DE102009026847A1 - Verfahren zur Bestromung eines piezoaktuierten Aktors - Google Patents

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Abstract

In einem Verfahren zur Bestromung eines durch Beaufschlagung mit einem Ansteuerstromverlauf I(t) über ein Ladezeitintervall [t0, t1] (2) aufladbaren piezoaktuierten Aktors, insbesondere in einem Injektorsystem mit einer dem Aktor zugeordneten Einspritzhydraulik, wird als Regelgröße ein in einem Ladespannungsintervall [t1, t2] (3) ermittelter Ladespannungsverlauf U(t) des Aktors ausgewertet und als Stellgröße der Ansteuerstromverlauf I(t) verändert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestromung eines durch Beaufschlagung mit einem Ansteuerstromverlauf über ein Ladezeitintervall aufladbaren piezoaktuierten Aktors, insbesondere in einem Injektorsystem mit einer dem Aktor zugeordneten Einspritzhydraulik, wobei als Regelgröße ein in einem Ladespannungsintervall ermittelter Ladespannungsverlauf des Aktors ausgewertet und als Stellgröße der Ansteuerstromverlauf verändert wird.
  • Stand der Technik
  • Piezoelektrische Elemente, auch als Piezoelemente bezeichnet, sind bekannt. Derartige Elemente nutzen den direkten oder den inversen Piezoeffekt, um entweder bei Einwirkung einer mechanischen Kraft eine elektrische Spannung zu erzeugen (Piezosensoren) oder durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine mechanische Bewegung auszuführen (Piezoaktoren).
  • Piezoaktoren werden beispielsweise in Commonrail-Einspritzsystemen zur Dosierung der Einspritzmenge in den Brennraum einer Brennkraftmaschine verwendet. Hierzu wird, wenn eine Einspritzung erfolgen soll, der Piezoaktor durch einen geeigneten Ansteuerstromverlauf auf eine definierte Spannung aufgeladen. Durch diese Aufladung erfolgt eine Längung des Aktors, die über ein hydraulisches Servoventil auf die Düsennadel einer Einspritzdüse wirkt, welche wiederum den Kraftstoffmassenstrom zur Einspritzung freigibt. Durch Entladen des Aktors wird die Düsennadel wieder geschlossen und der Kraftstoffstrom gesperrt.
  • Wenngleich die vorliegende Erfindung vornehmlich unter Bezugnahme auf Piezoaktoren beschrieben wird, die in Einspritzsystemen verwendet werden, sei betont, dass sich die erfindungsgemäßen Maßnahmen und ihre Ausgestaltungen in gleicher Weise bei allen derartigen Piezoaktoren sowie auch bei Piezosensoren einsetzen lassen.
  • Piezoaktoren, bei denen häufig große Bewegungsamplituden bei kleinen Spannungen erwüscht sind, werden häufig als sogenannte Piezostapel (auch als Piezostacks oder Multilayer-Elemente bezeichnet) realisiert. Bei derartigen Stacks werden mehrere dünne Piezoelemente mit dazwischenliegenden Elektroden zusammengefügt. Aufgrund der Tatsache, dass die relative Längenausdehnung proportional zur elektrischen Feldstärke ist, kann hierdurch die gewünschte große Bewegungsamplitude erreicht werden.
  • Piezoaktoren stellen grundsätzlich ein schwingungsfähiges, mechanisches System dar. Insbesondere gilt dies in Verbindung mit weiteren hydraulischen und mechanischen Komponenten (Einspritzhydraulik), beispielsweise in entsprechenden Injektoren. Sowohl nach der Beendigung der Aufladung als auch nach der Beendigung der Entladung ist daher für eine bestimmte Zeit, beispielsweise für 300 bis 400 ms, eine mechanische Schwingung des Elements beobachtbar. Diese Schwingungen können sich in Form von Spannungsschwingungen äußern, da nach der Beendigung der Ladung bzw. Entladung die Piezokeramik des Aktors aufgrund des direkten Piezoeffekts als Weg-/Kraft-Sensor wirkt. Die beobachtbaren Spannungsschwingungen sind proportional zur Amplitude der mechanischen Schwingungen des Aktors.
