DE10323491B4 - Method for diagnosing at least one actuator with a capacitive element or its control - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Diagnose mindestens eines ein kapazitives Element (26) umfassenden Aktors (16), insbesondere einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (14) einer Brennkraftmaschine (10), oder von mit ihm verbundenen Komponenten (24), bei dem die Kapazität (C) des kapazitiven Elements (26) ermittelt und diese dazu verwendet wird, den Zustand des Aktors (16) oder einer mit ihm verbundenen Komponente (24) zu beurteilen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Aktoren (16) mit kapazitiven Elementen (26) mit in etwa gleicher Nennkapazität oder deren mit ihnen verbundene Komponenten (24) dadurch diagnostiziert wird oder werden, dass die ermittelten Kapazitäten (C) miteinander verglichen werden, und dass die kapazitiven Elemente (26) nach der Größe der ermittelten Kapazität (C) sortiert und aus den aufeinanderfolgenden Kapazitäten (C) Quotienten (Q) gebildet werden, und dass dann, wenn ein Quotient (Q) sich vom Wert eins oder einem um den Wert eins liegenden Toleranzbereich unterscheidet, auf einen Kurzschluss mindestens eines Aktors (16) oder einer mit ihm verbundenen Komponente (24) geschlossen wird.Method for diagnosing at least one actuator (16) comprising a capacitive element (26), in particular a fuel injection device (14) of an internal combustion engine (10), or of components (24) connected to it, in which the capacitance (C) of the capacitive Elements (26) determined and this is used to assess the state of the actuator (16) or a component (24) connected to it, characterized in that a plurality of actuators (16) with capacitive elements (26) with approximately same nominal capacity or their associated components (24) is diagnosed by the fact that the determined capacities (C) are compared with each other, and that the capacitive elements (26) sorted according to the size of the determined capacity (C) and from the successive Capacities (C) quotients (Q) are formed, and that when a quotient (Q) differs from the value one or a tolerance range around the value one, au f a short circuit of at least one actuator (16) or a component (24) connected to it is closed.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Diagnose mindestens eines ein kapazitives Element umfassenden Aktors, insbesondere einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine, oder von mit ihm verbundenen Komponenten, bei dem die Kapazität des kapazitiven Elements ermittelt und diese dazu verwendet wird, den Zustand des Aktors oder einer mit ihm verbundenen Komponente zu beurteilen.The invention firstly relates to a method for diagnosing at least one actuator comprising a capacitive element, in particular a fuel injection device of an internal combustion engine, or of components connected to it, in which the capacitance of the capacitive element is determined and used to determine the state of the actuator or to assess a component associated with it.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Diagnose mindestens eines ein kapazitives Element umfassenden Aktors, insbesondere einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine, oder seiner Ansteuerung, bei dem das zu ladende kapazitive Element mittels eines Auswahlschalters ausgewählt wird, bei dem der Ladevorgang durch einen Ladeschalter geschaltet wird, und bei dem eine Spannung über einen parallel zum kapazitiven Element und zum Auswahlschalter geschalteten Widerstand erfasst werden kann.The invention further relates to a method for diagnosing at least one actuator comprising a capacitive element, in particular a fuel injection device of an internal combustion engine, or its control, in which the capacitive element to be charged is selected by means of a selection switch in which the charging process is switched by a charging switch , and in which a voltage across a parallel to the capacitive element and the selection switch connected resistor can be detected.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm, ein elektrisches Speichermedium für ein Steuer- und/oder Regelgerät einer Brennkraftmaschine, ein Steuer- und/oder Regelgerät für eine Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine.The present invention also relates to a computer program, an electrical storage medium for a control and / or regulating device of an internal combustion engine, a control and / or regulating device for an internal combustion engine and an internal combustion engine.

