DE102014222719A1

DE102014222719A1 - Verfahren zum Entladen eines Piezo-Aktors

Info

Publication number: DE102014222719A1
Application number: DE102014222719.4A
Authority: DE
Inventors: Andreas Huber; Johannes-Joerg Rueger; Holger Rapp; Udo Schulz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2016-05-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entladen eines Piezo-Aktors, wobei aus einer Soll-Entladezeit (t*dis) und einer Spannung (u*f) des Piezo-Aktors ein Vorsteuer-Entladestrom (i*dis,0) ermittelt wird, wobei aus dem Vorsteuer-Entladestrom (i*dis,0) unter Berücksichtigung eines Korrekturwertes (Kch) ein Soll-Entladestrom ermittelt (i*dis) wird, wobei der Korrekturwert (Kch) bei einem Ladevorgang des Piezo-Aktors ermittelt wird, und wobei der Piezo-Aktor (P) mit dem Soll-Entladestrom (i*dis) entladen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entladen eines Piezo-Aktors, insbesondere eines Piezo-Aktors in einem Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine.
Stand der Technik
Kraftstoffinjektoren werden zur Kraftstoff-Einspritzung in Brennkraftmaschinen verwendet. Piezo-Kraftstoffinjektoren weisen ein Ventilelement auf, welches mittels einer Ventilnadel geschlossen wird. Ein Piezo-Aktor dient dazu, die Ventilnadel anzusteuern. Durch das Anlegen einer Spannung an den Piezo-Aktor wird dieser geladen und dadurch ein Öffnen der Ventilnadel bewirkt. Wird der Piezo-Aktor entladen, schließt sich die Ventilnadel wieder.
Eine Ansteuerung von Piezo-Kraftstoffinjektoren und damit von deren Piezo-Aktor kann sowohl für den Ladevorgang als auch für den Entladevorgang geregelt erfolgen. Beim Ladevorgang kann die Regelgröße die am Piezo-Aktor erreichte Spannung und die Stellgröße der Soll-Ladestrom sein. Die Ladezeit ist dabei fest vorgegeben, d.h. der Ladevorgang wird nach Ablauf der Ladezeit beendet.
Das Entladen kann mit einem Soll-Entladestrom als Stellgröße und der Entladezeit als Regelgröße erfolgen. Um ein ständiges Nachregeln der beiden Regelkreise bei sich änderndem Sollwert der Spannung am Piezo-Aktor zu vermeiden, werden die beiden Stellgrößen üblicherweise im Zuge einer Vorsteuerung in Abhängigkeit von Spannung und Ladezeit bzw. von Spannung und Soll-Entladezeit vorgegeben.
Im Falle von Regelabweichungen werden die Werte der Stellgrößen durch die jeweiligen Regler multiplikativ oder additiv korrigiert. Die Regelung des Ladevorgangs erfolgt auf diese Weise stabil und mit einem definierten, eingeschwungenen Zustand. Bei der Regelung des Entladevorgangs kann es dagegen aufgrund einer pulsweisen Entladung des Piezo-Aktors dazu kommen, dass die Entladezeit sich trotz betragsmäßig größerem Strom zunächst nicht ändert. Die Regelstrecke des Entladezeitreglers verhält sich nichtlinear, während die Wirkung der Stellgröße auf die Schließzeit des Schaltventils und folglich die Einspritzmenge einem im Wesentlichen linearen Zusammenhang folgen. Zur genaueren Erläuterung sei an dieser Stelle auf die Figurenbeschreibung zu den 1a, 1b sowie 2 verwiesen.
Dadurch kann es vorkommen, dass der Entladeregler bei deutlich unterschiedlichen Werten des Entladestroms einschwingt, die sich im Messwert der Entladezeit nicht unterscheiden, aber zu deutlich unterschiedlichen Ventilschließzeiten und Einspritzmengen führen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein Arbeitspunkt bspw. einmal von unten (geringere Last) und einmal von oben (höhere Last) angefahren wird.
Die DE 198 54 789 A1 beschreibt ein Verfahren zum Laden und Entladen eines Piezo-Aktors, wobei für das Laden und Entladen beim Einstellen des Lade- bzw. Entladestroms jeweils eine Kapazität des Piezo-Aktors berücksichtigt wird.
