DE10249218A1

DE10249218A1 - Verfahren zum Aufladen eines piezoelektrischen Aktors eines Einpritzventils und Steuergerät

Info

Publication number: DE10249218A1
Application number: DE10249218A
Authority: DE
Inventors: Heinz Lixl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2004-05-19
Also published as: WO2004038203A1; DE50312322D1; EP1556603A1; EP1556603B1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Aufladen eines piezoelektrischen Aktors eines Einspritzventils beschrieben, bei dem die Ladezeit variiert wird, um das Einspritzverhalten des Einspritzventils zu verbessern. Vorzugsweise wird die Ladezeit abhängig vom Druck des Kraftstoffes festgelegt. Eine Verlängerung der Ladezeit führt zu einer geringeren Abhängigkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge von der Ansteuerzeit und vom Kraftstoffdruck. Das beschriebene Verfahren führt zu einem Einspritzverhalten des Einspritzventils, dessen eingespritzte Kraftstoffmenge weniger von Druckschwankungen und von Schwankungen der Ansteuerzeit abhängt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufladen eines piezoelektrischen Aktors eines Einspritzventils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Steuergerät gemäß Patentanspruch 1. Bei modernen Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen werden piezoelektrische Aktoren eingesetzt. Der piezoelektrische Aktor hat den Vorteil, dass er durch Aufladen oder Entladen schnell seine Länge ändert. Der piezoelektrische Aktor wird beim Einspritzventil eingesetzt, um den Einspritzvargang zu steuern. Beispielsweise ist es bekannt, mit dem piezoelektrischen Aktor ein Servoventil anzusteuern, das einen Abfluss einer Druckkammer verschließt. Die Druckkammer steht mit einer Einspritznadel in Wirkverbindung, wobei abhängig vom Druck in der Druckkammer die Einspritznadel Einspritzlöcher verschließt oder freigibt. Abhängig von der Offen- oder Schließstellung des Servoventils wird der Druck in der Druckkammer eingestellt.
Weiterhin ist es bekannt, mit dem piezoelektrischen Aktor eine Einspritznadel direkt zu bewegen. Dabei wird die Position der Nadel abhängig von der Länge des piezoelektrischen Aktors festgelegt.
Zudem werden bei modernen Einspritzanlagen, insbesondere bei Dieseleinspritzanlagen beim Einspritzen des Kraftstoffes unterschiedliche Kraftstoffdrücke verwendet. Zum Einspritzen einer bestimmten Kraftstoffmenge wird der piezoelektrische Aktor eine bestimmte Ansteuerzeit in einer Aktivposition gehalten. Über die Ansteuerzeit wird die einzuspritzende Kraftstoffmenge festgelegt. Kennlinien für die einzuspritzende Kraftstoffmenge fallen in Abhängigkeit von der Ansteuerzeit für verschiedene Kraftstoffdrücke unterschiedlich aus. Insbesondere für hohe Kraftstoffdrücke tritt im Bereich von kleinen Kraftstoffmengen ein steiler Anstieg der abzugebenen Kraftstoffmenge mit Zunahme der Ansteuerzeit auf. Eine steile Kennlinie weist den Nachteil auf, dass die abzugebene Kraftstoffmenge nur bei einer sehr präzisen Einhaltung der Ansteuerzeit präzise festgelegt werden kann. Dieses Einspritzverhalten führt jedoch dazu, dass entweder die Ansteuerzeit präzise eingehalten werden muss, was eine technisch aufwendige und teure Lösung erfordert. Zum Anderen führt dieses Einspritzverhalten jedoch bei einer weniger technisch aufwendigen Lösung zu relativ großen Ungenauigkeiten bei der eingespritzten Kraftstoffmenge.