Stand der TechnikState of the art

Die eingangs genannten Verfahren sind aus der EP 1 138 907 A1 bekannt. Dort wird beschrieben, das die Spannung, mit der ein kapazitives Element eines Piezoaktors geladen beziehungsweise entladen wird, gemessen und hieraus die Kapazität des kapazitiven Elements bestimmt wird. Mittels dieser gemessenen Kapazität kann nun darauf geschlossen werden, ob bei dem untersuchten Piezoaktor ein Kurzschluss vorliegt. Hierzu werden die gemessenen Kapazitäten verglichen.The above-mentioned methods are known from EP 1 138 907 A1 known. There, it is described that the voltage with which a capacitive element of a piezoelectric actuator is charged or discharged is measured, and from this the capacitance of the capacitive element is determined. By means of this measured capacitance can now be concluded whether there is a short circuit in the investigated piezoelectric actuator. For this purpose the measured capacities are compared.

Derartige Piezoaktoren kommen bei Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen von Brennkraftmaschinen zum Einsatz, insbesondere bei solchen mit Kraftstoff-Direkteinspritzung. Bei derartigen Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen wird durch eine Längenänderung des Piezoaktors ein Ventilelement der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von einer geöffneten in eine geschlossene Position bewegt und umgekehrt. Wenn es jedoch in einer Zuleitung zu einem Piezoaktor oder im Piezoaktor selbst oder in einem Steuergerät, welches den Piezoaktor ansteuert, zu einem Kurzschluss kommt, ist eine ordnungsgemäße Ansteuerung des Piezoaktors nicht mehr möglich. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass hierdurch gleich eine Mehrzahl von Piezoaktoren in ihrer Funktion beeinträchtigt wird. Dies kann im besten Fall zu Komforteinbußen, in einem schlechteren Fall zu einer Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs und des Emissionsverhaltens der Brennkraftmaschine, und im Extremfall zu einer Gefährdung des Benutzers der Brennkraftmaschine führen.Such piezoelectric actuators are used in fuel injection devices of internal combustion engines, in particular in those with direct fuel injection. In such fuel injection devices is moved by a change in length of the piezoelectric actuator, a valve element of the fuel injection device from an open to a closed position and vice versa. However, if it comes in a supply line to a piezoelectric actuator or in the piezoelectric actuator itself or in a control unit which controls the piezoelectric actuator, to a short circuit, proper control of the piezoelectric actuator is no longer possible. In addition, it is also possible that in this way a plurality of piezoelectric actuators is impaired in their function. In the best case, this can lead to loss of comfort, in a worse case to a deterioration in the fuel consumption and the emission behavior of the internal combustion engine, and in extreme cases to a risk to the user of the internal combustion engine.

Aufgabenstellungtask

Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, die eingangs genannten Verfahren so zu verbessern, dass ein Kurzschluss des Piezoaktors oder der ihn ansteuernden beziehungsweise mit ihm verbundenen Komponenten einfach und schnell erkannt werden kann.The present invention therefore has the task to improve the aforementioned method so that a short circuit of the piezoelectric actuator or the components driving it or connected to it can be detected easily and quickly.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs als erstes genannten Verfahren dadurch gelöst, dass eine Mehrzahl von Aktoren mit kapazitiven Elementen mit in etwa gleicher Nennkapazität oder deren mit ihnen verbundene Komponenten dadurch diagnostiziert wird, dass die ermittelten Kapazitäten miteinander verglichen werden, und dass die kapazitiven Elemente nach der Größe der ermittelten Kapazität sortiert und aus den aufeinander folgenden Kapazitäten Quotienten gebildet werden, und dass dann, wenn ein Quotient sich vom Wert 1 oder einem um den Wert 1 liegenden Toleranzbereich unterscheidet, auf einen Kurzschluss mindestens eines Aktors oder seine Ansteuerung geschlossen wird.This object is achieved in the method mentioned at the outset as the first in that a plurality of actuators with capacitive elements having approximately the same rated capacity or their associated components are diagnosed by comparing the determined capacitances with each other, and that the capacitive elements are after the magnitude of the determined capacitance are sorted and quotients are formed from the successive capacitances, and that when a quotient differs from the value 1 or a tolerance range lying by the value 1, a short circuit of at least one actuator or its actuation is concluded.