  • Schwingungen in Piezoaktoren sind aus mehreren Gründen von Nachteil.
  • Wird die Piezokeramik des Aktors mechanischen Zugspannungen ausgesetzt, kann dies zur Zerstörung des Aktormaterials führen. Zu Vermeidung derartiger kritischer Schwingungen können im Rahmen herkömmlicher Maßnahmen zum einen Vorspannkräfte aufgebracht werden, um den Aktor auch bei Auftreten von Schwingungen im Druckspannungsbereich zu halten, zum anderen kann die Ladung und Entladung des Aktors so langsam vorgenommen werden, dass sichergestellt ist, dass die Amplitude der Schwingungen nicht zu übermäßigen Zugspannungen führt. Im Betrieb von Aktoren ist jedoch häufig gerade eine kurze Ladezeit erwünscht, da hierdurch sowohl eine geringere minimale Einspritzmenge durch Verringerung der minimalen elektrischen Ansteuerdauer als auch eine Minimierung der Hub-zu-Hub-Streuungen erzielbar ist. Kürzere Entladezeiten reduzieren entsprechend den minimal möglichen elektrischen Abstand zwischen Einspritzungen. Insbesondere ist dies erforderlich, wenn bei entsprechenden Systemen ein sogenannter „hydraulischer Abstand 0” erzielt werden soll, bei dem der Injektor zwischen Teileinspritzungen nur für eine minimal kurze Zeit schließt.
  • Ein weiteres Problem stellt die durch die Schwingungen beeinträchtigte Toleranz der Spannungsregelung sowie die Mengengenauigkeit entsprechender Aktoren dar. Zum Ausgleich von Exemplarstreuungen wird in herkömmlich verwendeten Systemen die Aktorspannung geregelt. Die Regelung erfolgt dabei auf Basis der Aktorspannung unmittelbar vor dem Entladen bei der Haupteinspritzung (Messgröße). Bei einer kürzeren Ansteuerdauer fällt diese Messung gegebenenfalls noch in den Bereich der Ausschwingphase der aus dem Laden resultierenden Aktorschwingung, wodurch der Messwert verfälscht wird. Dies stellt eine Toleranz- bzw. Fehlerquelle für die Spannungsregelung dar, welche sich auf die (mittlere) Aktorspannung und damit letztendlich auch auf die eingespritzte Menge auswirkt. Eine Vermeidung der Aktorschwingungen führt daher zu einer geringeren Toleranz des Spannungsmesswertes und damit zu verbesserter Spannungs- und Mengengenauigkeit.
  • Schwingungen können ferner die Injektordiagnose stören. Zur Diagnose werden beim Laden eines Aktors die zur Ladung erforderlichen Halbleiterschalter im Steuergerät nicht gleichzeitig, sondern sequentiell geschlossen, um irreguläre Stromflüsse und damit Kurzschlüsse zu detektieren. Hierbei wird, beispielsweise in einem Motorsteuergerät, der anzusteuernde Injektor durch die Zylinder- und/oder Bankauswahl-Schalter des Steuergeräts selektiert. Danach wird geprüft, ob der nach diesem Schritt fließende Strom einen Schwellwert überschreitet. Da der Injektor hierbei noch nicht mit der Spannungsquelle für den Ladevorgang verbunden ist, liegt, wenn zu diesem Zeitpunkt ein Strom gemessen wird, ein Kurzschluss vor. Der Ladevorgang wird jeweils erst nach erfolgreichem Abschluss der Diagnose gestartet. Erfolgen Teilansteuerungen mit geringen zeitlichen Abständen, kann es vorkommen, dass die nachfolgende Einspritzung im Bereich der Aktor- und damit Spannungsschwingungen nachdem Entladen der vorhergehenden Einspritzung erfolgt. Findet nun die oben beschriebene Diagnose im Bereich einer Spannungsamplitude ungleich null statt, ergibt sich aufgrund der Spannung im Aktor ein Stromfluss, der unter ungünstigen Umständen die Diagnoseschwelle überschreitet und damit zu einer fehlerhaften (d. h. falschpositiven) Diagnose führen kann.