Aus DE 100 17 367 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes bekannt. Das kapazitives Stellglied ist in einem Kraftstoffeinspritzventil einer Brennkraftmaschine ausgebildet. Das beschriebene Verfahren lädt ein kapazitives Stellglied mittels resonanter Endstufen auf. Die resonanten Endstufen weisen Ladekondensatoren auf, deren Kapazitäten mit der Kapazität des Stellgliedes und mit der Induktivität der Umladespulen einen Schwingkreis bilden. Aus verbrennungstechnischer Sicht und zur Erzielung geringster Kraftstoffeinspritzmengen sind möglichst kurze Ladungszeiten anzustreben, die jedoch zu hohen Geräuschemissionen führen. Deshalb werden die Ladezeiten geregelt und kurze Ladezeiten überwiegend in solchen Bereichen benutzt, in denen die Geräuschemissionen nicht als störend empfunden werden, wie beispielsweise bei hohen Motordrehzahlen. Das beschriebene Verfahren und die beschriebene Vorrichtung ermöglichen sowohl eine Verkürzung als auch eine Verlängerung der Ladezeit des kapazitiven Stellgliedes des Kraftstoffeinspritzventils.
Aus DE 199 44 733 A1 ist eine weitere Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes eines Kraftstoffeinspritzventils bekannt, mit dem die Ladezeit des kapazitiven Stellgliedes mit Hilfe eines getakteten Transformators eingestellt werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff mit einem piezoelektrisch betriebenen Einspritzventil bereit zu stellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch das Steuergerät gemäß Anspruch 10 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die abzugebende Kraftstoffmenge nicht so sehr mit einer Zunahme der Ansteuerzeit des piezoelektrischen Aktors zunimmt. Dies bietet den Vorteil, dass die eingespritzten Kraftstoffmengen sich weniger stark mit der Ansteuerzeit ändern. Somit haben Schwankungen der Ansteuerzeit, die aufgrund von Systemungenauigkeiten auftreten, einen geringeren Einfluss auf die einzuspritzenden Kraftstoffmenge. Damit ist das Verfahren insgesamt robuster. Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, dass die Ladezeit, in der der piezoelektrische Aktor von einer Ruheladung zu einer Arbeitsladung gebracht wird, abhängig vom Kraftstoffdruck gewählt wird.
Versuche haben gezeigt, dass bei verschiedenen Drücken die Ladezeit unterschiedliche Auswirkungen auf die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge hat. Somit wurde erkannt, dass die Variation der Ladezeit abhängig vom Kraftstoffdruck eine vorteilhafte Beeinflussung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge ermöglicht. Insbesondere ist die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge weniger abhängig von Kraftstoffdruckschwankungen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Ladezeit bei höherem Kraftstoffdruck kleiner gewählt als bei einem niedrigeren Kraftstoffdruck. Durch diese Maßnahme wird eine große Zunahme der einzuspritzenden Kraftstoffmenge abhängig von der Ansteuerzeit bei hohem Kraftstoffdruck reduziert. Die Folge ist, dass im Gegensatz zu bisherigen Verfahren sich die abzugebene Kraftstoffmenge bei einer Verlängerung der Ansteuerzeit des piezoelektrischen Aktors nicht mehr so stark zunimmt. Somit wird die Änderung der eingespritzten Kraftstoffmenge bei einer Variation der Ansteuerzeit in Grenzen gehalten. Folglich wirken sich systembedingte Ungenauigkeiten bei der Ansteuerzeit weniger auf die einzuspritzende Kraftstoffmenge aus.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise für Ladezeiten eingesetzt, die zwischen 100 und 300 μsec liegen. Mit dieser Bandbreite der Ladezeit wird eine für viele Anwendungsfälle ausreichende Beeinflussung der Änderung der Kraftstoffmenge abhängig von der Änderung der Ansteuerzeit erreicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Anwendung bei Einspritzanlagen, die einen Kraftstoffspeicher aufweisen. Der Kraftstoffspeicher führt dem Einspritzventil Kraftstoff mit einem festlegbaren Kraftstoffdruck zu. Der Kraftstoffdruck wird gemessen und die Ladezeit des piezoelektrischen Aktors abhängig von dem gemessenen Kraftstoffdruck eingestellt.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren bei der Abgabe von Kleinstmengen eingesetzt. Unter Kleinstmengen werden Mengen verstanden die beispielsweise kleiner als 20 % der maximal abgegebenen Kraftstoffmenge sind. Versuche haben gezeigt, dass insbesondere bei Kleinstmengen eine starke Zunahme der Kraftstoffmenge mit Zunahme der Ansteuerzeit und gleicher Ladezeit auftreten. Die starke Zunahme der einzuspritzenden Kraftstoffmenge bei gleicher Ansteuerzeit kann erfindungsgemäß durch eine Verlängerung der Ladezeit bei gleichbleibender Ansteuerzeit reduziert werden.