Bei dem eingangs als zweites genannten Verfahren wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei offenem Auswahlschalter der Ladeschalter geschlossen und nach einem bestimmten Zeitraum nach dem Schließen des Ladeschalters die Spannung erfasst wird, und dass dann, wenn die erfasste Spannung kleiner als oder gleich wie mindestens ein Grenzwert ist, auf einen Kurzschluss im Stromweg vor oder hinter dem kapazitiven Element geschlossen wird.In the method mentioned at the outset as the second, the object is achieved in that when the selector switch is open, the charging switch is closed and after a certain period of time after closing the charging switch, the voltage is detected, and if the detected voltage is less than or equal to at least one Limit is to close a short circuit in the current path in front of or behind the capacitive element.

Alternativ hierzu ist es bei dem eingangs als zweites genannten Verfahren auch möglich, dass bei offenem Auswahlschalter der Zeitraum nach dem Schließen des Ladeschalters erfasst wird, welcher erforderlich ist, um eine bestimmte Spannung zu erreichen, und dass dann, wenn der erfasste Zeitraum größer als oder gleich wie mindestens ein Grenzwert ist, auf einen Kurzschluss im Stromweg vor oder hinter dem kapazitiven Element geschlossen wird.Alternatively, it is also possible in the method mentioned at the outset as the second case, that when the selector switch is open, the period of time after closing the charging switch which is required to reach a certain voltage is detected and if the detected period is greater than or is equal to at least one limit, is closed to a short circuit in the current path in front of or behind the capacitive element.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Grundlage des erstgenannten Verfahrens ist die Annahme, dass beispielsweise bei Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen von Brennkraftmaschinen üblicherweise bei allen Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen Piezoaktoren der gleichen Nennkapazität eingesetzt werden. Wenn mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens festgestellt wird, dass die ermittelte Kapazität eines oder mehrerer kapazitiven Elemente von Piezoaktoren von anderen ermittelten Kapazitäten deutlich abweicht, ist dies ein sicheres Indiz für das Vorliegen eines Problems, insbesondere eines Kurzschlusses. Dieses Verfahren ist programmtechnisch einfach zu realisieren und benötigt sehr wenig Rechenleistung.The basis of the former method is the assumption that, for example, fuel injectors of internal combustion engines usually piezo actuators of the same nominal capacity are used in all fuel injectors. If it is determined by means of the method according to the invention that the determined capacitance of one or more capacitive elements of If piezoelectric actuators deviate significantly from other determined capacitances, this is a sure indication of the existence of a problem, in particular a short circuit. This method is programmatically easy to implement and requires very little computing power.

Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden, ohne dass die Nennkapazität der kapazitiven Elemente der Piezoaktoren bekannt sind. Dies erleichtert den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens, da weder ein entsprechender Speicher für die Speicherung der Nennkapazitäten vorgehalten werden muss, noch ist die Übertragung der tatsächlichen Nennkapazitäten in diese Speicher erforderlich. Letztlich bietet das erfindungsgemäße Verfahren also eine preiswerte Möglichkeit zur Diagnose von Piezoaktoren und ihren Ansteuerkomponenten.In this case, the method according to the invention can be carried out without the nominal capacitance of the capacitive elements of the piezo actuators being known. This facilitates the use of the method according to the invention, since neither a corresponding memory for the storage of the nominal capacities must be provided, nor is the transmission of the actual nominal capacities in this memory required. Ultimately, therefore, the method according to the invention offers an inexpensive possibility for the diagnosis of piezo actuators and their drive components.