  • Zur Vermeidung von Schwingungen in entsprechenden Aktoren ist aus der DE 103 11 269 A1 ein Ansteuerverfahren bekannt, bei dem zur Bestimmung einer Ansteuergröße ein von der Ansteuergröße abhängiges Gütemaß für das Einschwingverhalten des piezoelektrischen Elements minimiert wird. Die Optimierung erfolgt dabei von Zyklus zu Zyklus, wodurch das Verfahren relativ zeitaufwendig ist und keine direkte in-situ-Beeinflussung einer Ladung bzw. Entladung erfolgen kann.
  • Vor diesem Hintergrund besteht daher ein Bedarf nach Verfahren zur Schwingungsvermeidung bzw. -reduzierung in entsprechenden piezoelektrischen Elementen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren zur Bestromung eines durch Beaufschlagung mit einem Ansteuerstromverlauf I(t) über ein Ladezeitintervall [t0, t1] aufladbaren piezoaktuierten Aktors, insbesondere in einem Injektorsystem mit einer dem Aktor zugeordneten Einspritzhydraulik, sowie eine zugehörige Bestromungseinrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Vorteile der Erfindung
  • Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann ein schwingungsoptimierter Ansteuerstromverlauf für einen piezoaktuierten Aktor geregelt werden, der zu einer deutlichen Schwingungsreduzierung führt. Damit wird das Material des Aktors geschont. Negative Einflüsse auf die Fahrzeugdiagnose werden vermindert.
  • Vorteilhafterweise kann während der Bestromung eine Amplitude, eine Pulsweite, eine Pulsanstiegszeit, eine Periode und/oder ein Pulsabstand des Ansteuerstromverlaufs I(t) verändert bzw. geregelt werden. Hierdurch kann in besonders zweckmäßiger Weise durch Beeinflussung unterschiedlicher Parameter eine optimale Schwingungsreduktion erzielt werden.
  • Vorteilhaft kann auch sein, in einem entsprechenden Verfahren den Ansteuerstromverlauf I(t) als pulsweitenmodulierten Ansteuerstromverlauf I(t) bereitzustellen und durch Einstellen eines Maßes der Pulsanstiegszeit (x →) zu verändern. Pulsweitenmodulierte Ströme sind vergleichsweise einfach, auch in entsprechenden (gegebenenfalls endstufenmodifizierten) Steuergeräten, erzeug- und veränderbar.
  • In einem entsprechenden Verfahren wird der Ladespannungsverlauf U(t) des Aktors durch eine wenigstens zweimalige Messung während des Ladespannungsintervalls [t1, t2] bestimmt. Hierbei kann entweder eine besonders ökonomische Messanordnung (bei einer vergleichsweise geringen Anzahl der Messungen) verwendet werden oder es können durch eine hohe Anzahl von Messungen sehr zuverlässige Spannungsverläufe erhalten werden.
  • Vorzugsweise wird ein Maß (G1) einer Mittelwertabweichung der Spannung (Ui) von einem Spannungsmittelwert ( U ) des Ladespannungsverlaufs U(t) bestimmt und/oder ein Maß (G2) einer Sollwertabweichung eines Spannungssollwerts (Usoll) von einem Spannungsmittelwert ( U ) des Ladespannungsverlaufs U(t) bestimmt. Diese Maße können gemäß
    Figure 00050001
    und/oder gemäß G2 = U – Usoll bestimmt werden. Insbesondere durch die im ersten Fall verwendete Bestimmung kann mit besonderem Vorteil auf bekannte Verfahren zur Bestimmung quadratischer Mittelwertabweichungen zurückgegriffen werden.
  • Aus dem Maß der Mittelwertabweichung und aus dem Maß der Sollwertabweichung kann das Maß der Pulsanstiegszeit eines entsprechenden Stromverlaufs durch Bestimmung eines Minimums unter Berücksichtigung von Gewichtungsfaktoren a1, a2 ermittelt werden, wobei ausgenutzt wird: min(a1G1(x ⇀) + a2G2(x ⇀)).