Die DE 10 2007 058 540 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem beim Laden oder Entladen eines Piezo-Aktors zur Anpassung an einen geänderten Betriebspunkt jeweils ein individueller Korrekturfaktor, der insbesondere auf der Kapazität des Piezo-Aktors beruht, berücksichtigt wird.
Es ist daher wünschenswert, eine Möglichkeit für ein definiertes, stationäres Entladeverhalten von Piezo-Aktoren anzugeben.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient dem Entladen eines Piezo-Aktors, wobei aus einer Soll-Entladezeit und einer Spannung des Piezo-Aktors ein Vorsteuer-Entladestrom ermittelt wird und wobei aus dem Vorsteuer-Entladestrom unter Berücksichtigung, insbesondere einer additiven oder multiplikativen Berücksichtigung, eines Korrekturwertes ein Soll-Entladestrom ermittelt wird. Dabei wird der Korrekturwert bei einem Ladevorgang des Piezo-Aktors ermittelt. Anschließend wird der Piezo-Aktor mit dem Soll-Entladestrom entladen. Bei der Spannung des Piezo-Aktors kann es sich dabei insbesondere um eine Soll-Spannung handeln, welche nach einem Ladevorgang anliegen sollte, oder aber um die tatsächlich anliegende Ist-Spannung.
Auf diese Weise erfolgt der Entladevorgang nicht mehr geregelt, sondern gesteuert. Dadurch werden die eingangs beschriebenen Probleme, nämlich der nichtlineare Zusammenhang zwischen Soll-Entladestrom und Soll-Entladezeit vermieden. Vielmehr kann durch einen gezielt vorgegebenen Korrekturwert direkt die Soll-Entladezeit erreicht werden und man erhält ein definiertes, stationäres Entladeverhalten. Der Soll-Entladestrom kann bspw. mittels Kennfeldern vorgesteuert werden. Dabei können bspw. auch Temperaturabhängigkeiten berücksichtigt werden. Insbesondere eine Kapazität des Piezo-Aktors als wesentliche Kenngröße, die über verschiedene Exemplare bis zu 10% streut, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren berücksichtigt. Ferner wird sichergestellt, dass der Piezo-Aktor im gleichen Betriebspunkt nicht mit unterschiedlichen Entladeströmen betrieben wird. Das Entladeverhalten und somit auch das Öffnen eines Servoventils sind auf diese Weise in jedem Betriebspunkt eindeutig.
Der Ladevorgang hingegen erfolgt vorteilhafterweise weiterhin geregelt, wie eingangs beschrieben, insbesondere mit Ermittlung des Korrekturwerts als Regelanteil eines Soll-Ladestroms und weiter insbesondere mit Ermittlung eines Vorsteueranteils des Soll-Ladestroms aus einer vorgegebenen Ladezeit und einer Soll-Spannung am Ende des Ladevorgangs. Dabei wurde erkannt, dass der im Ladevorgang bestimmte Korrekturwert, welcher insbesondere die Kapazität des Piezo-Aktors berücksichtigt und spezifisch für den verwendeten Piezo-Aktor ist, auch für den Entladevorgang benutzt werden kann.
Es ist von Vorteil, wenn bei der Ermittlung des Soll-Entladestroms wenigstens ein weiterer Korrekturwert berücksichtigt wird, wobei der wenigstens eine weitere Korrekturwert eine Abweichung einer Ist-Entladezeit von der Soll-Entladezeit berücksichtigt. Auf diese Weise können auch Streuungen in Parametern außer der Kapazität des Piezo-Aktors berücksichtigt werden. Solche Parameter können bspw. Parameter von Ansteuereinrichtungen, insbesondere mit elektronischen Schaltelementen, für den Piezo-Aktor sein.
Vorteilhafterweise wird die Abweichung der Ist-Entladezeit von der Soll-Entladezeit über mehrere Entladevorgänge und/oder verschiedene Soll-Entladezeiten und/oder verschiedene Sollwerte der Spannung des Piezo-Aktors, insbesondere verschiedene Soll-Spannungen am Ende von Ladevorgängen, hinweg ermittelt. Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn aus dem Korrekturwert und der Abweichung der Ist-Entladezeit von der Soll-Entladezeit jeweils Wertepaare gebildet werden, wobei über die Wertepaare eine Korrelationsgerade ermittelt wird und wobei der wenigstens eine weitere Korrekturwert in Abhängigkeit von einem Wert der Korrelationsgerade bei neutralem Korrekturwert, d.h. bei einem hypothetischen Korrekturwert, der keine Auswirkung hätte (also bei einem Korrekturwert von 0 bei additivem Korrekturwert bzw. bei einem Korrekturwert von 1 bei einem multiplikativen Korrekturwert) und/oder in Abhängigkeit von einer Steigung der Korrelationsgerade ermittelt wird.