Insbesondere zwei Arten von Kurzschlüssen lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren leicht diagnostizieren: Zum einen ein Kurzschluss im Bereich der Ansteuerleitungen zwischen dem Steuergerät und dem Piezoaktor, und zum anderen ein Kurzschluss, durch den ein Auswahlschalter, mit dem ein bestimmter Piezoaktor ausgewählt wird, überbrückt wird. In beiden Fällen werden bei einem Ladevorgang automatisch mindestens zwei kapazitive Elemente von Piezoaktoren geladen. Dies führt dazu, dass die ermittelte Kapazität beispielsweise bei zwei kurzgeschlossenen Piezoaktoren betragsmäßig doppelt so groß ist wie die Kapazität der Einzel-Piezoaktoren. Dies kann dank des erfindungsgemäßen Verfahrens leicht erkannt werden.In particular, two types of short circuits can be easily diagnosed with the method according to the invention: on the one hand a short circuit in the area of the control lines between the control unit and the piezoelectric actuator, and on the other hand a short circuit through which a selection switch with which a specific piezoelectric actuator is selected is bridged , In both cases, at least two capacitive elements of piezo actuators are automatically charged during a charging process. As a result, the determined capacitance, for example in the case of two short-circuited piezoactuators, is twice as large as the capacity of the individual piezoactuators. This can be easily recognized thanks to the method according to the invention.

Die beiden zweitgenannten Verfahren ermöglichen eine Erkennung von Kurzschlüssen der Anschlüsse eines kapazitiven Elements eines Piezoaktors entweder mit Masse oder mit der Energieversorgung, und zwar ebenfalls unabhängig von der Kenntnis der Nennkapazität des kapazitiven Elements des Piezoaktors. Auch dieses Verfahren kann also vergleichsweise preiswert realisiert werden. Die erfindungsgemäße Lösung basiert auf der Überlegung, dass bei korrekt arbeitendem Piezoaktor die gemessene Spannung beim Schließen des Ladeschalters in vorhersehbarer Weise, beispielsweise sofort oder entsprechend einer e-Funktion, auf den maximal möglichen Wert ansteigt. Wird diese Spannung zumindest innerhalb eines bestimmten, sehr kurzen Zeitfensters nach dem Schließen des Ladeschalters, nicht erreicht, kann man davon ausgehen, dass mindestens einer der Anschlüsse des kapazitiven Elements entweder mit Masse oder mit einer Versorgungseinrichtung (Batterie, Pufferkondensator) kurzgeschlossen ist.The two second-mentioned method allow detection of short circuits of the terminals of a capacitive element of a piezoelectric actuator with either ground or with the power supply, and also independently of the knowledge of the nominal capacity of the capacitive element of the piezoelectric actuator. This method can thus be implemented comparatively inexpensive. The solution according to the invention is based on the consideration that, when the piezoelectric actuator is operating correctly, the measured voltage rises when the charging switch is closed in a predictable manner, for example immediately or according to an e-function, to the maximum possible value. If this voltage is not reached, at least within a certain, very short time window after closing the charging switch, it can be assumed that at least one of the terminals of the capacitive element is short-circuited either to ground or to a supply device (battery, buffer capacitor).

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösungen sind in Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the solutions according to the invention are specified in subclaims.

Konkret kann das erstgenannte Verfahren dadurch realisiert werden, dass die Aktoren in absteigender Reihenfolge der ermittelten Kapazitäten sortiert, der jeweilige Quotient dem zweiten Aktor eines zur Bildung des Quotienten verwendeten Aktorpaares zugeordnet wird, die Kapazität des ersten Aktors eines zur Bildung des Quotienten verwendeten Aktorpaares im Zähler des Quotienten steht und bei allen Aktoren, welche am Anfang der absteigenden Reihenfolge vor jenem Aktor stehen, dessen Quotient sich von 1 oder den um 1 liegenden Toleranzbereich unterscheidet, auf einen Kurzschluss des Aktors oder seiner Zuleitung geschlossen wird. Grundsätzlich ist aber auch eine andere Art der Sortierung, beispielsweise in aufsteigender Reihenfolge, eine andere Zuordnung des Quotienten, eine andere Zuordnung der Kapazität des ersten Aktors innerhalb des Quotienten und ein entsprechend anderes Diagnosekriterium möglich. Alle derartigen Verfahren zeichnen sich dadurch aus, dass sie einfach realisiert werden können und aufgrund des geringen Rechen- und Speicherplatzbedarfs auch bei vorhandenen Steuer- und Regelgeräte einfach appliziert werden können.Specifically, the first-mentioned method can be realized by sorting the actuators in descending order of the ascertained capacities, assigning the respective quotient to the second actuator of an actuator pair used to form the quotient, the capacity of the first actuator of an actuator pair used in the quotient in the counter is the quotient and is closed at all actuators, which are at the beginning of the descending order in front of that actor whose quotient is 1 or the tolerance range lying by 1, on a short circuit of the actuator or its supply line. In principle, however, another type of sorting, for example in ascending order, a different assignment of the quotient, a different assignment of the capacity of the first actuator within the quotient and a correspondingly different diagnostic criterion is possible. All such methods are characterized by the fact that they can be easily implemented and can be easily applied due to the low computational and storage space requirements even with existing control and regulating devices.