Vorzugsweise wird nur die Ladezeit des piezoelektrischen Aktors verändert und die während der Ladezeit auf dem piezoelektrischen Aktor aufzubringende Ladung unverändert beibehalten.
Bei den verwendeten Einspritzventilen liegen Kleinstmengen im Bereich kleiner 5 mm³, vorzugsweise im Bereich kleiner 2,5 mm³.
Eine einfache Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dadurch erreicht, dass die Ladezeit aus einem Kennfeld ausgelesen wird, und dass im Kennfeld die Ladezeiten abhängig von der einzuspritzenden Kraftstoffmenge und dem Kraftstoffdruck abgelegt sind.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren bei einem piezoelektrischen Aktor eingesetzt, der ein Servoventil ansteuert. Insbesondere bei der Ausführung eines piezoelektrischen Aktors mit der Verwendung eines Servoventils haben Versuche gezeigt, dass eine vorteilhafte Beeinflussung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge über eine Veränderung der Ladezeit bei vorzugsweise konstanter Ansteuerzeit des piezoelektrischen Aktors erreicht wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen
1 eine schematische Darstellung eines piezoelektrischen Einspritzventils mit einer Ansteuerschaltung,
2 eine schematische Darstellung der Ladungszustände bei einem Einspritzvorgang,
3 einen schematischen Programmablauf zur Ansteuerung des Einspritzventils,
4 ein erstes Injektorkennfeld, das Kennlinien für die eingespritzte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit der Ansteuerzeit und verschiedener Kraftstoffdrücke zeigt,
5 ein zweites Kennlinienfeld, das Kennlinien für die eingespritzte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Ansteuerzeit für verschiedene Ladezeiten zeigt, und
6 ein drittes Kennlinienfeld, das Kennlinien für verschiedene Drücke für die eingespritzte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Ansteuerzeit zeigt, wobei bei den verschiedenen Drücken verschiedene Ladezeiten verwendet werden.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung, ein Einspritzventil 1 mit einem piezoelektrischen Aktor 2. Der piezoelektrische Aktor 2 steht in Wirkverbindung mit einer Einspritznadel 3, die abhängig von der Länge des piezoelektrischen Aktors 2 Einspritzlöcher 4 öffnet oder verschließt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Wirkverbindung zwischen der Einspritznadel 3 und dem Aktor 2 ein Übertragungsmodul 5, ein Servoventil 6, eine Druckkammer 7 und ein Steuerkolben 8 angeordnet. Das Servoventil 6 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein nach außen öffnendes Ventil, das einen Abfluss der Druckkammer 7 regelt. In einer weiteren Ausführungsform kann das Servoventil auch nach innen öffnend ausgebildet sein. Der piezoelektrische Aktor 2 ist von einer Rohrfeder auf Druck vorgespannt und im oberen Bereich fest mit dem Gehäuse des Einspritzventils verbunden. Wird der piezoelektrische Aktor mit einer elektrischen Ladung beaufschlagt, so dehnt sich der piezoelektrische Aktor aus und drückt von oben auf das Übertragungsmodul 5. Als Folge davon zieht das Übertragungsmodul 5 ein Schließglied des Servoventils 6 nach oben von dem Abfluss der Druckkammer 7 weg. Das Übertragungsmodul 5 ist als inverses Übertragungsmodul ausgebildet, das bei einer Längenänderung des Aktors 2 in Richtung auf das Übertragungsmodul 5 ein Schließglied des Servoventil 6 nach oben in Richtung zum piezoelektrischen Aktor 2 anhebt. Auf diese Weise wird der Abfluss der Druckkammer 7 frei gegeben.