  • Hierdurch können vorteilhafterweise bekannte Optimierungsmethoden wie Gradienten- und/oder Quasi-Newton-Verfahren zum Einsatz kommen.
  • Eine Bestromungseinrichtung, die zur Durchführung des zuvor erläuterten Verfahrens eingerichtet ist, ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung. Bezüglich der Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung sei ausdrücklich auf die im Rahmen des zuvor diskutierten Bestromungsverfahrens diskutierten Merkmale verwiesen.
  • Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software ist vorteilhaft. Dies ermöglicht besonders geringe Kosten, insbesondere wenn eine ausführende Recheneinheit, z. B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung der Software sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u. a. m. Auch ein Download und/oder Update eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • 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.
  • Zeichnungen
  • 1 zeigt schematisch ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem, anhand dessen eine bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben wird.
  • 2 zeigt einen typischen Verlauf der Spannung bei einer Ansteuerung eines piezoelektrischen Elements.
  • 3 zeigt eine Ansteuerung eines piezoelektrischen Elements mit einem Ansteuerstromverlauf und die sich ergebenden Spannungsverläufe.
  • 4 zeigt einen schematischen Ablaufplan einer Regelung gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
  • Ausführungsform der Erfindung
  • Ein typisches Common-Rail-System wird anhand 1 erläutert, in dem ein Einspritzsystem 100 für eine Brennkraftmaschine, wie es der vorliegenden Erfindung zugrunde liegen kann, abgebildet ist. Das Einspritzsystem 100 umfasst einen Kraftstofftank 110, aus dem mittels einer mechanischen oder elektrischen Kraftstoffpumpe (EKP) 120 Kraftstoff zu einer Zumesseinheit (ZME) 130 gefördert wird. Die Zumesseinheit 130 stellt in Reaktion auf ein Regelsignal z eines Steuergerätes 180 eine bestimmte Kraftstoffmenge für eine nachgeschaltete Hochdruckpumpe 140 bereit. Die Hochdruckpumpe 140 pumpt den Kraftstoff in einen Kraftstoffspeicher (Common-Rail) 150, in dem der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert wird, um auf Abruf für Einspritzventile (Injektoren) 160 zur Verfügung zu stehen. Der Kraftstoffspeicher 150 ist mit einem Drucksensor (Raildrucksensor, RDS) 170 ausgestattet, der zur Bestimmung des Druckes in dem Kraftstoffspeicher dient. Der Drucksensor 170 übermittelt den gemessenen Druck in dem Kraftstoffspeicher 150 in Form eines Messsignals p an das Steuergerät 180 des Einspritzsystems 100.
  • In 2 ist ein typischer Verlauf der Spannung U(t) bei einer Ansteuerung eines piezoelektrischen Elements, bspw. in einem Injektor 160 gem. 1, dargestellt und insgesamt mit 200 bezeichnet. Das dargestellte Diagramm weist fünf Zeitabschnitte bzw. -intervalle auf, die sich vom Zeitpunkt 0 bis 8 × 10–4 Sekunden erstrecken. Diese Zeitabschnitte werden im Folgenden näher erläutert.
  • Im Zeitabschnitt 1 befindet sich der entsprechende Aktor im Grundzustand. Der Aktor ist hierbei nicht aufgeladen, ein entsprechendes Servoventil wäre in diesem Zustand also geschlossen.
  • Im Zeitraum 2 erfolgt eine Aufladung des Aktors in einer Ladeintervallzeit von insgesamt 1 × 10–4 Sekunden. Die Intervallgrenzen, für die Zwecke dieser Anmeldung mit t0 und t1 bezeichnet, liegen bei Zeitwerten von 1 × 10–4 und 2 × 10–4 Sekunden.