Damit können zum einen Abweichungen über einen längeren Zeitraum gemittelt und zum anderen Abweichungen bei unterschiedlichen Betriebspunkten ermittelt werden. Insbesondere kann auch mit zunehmender Betriebsdauer der Zeitraum, über welchen die Abweichung ermittelt wird, zunehmen.
Es ist von Vorteil, wenn die Abweichung der Ist-Entladezeit von der Soll-Entladezeit gemeinsam für den Piezo-Aktor und wenigstens einen weiteren Piezo-Aktor ermittelt wird, wobei der Piezo-Aktor und der wenigstens eine weitere Piezo-Aktor von derselben Ansteuervorrichtung angesteuert werden. Da üblicherweise mehrere Piezo-Aktoren gemeinsam angesteuert werden, bspw. über eine gemeinsame Endstufe, kann auf diese Weise auch eine für mehrere Piezo-Aktoren gleiche, systematische Abweichung berücksichtigt werden. Hierzu sei angemerkt, dass ein gemeinsames Ansteuern lediglich bedeutet, dass mehrere Piezo-Aktoren, die zu unterschiedlichen Zylindern einer Brennkraftmaschine gehören, von derselben Endstufe angesteuert werden, nicht jedoch gleichzeitig.
Vorzugsweise wird der wenigstens eine weitere Korrekturwert als multiplikative und/oder additive Korrektur des Korrekturwerts berücksichtigt. Mit der multiplikativen Korrektur können Abweichungen, die abhängig vom Korrekturwert sind, und mit der additiven Korrektur können Abweichungen, die unabhängig vom Korrekturwert sind, berücksichtigt werden.
Besonders vorteilhaft ist, wenn der Piezo-Aktor in einem Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine verwendet wird. Hierbei handelt es sich um einen üblichen Anwendungsbereich für Piezo-Aktoren, wie eingangs bereits erwähnt.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend 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.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1a und 1b zeigen schematisch je eine Endstufe für einen Piezo-Aktor für das Laden bzw. Entladen des Piezo-Aktors.
2 zeigt schematisch Verläufe von Spannung und Strom beim Laden und Entladen eines Piezo-Aktors.
3a und 3b zeigen schematisch je ein Blockschaltbild für ein geregeltes Laden bzw. geregeltes Entladen eines Piezo-Aktors.
4 zeigt schematisch ein Blockschaltbild für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Entladen eines Piezo-Aktors in einer bevorzugten Ausführungsform.
5 zeigt schematisch ein Blockschaltbild für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Entladen eines Piezo-Aktors in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.
Ausführungsformen der Erfindung
In den 1a und 1b ist jeweils dieselbe Schaltanordnung einer Endstufe für das Laden und Entladen eines Piezo-Aktors P dargestellt. Üblicherweise handelt es sich dabei um eine Zweiquadranten-Endstufe, die an ihrem Ausgang unipolare Spannung und bipolaren Strom bereitstellen kann. Zum Laden des Piezo-Aktors P werden ein Ladetransistor T_ch und eine zugehörige Freilaufdiode D_ch benötigt (vgl. 1a). Zum Entladen des Piezo-Aktors werden ein Entladetransistor T_dis und eine Rückspeisediode D_dis benötigt (vgl. 1b). Zwischen die Transistoren und den Piezo-Aktor ist eine Induktivität geschaltet. Diese dient u.a. zum Vermeiden von Kurzschlüssen beim Schalten der Transistoren T_ch bzw. T_dis.
Die Endstufe wird an ihrem Eingang aus einem Spannungszwischenkreis mit der Gleichspannung U_buf (üblicherweise 250V, auch an dem Pufferkondensator C_buf anliegend) versorgt, wobei dieser Zwischenkreis wiederum über einem DC/DC-Wandler DC bspw. aus einem 12V-Bordnetz eines Fahrzeugs gespeist wird.