Die Druckkammer 7 wird über eine Zuleitung 9 mit einer Drossel mit einem Fluid mit einem festgelegten Druck versorgt. Die Druckkammer 7 steht zudem über den beweglichen Steuerkolben 8 in Wirkverbindung mit der Einspritznadel 3. Herrscht in der Druckkammer 7 ein hoher Druck so wird die Einspritznadel 3 auf einen Dichtsitz gedrückt und verschließt damit die Einspritzlöcher 4. Zwischen der Einspritznadel 3 und dem Gehäuse des Einspritzventils ist eine Einspritzkammer 15 ausgebildet, die abhängig von der Position der Einspritznadel mit den Einspritzlöschern 4 hydraulisch verbunden ist, oder nicht.
Die Einspritznadel 3 ist über nicht dargestellte Federelemente in der Weise vorgespannt, dass die Einspritznadel 3 von den Einspritzlöchern 4 abheben will. Sinkt der Druck in der Druckkammer 7 durch ein Öffnen des Servoventils 6, so hebt die Einspritznadel 3 von den Einspritzlöchern 4 ab und gibt die Einspritzlöcher 4 frei. Die Einspritzung beginnt.
Die Einspritzkammer 15 und die Zuleitung 9 stehen mit einem Kraftstoffspeicher 10 hydraulisch in Verbindung. Der Kraftstoffspeicher 10 wird von einer Pumpe 11, vorzugsweise einer Hochdruckpumpe, mit Kraftstoff mit einem festgelegten Druck versorgt. Der Kraftstoffspeicher 10 versorgt wiederum die Druckkammer 7 und den Einspritzraum 15 mit dem Kraftstoff.
Am Kraftstoffspeicher 10 ist ein Drucksensor 16 angeordnet, der den Druck im Kraftstoffspeicher 10 erfasst und über eine Messleitung an ein Steuergerät 12 weiterleitet. Das Steuergerät 12 steht über Messsignale S mit Sensoren der Brennkraftmaschine in Verbindung, die Betriebszustände der Brennkraftmaschine wie z. B. die Drehzahl und den Fahrerwunsch, d. h. die Gaspedalstellung, erfassen und an das Steuergerät 12 weiterleiten. Das Steuergerät 12 ist zudem über eine Steuerlei tung mit der Pumpe 11, über eine Datenleitung mit einem Datenspeicher 14 und über eine weitere Steuerleitung mit einer Endstufe 13 verbunden. Die Endstufe 13 steht über elektrische Leitungen mit dem piezoelektrischen Aktor in Verbindung. Über die elektrischen Leitungen wird der Aktor 2 mit der gewünschten elektrischen Ladung aufgeladen. Das Steuergerät 12 ermittelt aufgrund der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine wie z. B. der Drehzahl und der Gaspedalstellung in Abhängigkeit von Kennfeldern, die im Speicher 14 abgelegt sind, Zeitpunkte zum Aufladen und Endladen des piezoelektrischen Aktors 2. Zudem ermittelt das Steuergerät 12 eine Ladezeit, innerhalb der die Endstufe 13 den piezoelektrischen Aktor auf eine gewünschte Ladung auflädt. Der Aufladevorgang wird von der Endstufe 13 durchgeführt, die in den entsprechender Weise vom Steuergerät 12 angesteuert wird.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Ladungszustände des piezoelektrischen Aktors 2 für einen Einspritzvorgang. Im Diagramm der 2 ist die Ladung Q des Aktors 2 über die Zeit t aufgetragen. Vor einem ersten Zeitpunkt T1 weist der Aktor 2 eine Ruheladung auf. Zu einem ersten Zeitpunkt T1 beginnt die Endstufe 13 mit dem Aufladen des piezoelektrischen Aktors. Zu einem zweiten Zeitpunkt T2 erreicht die Ladung des piezoelektrischen Aktors mit einem Maximalwert M eine Arbeitsladung. Die Zeit zwischen dem ersten und zweiten Zeitpunkt T1, T2 wird als Ladezeit bezeichnet. In dem Zeitraum zwischen dem zweiten Zeitpunkt T2 und einem dritten Zeitpunkt T3 bleibt die Ladung des piezoelektrischen Aktors unverändert. Zum dritten Zeitpunkt T3 beginnt die Endstufe 13 mit dem Entladen des piezoelektrischen Aktors. Innerhalb einer Entladezeit wird bis zu einem folgenden vierten Zeitpunkt T4 der piezoelektrische Aktor wieder auf den Ausgangszustand entladen.