  • Die Aufladung erfolgt im Stand der Technik beispielsweise durch eine ungeregelte Beaufschlagung des Aktors mit Strom, insbesondere einem sägezahnförmigen Strom, wie er durch ein entsprechendes Steuergerät bereitstellbar ist. Es sei jedoch betont, dass jeder geeignete Strom, wie er beispielsweise mittels Entwicklersteuergeräten oder anderen Strombereitstellungsmitteln zur Verfügung gestellt werden kann, für die erfindungsgemäße Regelung verwendbar ist. Es versteht sich, dass hier auch durch andere Berechnungsverfahren zur Strombeaufschlagung erzeugte und durch ein entsprechendes Steuergerät oder in diesbezüglichen Verfahren approximierte Ströme verwendet werden können, ohne den Rahmen der Erfindung, die im folgenden hauptsächlich in Bezug auf pulsweitenmodulierte Ströme beschrieben wird, zu verlassen.
  • Nach Beendigung der Aufladung hat die über den Aktor abfallende Spannung einen Wert erreicht, der zwischen etwa 100 und 110 Volt schwankt.
  • Im Zeitraum 3 befindet sich der Aktor in einem geladenen Zustand. Der Spannungsverlauf von t1 = 2 × 10–4 s bis t2 = 5 × 10–4 s weist starke Schwingungen mit einer Amplitude von etwa 5 Volt auf. Dieser Zeitraum 3 wird als Ladespannungsintervall bezeichnet. Durch diese Schwingungen ist der Aktor den zuvor dargestellten Problemen, wie beispielsweise einer übermäßigen Zugspannungsbeanspruchung ausgesetzt. Im Zeitraum 3, d. h. über insgesamt 3 × 10–4, Sekunden klingt die Schwingung des Aktors langsam ab, die Amplitude hat jedoch zum Zeitpunkt 5 × 10–4 Sekunden den Wert 0 noch nicht vollständig erreicht.
  • Im Zeitraum 4 erfolgt die Entladung des Aktors, wodurch dieser in seinen Grundzustand zurückkehren soll. Entsprechend der während der Aufladung erfolgten Längung des Aktors erfolgt hierbei eine mechanische Verkürzung. Die Spannung nimmt im Zeitraum 4, also zwischen t2 = 5 × 10–4 s und t3 = 6 × 10–4 s, von ca. 100 auf ca. 0 Volt ab.
  • In Zeitraum 5, in dem sich der Aktor im entladenen Zustand befindet, sind noch deutliche Spannungsschwingungen zu beobachten. Auch in diesem Zeitraum kann entsprechend eine Zugspannungsschädigung des Aktors, eine fehlerhafte Spannungsregelung, eine Verminderung der Mengengenauigkeit und eine Störung der Injektordiagnose auftreten.
  • In 3 ist in den Teilfiguren 3A, 3B und 3C jeweils oben ein an ein entsprechendes Aktor-Injektorsystem bereitgestellter Stromverlauf I(t) und unten der resultierende Spannungsverlauf U(t) gegen die Zeit dargestellt. Im Gegensatz zur zuvor diskutierten 1 ist hier jeweils nur der Aufladungszeitabschnitt des Aktors von 0 bis 1 × 10–4 Sekunden (entsprechend dem Ladezeitintervall [t0, t1]) und ferner ein Teilbereich des aufgeladenen Zustands des Aktors im Zeitraum von 1 bis 2,5 × 10–4 Sekunden dargestellt, um Details zu veranschaulichen. Die entsprechenden Zeitabschnitte sind in der 3 mit 2' und 3' bezeichnet, welche den Zeitabschnitten 2 und 3 der 2 entsprechen.
  • Der Stromverlauf I(t), wie er in der 3 dargestellt ist, kann beispielsweise mit einem pulsweitenmodulationsfähigen Entwicklersteuergerät (E-SG) generiert werden, wobei beispielsweise die Startzeit eines Pulses, seine Amplitude und/oder die Pulsanstiegszeiten eines jeden Pulses gezielt veränderbar sind. Hierdurch kann beispielsweise durch andere Verfahren ein ansteuerungstechnisch günstiger Stromverlauf I(t), beispielsweise theoretisch, durch Modellierung oder semiempirisch, bestimmt werden, welcher etwa eine besonders geringe Eigenschwingung bewirkt. Falls dieser optimierte Strom nicht unmittelbar auf ein Motorsteuergerät übertragbar ist, kann dieser durch ein entsprechendes E-SG zur Verwendung in der Motorsteuerung approximiert werden, um die Vorteile des zuvor bestimmten Stromverlaufs I(t) auszunutzen. Eine weitere Optimierung kann dann durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen und ihre entsprechenden Ausgestaltungen erfolgen.