Dabei zeigen die Pfeile L und E in den 1a bzw. 1b jeweils einen Stromkreis für ein Laden bzw. Entladen des Piezo-Aktors P an. Die positive Stromrichtung (Ladevorgang) ist dabei mit i bezeichnet. Mit den gestrichelten Pfeilen F ist in beiden Figuren ein Freilauf angezeigt. Hierzu sei erwähnt, dass eine Endstufe auch mehrere Piezo-Aktoren, die bspw. über Schalter ausgewählt werden können, gemeinsam ansteuern kann, jedoch ist der Übersichtlichkeit halber nur ein Piezo-Aktor dargestellt. Solche über eine Endstufe angesteuerte Piezo-Aktoren kommen üblicherweise in Piezo-Kraftstoffinjektoren von Brennkraftmaschinen zum Einsatz.
In 2 ist ein kompletter Ansteuerablauf vom Laden bis zum Entladen des Piezo-Aktors gezeigt. Zum Laden wird zunächst der Transistor T_ch leitend geschaltet, bis der Ladestrom i einen Soll-Ladestrom i*_ch,0 erreicht. Da bis zum Abschalten des Transistors T_ch noch eine kurze Totzeit vergeht, übersteigt der Ladestrom diese Schwelle i*_ch,0 während dieser Totzeit, und zwar umso weiter, je steiler der Ladestrom bei Erreichen der Schwelle ansteigt.
Anschließend wird der Transistor T_ch für eine definierte Zeitdauer t_p,ch gesperrt, der Ladestrom i muss über die Freilaufdiode D_ch weiterfließen und sinkt dabei ab, und zwar um so schneller, je größer die momentane Spannung u am Piezo-Aktor ist.
Nach Ablauf der Pausenzeit t_p,ch wird der Transistor T_ch wieder leitend geschaltet und der gesamte Vorgang wird wiederholt, bis die Ladezeit t_ch abgelaufen ist. Dann wird der Transistor T_ch dauerhaft gesperrt und der Ladevorgang ist beendet, wobei der Piezo-Aktor eine Spannung u_ch erreicht hat. Im weiteren Verlauf befindet sich der Piezo-Aktor bis zum Ende der Zeitdauer t_e in einem aufgeladenen Zustand. Diese Zeitdauer t_e hängt dabei bspw. u.a. von einer gewünschten Öffnungszeit einer Ventilnadel eines Kraftstoffinjektors ab. Am Ende dieser Zeitdauer t_e hat die am Piezo-Aktor anliegende Spannung einen Wert u_f erreicht.
Zum Entladen wird nun zunächst der Transistor T_dis leitend geschaltet, bis der Entladestrom i den (negativen) Soll-Entladestrom i*_dis,0 erreicht. Da bis zum Abschalten des Transistors T_dis noch eine kurze Totzeit vergeht, unterschreitet der Entladestrom diese Schwelle während dieser Totzeit, und zwar umso weiter, je steiler der Entladestrom bei Erreichen der Schwelle abfällt. Anschließend wird der Transistor T_dis für eine definierte Zeitdauer t_p,dis gesperrt, der Entladestrom i muss über die Rückspeisediode D_dis weiterfließen und steigt dabei (von negativen Werten kommend) an, und zwar um so schneller, je geringer die momentane Spannung u am Piezo-Aktor ist.
Nach Ablauf der Pausenzeit t_p,dis wird der Transistor T_dis wieder leitend geschaltet und der gesamte Vorgang wird wiederholt, bis sowohl die Spannung am Piezo-Aktor eine vorgebbare Schwelle unterschreitet als auch der Entladestrom eine vorgebbare (negative) Schwelle überschreitet. Dann wird der Transistor T_dis dauerhaft gesperrt und die Zeitdauer t_dis des Entladevorgangs wird festgehalten, bspw. abgespeichert.
In den 3a und 3b sind je ein Regel- bzw. Steuerschema für die Ansteuerung von Piezo-Aktoren, bspw. solche von Piezo-Kraftstoffinjektoren, für den Ladevorgang bzw. für den Entladevorgang dargestellt, welche jeweils geregelt erfolgen. Beim Ladevorgang (vgl. 3a) ist die Regelgröße die erreichte Spannung u_f am Piezo-Aktor und die Stellgröße der Soll-Ladestrom i*_ch,0, wobei die Ladezeit t_ch wie schon erwähnt, fest vorgegeben ist, d.h. der Ladevorgang wird nach Ablauf dieser Ladezeit beendet.