Als Ansteuerzeit wird die Zeitdauer zwischen dem ersten Zeitpunkt T1 und dem dritten Zeitpunkt T3 bezeichnet. Analog zu der Kennlinie der 2 verläuft zeitversetzt das Öffnungs verhalten des Einspritzventils. Kurze Zeit nach dem ersten Zeitpunkt T1 wird die Einspritznadel von den Einspritzlöchern abgehoben, so dass eine Abgabe von Kraftstoff beginnt. Kurz nach dem zweiten Zeitpunkt T2 erreicht die Einspritznadel einen maximalen Öffnungshub, so dass ein maximaler Kraftstoffstrom über die Einspritzlöcher abgegeben wird. Kurze Zeit nach dem dritten Zeitpunkt T3 bewegt sich die Einspritznadel in Richtung auf die Einspritzlöcher und verschließt die Einspritzlöcher kurze Zeit nach dem vierten Zeitpunkt T4.
3 zeigt in einem schematischen Programmablauf die Abfolge des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei Programmpunkt 100 erfasst das Steuergerät 12 die Daten, die zur Steuerung des Einspritzventils 1 erforderlich sind. Dabei wird auch der Druck im Kraftstoffspeicher 10 erfasst. Anschließend ermittelt das Steuergerät 12 abhängig von Betriebsparametern wie z. B, der Drehzahl und dem Fahrerwunsch und abhängig vom Kaftstoffdruck den Beginn der Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors die Ladezeit und die Ansteuerzeit. Die Ladezeit ist ein Teil der Ansteuerzeit. Erfindungsgemäß wird die Ladezeit abhängig vom Druck des Kraftstoffes ermittelt. Die Ladezeit kann dabei nach abgelegten Funktionen abhängig vom Druck berechnet oder aus einem Kennfeld ausgelesen werden, das im Datenspeicher 14 abgelegt ist. In einer weiteren Ausführungsform wird der Kraftstoffdruck nicht direkt gemessen, sondern über die zur Verfügung stehenden Betriebsparameter berechnet. Beispielsweise kann als Betriebsparameter die Förderleitung der Pumpe 11, die Drehzahl der Brennkraftmaschine und die vom Einspritzventil abzugebene Kraftstoffmenge verwendet werden, um den Kraftstoffdruck zu berechnen.
Bei folgenden Programmpunkt 110 berechnet das Steuergerät 12 die einzuspritzende Kraftstoffmenge.