  • Eine Linie 30 entspricht einem Mittelwert des Spannungsverlaufs U(t) im Ladespannungsintervall. Der Aktor liegt während dieses Zeitintervalls aufgeladen vor und schwingt einerseits aufgrund der durch die Längung gegebenenfalls bewirkten Eigenschwingung, andererseits aufgrund der durch die Längung bewirkten Schwingung des dem Aktor zugeordneten hydraulischen und/oder mechanischen Systems nach. Durch die Schwingungen wird eine Kraft auf den Aktor ausgeübt, welche aufgrund des Piezoeffekts als Spannungsschwingungen detektierbar sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden nun vorgebbare Parameter der Ansteuerungsstromverläufe I(t) geregelt. Mit Bezug auf die betrachtete 3, in der Ansteuerungsstromverläufe I(t) mit jeweils neun äquidistanten Strompulsen verwendet werden, kann es sich bei dem Parameter um ein Maß einer Pulsanstiegszeit handeln. Äquidistante Strompulse werden verwendet, da es sich hierbei um den von einem Seriensteuergerät üblicherweise ausgebbaren Stromverlauf handelt. Dieser kann dazu verwendet werden, um beispielsweise einen vorher bestimmten, sinusförmigen oder einer anderen Funktion folgenden Stromverlauf zu approximieren. Ein geeignetes Maß für eine Pulsanstiegszeit ist beispielsweise ein entsprechender Vektor x →, der beschreibt, in welcher Zeit und um welchen Betrag der Stromanstieg erfolgt. In 3 sind Werte für das Maß G1 der Mittelwertabweichung dargestellt, die sich gemäß
    Figure 00100001
    berechnen. Das Maß G2 der Sollwertabweichung (nicht abgebildet) bestimmt gemäß G2 = U – Usoll.
  • In anderen Szenarien, die andere und gegebenenfalls detailliertere Veränderungen eines entsprechenden Stromverlaufs zulassen, beispielsweise bei Verwendung speziell angepasster Steuergeräte, können auch weitere Veränderungen durch eine derartige Regelung vorgenommen werden. Hierunter fallen beispielsweise eine Amplitude, eine Periode und/oder ein Pulsabstand.
  • Der Vektor der Pulsanstiegszeiten wird gemäß der dargestellten Ausführungsform verändert, wozu eine Minimumfunktion min(a1G1(x ⇀) + a2G2(x ⇀)) verwendet wird. Aus den Figuren lässt sich entnehmen, dass sowohl die Summe G1 als auch der Wert von G2 von diesen Pulsanstiegszeiten abhängen.
  • In 4 ist ein Ablauf unter Verwendung einer entsprechenden Regelung schematisch dargestellt. Der Ablauf beginnt bei 401. Bei Schritt 402 wird ein entsprechender erster Ansteuerstromverlauf I(t) bereitgestellt, vorzugsweise in einem geeigneten Steuergerät oder durch eine Modellierung. Dieser Stromverlauf I(t) wird gegebenenfalls auf die technischen Randbedingungen adaptiert, beispielsweise durch Umsetzung in einen pulsweitenmodulierten Strom.
  • In Schritt 403 wird nun ein entsprechender Piezoaktor, der Teil einer Einspritzanlage mit zugeordneter Einspritzhydraulik und/oder -mechanik ist, mit dem zuvor in Schritt 402 bereitgestellten Ansteuerstromverlauf I(t) beaufschlagt Hierdurch wird der Aktor aufgeladen und eine Längung des Aktors bewirkt. Die Beaufschlagung des Aktors erfolgt über ein Ladezeitintervall [t0, t1].