Möglich ist auch, dass die Aktoren in absteigender Reihenfolge der ermittelten Kapazitäten sortiert, der jeweilige Quotient dem zweiten Aktor eines zur Bildung des Quotient verwendeten Aktorpaares zugeordnet wird, die Kapazität des ersten Aktors eines zur Bildung des Quotienten verwendeten Aktorpaares im Zähler des Quotienten steht und bei allen Aktoren, welche am Ende der absteigenden Reihenfolge stehen und deren Quotient sich von 1 oder dem um 1 liegenden Toleranzbereich unterscheiden, auf einen Kurzschluss eines das kapazitive Element schaltenden Schalters geschlossen wird. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit eine Unterscheidung zwischen unterschiedlichen Kurzschlussursachen möglich.It is also possible that the actuators are sorted in descending order of the ascertained capacities, the respective quotient is assigned to the second actuator of an actuator used to form the quotient, the capacity of the first actuator of an actuator used to form the quotient is in the numerator of the quotient and at all actuators, which are at the end of the descending order and whose quotient differ from 1 or the tolerance range lying by 1, is closed to a short circuit of a switch switching the capacitive element. With the aid of the method according to the invention, it is thus possible to distinguish between different causes of short circuits.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn im Rahmen einer Wahrscheinlichkeitsbetrachtung aus der Anzahl der Aktoren, bei denen ein Kurzschluss erkannt wurde, auf die Art des Kurzschlusses geschlossen wird. Theoretisch ist nämlich denkbar, dass das oben beschriebene Verfahren, welches zu der Ergebnis geführt hat, dass ein Kurzschluss eines das kapazitive Element schaltenden Schalters vorliegt, auch dahingehend interpretiert wird, dass ein Kurzschluss bei allen anderen Aktoren selbst oder deren Zuleitung vorliegt. Es ist jedoch in den meisten Fällen als wahrscheinlicher anzusehen, dass ein Kurzschluss nur bei einzelnen Aktoren, Zuleitungen oder Schaltern auftritt.It is particularly advantageous if, in the context of a probability analysis, the type of short circuit is deduced from the number of actuators in which a short circuit has been detected. Theoretically, it is conceivable that the method described above, which has led to the result that there is a short circuit of a switch switching the capacitive element, is also interpreted to mean that there is a short circuit in all the other actuators themselves or their supply line. However, in most cases, it is more likely to be considered that a short circuit occurs only with individual actuators, leads or switches.

Bei den beiden zweitgenannten Verfahren besteht eine besonders bevorzugte Ausgestaltung darin, dass mehrere Grenzwerte vorgesehen sind und aus dem Erreichen oder Unterschreiten mindestens eines bestimmten Grenzwerts auf die Art des Kurschlusses geschlossen wird. Insbesondere dann, wenn ein längerer Zeitraum abgewartet wird, ergeben sich für bestimmte Arten von Kurzschlüssen typische Spannungswerte (die Bezugnahme kann auch auf eine Kapazität erfolgen; dann ergeben sich typische Kapazitätswerte). Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist also eine detaillierte Diagnose möglich, welche eine schnelle Fehlerbehebung gestattet. In the case of the two second-mentioned methods, a particularly preferred embodiment consists in that a plurality of limit values are provided and it is concluded from the achievement or undershooting of at least one specific limit value on the type of short-circuiting. In particular, when a longer period of time is waited for certain types of short circuits typical voltage values arise (the reference can also be made to a capacity, then give typical capacitance values). With the method according to the invention, therefore, a detailed diagnosis is possible, which allows a quick troubleshooting.