Beim folgendem Programmpunkt 120 berechnet das Steuergerät 12 aus dem Kraftstoffdruck und der einzuspritzenden Kraftstoffmenge die Ansteuerzeit für das Einspritzventil. Zudem wird erfindungsgemäß abhängig vom Kraftstoffdruck die Ladezeit festgelegt. Die Ladezeit wird dabei vorzugsweise aus einem Kennfeld ausgelesen, das im Datenspeicher 14 abgelegt ist. Das Kennfeld weist ein Datenfeld auf, das die Ladezeit in Abhängigkeit von der einzuspritzenden Kraftstoffmenge, in Abhängigkeit vom Kraftstoffdruck und in Abhängigkeit von der Ansteuerzeit festlegt.
Beim folgenden Programmpunkt 130 steuert das Steuergerät 12 die Endstufe 13 in der Weise an, dass das Einspritzventil 1 entsprechend der ermittelten Ladezeit und der ermittelten Ansteuerzeit angesteuert wird.
4 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Kennlinienfeld, das die einzuspritzende Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Ansteuerzeit für verschiedene Kraftstoffdrücke gemäß bisher bekannten Ansteuerverfahren für ein Einspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor zeigt. Die oberste Kennlinie entspricht einem Kraftstoffdruck von 1600 bar, eine mittlere Kennlinie einem Kraftstoffdruck von 800 bar und die unterste Kennlinie einem Kraftstoffdruck von 200 bar. Es ist dabei zu erkennen, dass insbesondere bei höheren Drücken die einzuspritzende Kraftstoffmenge stark mit der Ansteuerzeit zunimmt. Die starke Zunahme der eingespritzten Kraftstoffmenge betrifft einen Bereich, bei dem kleinere Kraftstoffmengen eingespritzt werden.
5 zeigt ein Kennlinienfeld, das die eingespritzte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Ansteuerzeit des piezoelektrischen Aktors des Einspritzventils zeigt. Es sind verschiedene Kennlinien dargestellt, die für den gleichen Kraftstoffdruck aber für verschiedene Ladezeiten erfasst wurden. Es sind drei Kennlinien dargestellt, die für den gleichen Kraftstoffdruck erfasst wurden, wobei jedoch die oberste Kennlinie mit einer Ladezeit von 120 μs, die mittlere Kennlinie mit einer Ladezeit von 200 μs und die untere Kennlinie mit einer Ladezeit von 300 μs erfasst wurde. Aus der 5 ist zu erkennen, dass durch eine Verlängerung der Ladezeit die Steigung der Kennlinie abgeflacht wird. Eine flachere Kennlinie bedeutet, dass eine Änderung der Ansteuerzeit zu einer kleineren Zunahme der eingespritzten Kraftstoffmenge führt. Somit ist aus 5 erkennbar, dass die Variation der Ladezeit ein Mittel zur Beeinflussung der Einspritzcharakteristik des Einspritzventils dargestellt.
Beispielsweise kann bei Beibehaltung der Ansteuerzeit durch eine Verlängerung der Ladezeit das Einspritzverhalten des Einspritzventils in der Weise beeinflusst werden, dass mit Zunahme der Ansteuerzeit eine geringere Zunahme der eingespitzten Kraftstoffmenge erfolgt. Die gerirgere Zunahme der eingespritzten Kraftstoffmenge bei Zunahme der Ansteuerzeit bietet den Vorteil, dass eine Abweichung von. einer Solleinspritzzeit, die vom Steuergerät 12 berechnet wird, eine geringere Auswirkung auf die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge hat. Somit wird die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge weniger von Schwankungen der Ansteuerzeit beeinflusst. Schwankungen der Ansteuerzeit können beispielsweise durch systembedingte Ungenauigkeiten oder herstellungsbedingte Schwankungen der elektrischen Eigenschaften der Endstufe bewirkt werden.