Abweichend von 2 kann die Regelgröße u_f auch auf andere Art gemessen werden als als Einzelwert kurz vor Beginn des Entladevorgangs. So ist bspw. eine Abtastung des Spannungsverlaufs zu definierten Zeitpunkten und eine Mittelung über die so erfassten Werte ebenfalls denkbar.
Das Entladen (vgl. 3b) erfolgt mit dem Soll-Entladestrom i*_dis,0 als Stellgröße und mit der Entladezeit t_dis des Entladevorgangs als Regelgröße. Um ein ständiges Nachregeln der beiden Regelkreise bei sich änderndem Sollwert u*_f der zu erreichenden Spannung am Piezo-Aktor zu vermeiden, werden die beiden Stellgrößen i*_ch,0 und i*_dis,0 zunächst im Zuge einer Vorsteuerung in Abhängigkeit von der Sollspannung u*_f am Piezo-Aktor und der Ladezeit t_ch bzw. von der Sollspannung u*_f und der Soll-Entladezeit t*_dis über ein jeweiliges Kennfeld V_ch bzw. V_dis vorgegeben. Diese Vorsteuerwerte können zudem noch einer – hier nicht dargestellten – temperaturabhängigen Korrektur unterzogen werden.
Im Falle von Regelabweichungen werden die Werte dieser Stellgrößen durch die jeweiligen Regler multiplikativ oder additiv mittels eines jeweiligen Korrekturwerts K_ch für das Laden bzw. K_dis für das Entladen korrigiert. Die Regler weisen dabei I-Regler R_ch bzw. R_dis mit parametrierbarer und ggf. in Abhängigkeit von der Regelabweichung veränderlicher Verstärkung auf. Die Regelung des Ladevorgangs erfolgt auf diese Weise stabil und mit einem definierten, eingeschwungenen Zustand.
Bei der Regelung des Entladevorgangs kann es dagegen zu einem unerwünschten Effekt kommen. Ist die Entladezeit t_dis etwas zu lang, wird der Entladestrom durch den Regler R_dis abgesenkt (d.h. sein Betrag steigt). Dadurch erfolgt die Ladungsentnahme aus dem Piezo-Aktor zu Beginn schneller, das Schaltventil des Injektors schließt früher und es wird weniger Kraftstoff eingespritzt.
Für den gesamten Entladevorgang folgt zunächst aber lediglich, dass der letzte Entladestrompuls bei geringerer Spannung u am Piezo-Aktor gestartet wird und in seiner Amplitude geringer ausfällt, die zu regelnde Entladezeit t_dis aber unverändert bleiben kann. In der Folge wird der Entladestrom durch den Regler R_dis weiter abgesenkt, wodurch zunächst der letzte Entladestrompuls weiter reduziert wird, ohne die Entladezeit t_dis nennenswert zu verändern. Erst wenn der letzte Entladestromimpuls ganz verschwindet, wird eine erheblich kürzere Entladezeit t_dis gemessen. Die Regelstrecke des Entladezeitreglers verhält sich also extrem nichtlinear, während die Wirkung der Stellgröße auf die Schließzeit des Schaltventils und folglich die Einspritzmenge einem im Wesentlichen linearen Zusammenhang folgt.
Dadurch kann es vorkommen, dass der Entladeregler bei deutlich unterschiedlichen Werten des Soll-Entladestroms i*_dis einschwingt, die sich im Messwert der Entladezeit t_dis nicht unterscheiden, aber zu deutlich unterschiedlichen Ventilschließzeiten und Einspritzmengen führen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein Arbeitspunkt einmal von unten (geringerer Last) und einmal von oben (höhere Last) angefahren wird.
In 4 ist ein Steuerschema für einen erfindungsgemäßen Entladevorgang eines Piezo-Aktors in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Die Laderegelung erfolgt dabei gemäß dem Stand der Technik, wie in 3a bzw. links in 4 gezeigt und oben beschrieben. Zur Steuerung des Entladevorgangs wird nun zunächst im Zuge einer Vorsteuerung in Abhängigkeit von der Spannung u*_f am Piezo-Aktor und der Soll-Entladezeit t*_dis über das Kennfeld V_dis ein Vorsteuer-Entladestrom i*_dis,0 ermittelt. Dieser wird nun mit dem für den Laderegler R_ch gültigen Korrekturwert K_ch korrigiert, d.h. als Korrekturwert K_dis für den Entladevorgang wird hier der Korrekturwert K_ch des Ladevorgangs verwendet.