  • Zu Beginn von Schritt 404 ist das Ende des Ladezeitintervalls [t0, t1] erreicht und der Aktor liegt in geladenem Zustand vor, wobei, wie oben erläutert, Spannungsschwingungen zu verzeichnen sind. Ferner wird in Schritt 404 über ein Ladespannungsintervall [t1, t2] ein Ladespannungsverlauf U(t), der den auf den Aktor einwirkenden Kräften entspricht, ermittelt.
  • In Schritt 405 erfolgt nachfolgend eine Entscheidung, ob der Ladespannungsverlauf U(t), bzw. ein hieraus ermitteltes Maß G1 einer Mittelwertabweichung und/oder ein Maß G2 einer Sollwertabweichung beispielsweise vordefinierten Schwingungsqualitätskriterien entsprechen. Ist dies der Fall, wird über Pfeil 410 zu Schritt 406 fortgeschritten, wo der zuvor in Schritt 403 an den Aktor bereitgestellte Ansteuerstromverlauf I(t) als optimierter Strom klassifiziert wird. Sind die Entscheidungskriterien nicht erfüllt, oder ist eine (weitere) kontinuierliche Regelung zweckmäßig, erfolgt über Wirklinie 411 ein Fortschreiten zu Block 412, wo, wie oben erläutert, der Vektor der Pulsanstiegszeit x → oder andere Parameter verändert werden, wozu die zuvor ebenfalls erläuterte Minimumfunktion verwendet wird. Der hierdurch veränderte Ansteuerstromverlauf I(t) wird bei Schritt 403 erneut an den Aktor abgegeben.
  • Es versteht sich, dass in den dargestellten Figuren nur beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. Daneben ist jede andere Ausführungsform denkbar, ohne den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10311269 A1 [0011]

Claims (9)

  1. Verfahren zur Bestromung eines durch Beaufschlagung mit einem Ansteuerstromverlauf I(t) über ein Ladezeitintervall [t0, t1] (2) aufladbaren piezoaktuierten Aktors, insbesondere in einem Injektorsystem (160) mit einer dem Aktor zugeordneten Einspritzhydraulik, wobei als Regelgröße ein in einem Ladespannungsintervall [t1, t2] (3) ermittelter Ladespannungsverlauf U(t) des Aktors ausgewertet und als Stellgröße der Ansteuerstromverlauf I(t) verändert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Amplitude, eine Pulsweite, eine Pulsanstiegszeit, eine Periode und/oder ein Pulsabstand des Ansteuerstromverlaufs I(t) verändert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ansteuerstromverlauf I(t) als pulsweitenmodulierter Ansteuerstromverlauf I(t) bereitgestellt und durch Einstellen eines Maßes der Pulsanstiegszeit (x →) verändert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ladespannungsverlauf U(t) des Aktors durch eine wenigstens zweimalige Messung während des Ladespannungsintervalls [t1, t2] bestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Maß (G1) einer Mittelwertabweichung der Spannung (Ui) von einem Spannungsmittelwert ( U ) des Ladespannungsverlaufs U(t) bestimmt wird. und/oder ein Maß (G2) einer Sollwertabweichung eines Spannungssollwerts (Usoll) von einem Spannungsmittelwert ( U ) des Ladespannungsverlaufs U(t) bestimmt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Maß G1 der Mittelwertabweichung gemäß
    Figure 00130001
    bestimmt wird und/oder das Maß G2 der Sollwertabweichung gemäß G2 = U – Usoll bestimmt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei aus dem Maß der Mittelwertabweichung (G1) und aus dem Maß (G2) der Sollwertabweichung das Maß der Pulsanstiegszeit (x →) durch Bestimmung eines Minimums (min) unter Berücksichtigung von Gewichtungsfaktoren (a1, a2) ermittelt wird, wobei ausgenutzt wird: min(a1G1(x ⇀) + a2G2(x ⇀)).
  8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Minimum (min) entsprechend einem Optimierungsalgorithmus bestimmt wird.
  9. Einrichtung zur Bestromung eines mit einem Strom (I) beaufschlagbaren piezoelektrischen Elements, die zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche eingerichtet ist.
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