6 zeigt ein Kennlinienfeld, bei dem die eingespritzte Kraftstoffmenge abhängig von der Ansteuerzeit dargestellt ist und das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wird. Das Kennlinienfeld der 6 zeigt deutlich, dass die Kennlinien weniger steil mit der Ansteuerzeit ansteigen als in 4. Insbesondere bei hohen Drücken wird durch eine Verlängerung der Ansteuerzeit ein flacherer Anstieg der eingespritzten Kraftstoffmenge mit Anstieg der Ansteuerzeit erreicht. Das in 6 dargestellte Einspritzverhalten eines Einspritzventils zeigt eine minimale Einspritzmenge von 0,5 mm³. Zudem ist eine minimale Ansteuerdauer eingezeichnet. Weiterhin sind verschiedene Kennlinien eingezeichnet, die die Einspritzmengen über die Ansteuerzeit für verschiedene Drücke zeigen. Eine obere gepunktete Linie zeigt eine Kennlinie für einen Kraftstoffdruck von 1600 bar und einer Ladezeit von 300 μs. Eine unterste gestrichelte Trennlinie zeigt die Einspritzmengenabhängigkeit von der Ansteuerzeit für einen Kraftstoffdruck von 200 bar und einer Ladezeit von 200 μs.
Zudem ist gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die eingespritzte Kraftstoffmenge auch weniger abhängig von Druckschwankungen. Aus dem Vergleich der Kennlinie 11 der 4 mit den Kennlinien der 6 ist deutlich zu erkennen, dass bei gleichbleibender Ansteuerzeit eine Variation der eingespritzten Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von unterschiedlichen Drücken bei 6 geringer ist. Die Kennlinien für unterschiedliche Drücke liegen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, dessen Einspritzverhalten in 6 dargestellt ist, deutlich enger beieinander. Besonders vorteilhaft ist, dass im Bereich der Kleinstmengen kaum Änderungen der Einspritzmenge bei einer Änderung des Druckes auftreten.

Claims

Verfahren zum Aufladen eines piezoelektrischen Aktors (2) eines Einspritzventils (1) zum Abgeben von Kraftstoff, wobei der Aktor (2) abhängig vom Ladungszustand seine Länge ändert, wobei abhängig von der Länge das Aktors die Kraftstoffabgabe gesteuert wird, wobei für eine Kraftstoffabgabe der Ladungszustand des Aktors während einer Ladezeit verändert wird, wobei nach einer festgelegten Ansteuerzeit der Ladungszustand des Aktors wieder auf einen Ausgangszustand gebracht wird, wobei die Ladezeit abhängig von Betriebszuständen verändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladezeit abhängig vom Druck des einzuspritzenden Kraftstoffes festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladezeit bei höherem Druck kleiner gewählt wird als bei niedrigerem Druck.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine abzugebende Kraftstoffmenge bei unterschiedlichem Kraftstoffdruck mit unterschiedlichen Ladezeiten abgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladezeit zwischen 100 und 300 μs eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der einzuspritzende Kraftstoff von einem Kraftstoffspeicher (10) bereitgestellt wird, der mit dem Einspritzventil (1) hydraulisch verbunden ist, dass der Druck des Kraftstoffes gemessen wird, dass abhängig vom gemessenen Druck die Ladezeit des Aktors für die einzuspritzende Kraftstoffmenge festgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladezeit verändert wird, wenn die abzugebende Kraftstoffmenge unter einem Kleinstmengenwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleinstmengenwert kleiner als 5 mm³, vorzugsweise kleiner als 2,5 mm³ ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladezeit aus einem Kennfeld ausgelesen wird, dass im Kennfeld die Ladezeiten abhängig von dem Kraftstoffdruck abgelegt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Aktor (2) ein Servoventil (6) angesteuert wird, dass das Servoventil einen Ablauf einer Druckkammer (7) steuert, dass die Druckkammer (7) mit einem Fluid gefüllt ist, das in Wirkverbindung mit einer Einspritznadel (3) steht, dass abhängig vom Druck des Fluids die Einspritznadel (3) von einer Offen- in eine Schließposition bewegt und die Abgabe von Kraftstoff durch das Einspritzventil gesteuert wird.
Steuergerät, das nach einem der vorhergehenden Verfahren arbeitet.