Diese Korrektur kann multiplikativ oder additiv erfolgen. Erfolgt sie additiv, muss sie vor Anwendung auf i*_dis,0 noch mit dem Faktor –1 multipliziert werden. Auf diese Weise können die Auswirkung einer Streuung der Kapazität des Piezo-Aktors sowohl auf den Lade- als auch auf den Entladevorgang in gleicher Weise kompensiert werden. Ein stationär mehrdeutiges Verhalten der Entladesteuerung kann nicht mehr auftreten, da die Entladesteuerung nun an die Regelung des Ladevorgangs gekoppelt ist.
Auf Grund weiterer Parameterstreuungen, insbesondere bspw. zwischen verschiedenen Steuergeräteexemplaren zur Ansteuerung von Piezo-Aktoren, kann es sinnvoll sein, die Korrektur aus der Laderegelung nicht direkt auf die Entladesteuerung zu übertragen. Solche Streuungen können Streuungen der Eingangsspannung u_buf sein, die wiederum auf Parameterstreuung in der zugehörigen Spannungserfassung zurückzuführen sind. Es können aber auch Streuungen in den Abschalttotzeiten des Lade- und Entladeschalters T_ch und T_dis sein. Beide Streuungen können dazu führen, dass die Anwendung des Korrekturwerts K_ch des Ladevorgangs auf die Entladesteuerung zu einem vom Korrekturwert K_ch abhängigen oder unabhängigen Fehler in der Entladezeit t_dis führen.
In 5 ist nun ein Steuerschema für einen weiteren erfindungsgemäßen Entladevorgang eines Piezo-Aktors in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dargestellt, womit die oben erwähnten Probleme aufgrund weiterer Parameterstreuungen behoben werden können. Dabei bleibt die Struktur der Entladesteuerung gemäß dem in Bezug auf 4 beschriebenen Entladevorgang grundsätzlich erhalten.
Zusätzlich wird die Entladezeit t_dis nun erfasst und es werden bspw. über alle Piezo-Aktoren einer Endstufenbank hinweg Wertepaare aus Korrekturwert K_ch und Entladezeit t_dis, insbesondere einer Abweichung zwischen Ist-Entladezeit t_dis von der Soll-Entladezeit t*_dis, gebildet und in einem Speicher- bzw. Wertefeld W abgespeichert. Diese Speicherung kann bspw. gesammelt über einen gesamten Motorbetriebsbereich erfolgen, oder auch getrennt nach mehreren Raildruckbereichen.
Über die abgelegten Wertepaare kann nun (über den gesamten Betriebsbereich oder einzeln für die verschiedenen Druckbereiche) eine Korrelationsgerade gebildet werden. Eine solche Korrelationsgerade hat dann bspw. die Form ∆t = f(K_ch), d.h. die Abweichung ∆t zwischen zwischen Ist-Entladezeit t_dis von der Soll-Entladezeit t*_dis wird als Funktion des Korrekturwerts K_ch dargestellt. Diese zeigt, ob abhängig oder unabhängig vom Korrekturwert K_ch eine systematische Abweichung der Entladezeit t_dis von ihrem Sollwert t*_dis vorliegt. In diesem Fall wird der Korrekturwert K_ch mit einem multiplikativen weiteren Korrekturwert K_m (zum Ausgleich einer vom Korrekturwert abhängigen Abweichung der Entladezeit) und/oder einem additiven weiteren Korrekturwert K_a (zum Ausgleich einer vom Korrekturwert unabhängigen Abweichung der Entladezeit) verrechnet, bevor er als Korrekturwert K_dis auf die Entladestromschwelle i*_dis,0 angewendet wird.
