufgeladen ist.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verschleißgröße eine Temperatur des piezoelektrischen Aktors (10) verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Verschleißgröße (VG1, VG2, VG3, VG4) und/oder der Korrekturwert (K) über eine Lebensdauer des piezoelektrischen Aktors (10) hinweg aktualisiert und/oder gespeichert wird.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert (K) mittels eines Modells (200) ermittelt wird, das ein Verschleißverhalten des piezoelektrischen Aktors (10) nachbildet, und dem ein oder mehrere Verschleißgrößen (VG1, VG2, VG3, VG4) als Eingangsgrößen zugeführt werden.
  10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Aktor (10) dazu verwendet wird, eine Komponente eines Einspritzventils, insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine, anzutreiben.
  11. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einem Steuergerät (20) gemäß Anspruch 13, ausgeführt wird.
  12. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einem Steuergerät (20) gemäß Anspruch 13, ausgeführt wird.
  13. Steuergerät (20) zum Betreiben eines piezoelektrischen Aktors (10), insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine, bei dem ein Sollwert für eine elektrische Ansteuergröße des piezoelektrischen Aktors (10), insbesondere ein Spannungssollwert (Usoll), ermittelbar und in Abhängigkeit von einem Korrekturwert (K) korrigierbar ist, um einen korrigierten Sollwert (Uksoll) zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert (K) in Abhängigkeit von mindestens einer Verschleißgröße (VG1, VG2, VG3, VG4) ermittelbar ist, die einen tatsächlichen Verschleiß des piezoelektrischen Aktors (10) charakterisiert.
  14. Steuergerät (20) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
DE102009003176A 2009-05-18 2009-05-18 Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines piezoelektrischen Aktors Withdrawn DE102009003176A1 (de)

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