Dabei ergibt sich der additive weitere Korrekturwert K_a aus einer Abweichung zwischen der Ist-Entladezeit t_dis und der Soll-Entladezeit t*_dis, den die Korrelationsgerade bei neutralem Wert des Korrekturwerts K_ch vorhersagt. Dabei ist der neutrale Wert des Korrekturwerts gleich 1, wenn der Ladereglereingriff multiplikativ erfolgt und gleich 0, wenn der Ladereglereingriff additiv erfolgt. Der multiplikative weitere Korrekturwert K_m ergibt sich dagegen aus der Steigung der Korrelationsgerade.
Der multiplikative weitere Korrekturwert K_m ist dabei standardmäßig zu 1, der additive weitere Korrekturwert K_a zu 0 appliziert. Erst wenn eine längere Datensammlungsphase systematische Abweichungen der Entladezeit t_dis von ihrem Sollwert t*_dis ergibt, werden diese weiteren Korrekturwerte angepasst und daraufhin eine neue Datensammlungsphase gestartet. Die Dauer der Datensammlungsphasen und/oder der Abstand zwischen zwei Datensammlungsphasen können mit zunehmender Fahrzeuglebensdauer immer mehr verlängert werden.
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 19854789 A1 [0007]
DE 102007058540 A1 [0008]

Claims

Verfahren zum Entladen eines Piezo-Aktors (P), wobei aus einer Soll-Entladezeit (t*_dis) und einer Spannung (u*_f) des Piezo-Aktors (P) ein Vorsteuer-Entladestrom (i*_dis,0) ermittelt wird, wobei aus dem Vorsteuer-Entladestrom (i*_dis,0) unter Berücksichtigung eines Korrekturwertes (K_ch) ein Soll-Entladestrom ermittelt (i*_dis) wird, wobei der Korrekturwert (K_ch) bei einem Ladevorgang des Piezo-Aktors (P) ermittelt wird, und wobei der Piezo-Aktor (P) mit dem Soll-Entladestrom (i*_dis) entladen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Korrekturwert (K_ch) bei dem Ladevorgang als ein Regelanteil eines Soll-Ladestroms (i*_ch) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei ein Vorsteueranteil des Soll-Ladestroms (i*_ch) aus einer vorgegebenen Ladezeit (t_ch) und einer Soll-Spannung (u*_f) des Piezo-Aktors (P) am Ende des Ladevorgangs ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei bei dem Ladevorgang eine Ist-Spannung (u_f) des Piezo-Aktors (P) als Regelgröße dient.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Spannung am Piezo-Aktor (P) eine Soll-Spannung (u*_f) des Ladevorgangs oder eine anliegende Ist-Spannung umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Korrekturwert (K_ch)) additiv oder multiplikativ berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei bei der Ermittlung des Soll-Entladestroms (i*_dis) wenigstens ein weiterer Korrekturwert (K_m, K_a) berücksichtigt wird, wobei der wenigstens eine weitere Korrekturwert (K_m, K_a) eine Abweichung einer Ist-Entladezeit (t_dis) von der Soll-Entladezeit (t*_dis) berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Abweichung der Ist-Entladezeit (t_dis) von der Soll-Entladezeit (t*_dis) über mehrere Entladevorgänge und/oder verschiedene Soll-Entladezeiten und/oder verschiedene Sollwerte der Spannung des Piezo-Aktors (P) hinweg ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei aus dem Korrekturwert (K_ch) und der Abweichung der Ist-Entladezeit t_dis von der Soll-Entladezeit t*_dis jeweils Wertepaare gebildet werden, wobei über die Wertepaare eine Korrelationsgerade ermittelt wird und wobei der wenigstens eine weitere Korrekturwert (K_m, K_a) in Abhängigkeit von einem Wert der Korrelationsgerade bei neutralem Korrekturwert (K_ch) und/oder in Abhängigkeit von einer Steigung der Korrelationsgerade ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Abweichung der Ist-Entladezeit (t_dis) von der Soll-Entladezeit (t*_dis) gemeinsam für den Piezo-Aktor (P) und wenigstens einen weiteren Piezo-Aktor ermittelt wird, wobei der Piezo-Aktor (P) und der wenigstens eine weitere Piezo-Aktor von derselben Ansteuervorrichtung angesteuert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der wenigstens eine weitere Korrekturwert (K_m, K_a) als multiplikative und/oder additive Korrektur des Korrekturwerts (K_ch) berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Piezo-Aktor (P) in einem Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine verwendet wird.
Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
Computerprogramm, das eine Recheneinheit dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 14.