Eine bei allen erfindungsgemäßen Verfahren anwendbare Weiterbildung sieht vor, dass dann, wenn der mindestens eine Piezoaktor bei einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird, bei einem bekannten Kurzschluss die Brennkraftmaschine zwangsweise stillgelegt wird. Hierdurch werden Schäden an der Brennkraftmaschine vermieden, welche bei nicht korrekt arbeitender Kraftstoff-Einspritzvorrichtung auftreten können.A refinement which can be used in all the methods according to the invention provides that when the at least one piezoelectric actuator is used in a fuel injection device of an internal combustion engine, the internal combustion engine is forcibly shut down in the event of a known short circuit. As a result, damage to the internal combustion engine can be avoided, which can occur in incorrectly operating fuel injection device.

Bei einem Computerprogramm der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass es zur Anwendung in einem Verfahren der obigen Art programmiert ist. Analog hierzu wird die Aufgabe bei einem elektrischen Speichermedium dadurch gelöst, dass auf ihm ein Computerprogramm zur Anwendung in einen Verfahren der obigen Art abgespeichert ist. Bei einem Steuer- und/oder Regelgerät für eine Brennkraftmaschine wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass es zur Anwendung in einem Verfahren der obigen Art programmiert ist. Bei einer Brennkraftmaschine ist vorgesehen, dass das Steuer- und/oder Regelgerät zur Anwendung in einem Verfahren nach der obigen Art programmiert ist.In a computer program of the type mentioned, the object is achieved in that it is programmed for use in a method of the above type. Analogously, the object is achieved in an electrical storage medium in that a computer program for use in a method of the above type is stored on it. In a control and / or regulating device for an internal combustion engine, the object is achieved in that it is programmed for use in a method of the above type. In an internal combustion engine is provided that the control and / or regulating device is programmed for use in a method according to the above type.

Ausführungsbeispielembodiment

Zeichnungendrawings

Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.Hereinafter, particularly preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:

1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen, welche jeweils einen Piezoaktor umfassen; 1 a schematic representation of an internal combustion engine with fuel injection devices, each comprising a piezoelectric actuator;

2 ein elektrisches Schaltbild wesentlicher Komponenten der Steuerschaltung der Piezoaktoren von 1 mit einer ersten Art eines Kurzschlusses; 2 an electrical circuit diagram of essential components of the control circuit of the piezoelectric actuators of 1 with a first type of short circuit;

3 eine Tabelle, welche zur Erläuterung eines Verfahrens zur Diagnose des in 2 gezeigten Kurzschlusses dient; 3 a table which can be used to explain a method for diagnosing the in 2 shown short circuit is used;

4 eine Darstellung ähnlich 2 mit einer zweiten Art eines Kurzschlusses; 4 a representation similar 2 with a second type of short circuit;

5 eine Tabelle ähnlich 3, welche zur Erläuterung eines Verfahrens zur Diagnose des in 4 gezeigten Kurzschlusses dient; 5 a table similar 3 for explaining a method for diagnosing the in 4 shown short circuit is used;

6 ein vereinfachtes elektrisches Schaltbild einer alternativen Ansteuerung der Piezoaktoren von 1; und 6 a simplified electrical circuit diagram of an alternative control of the piezoelectric actuators of 1 ; and

7 ein Diagramm, in dem eine gemessene Spannung über der Zeit aufgetragen ist und welches zur Erläuterung eines Verfahrens zum Erkennen eines Kurzschlusses an einem Piezoaktor der Schaltung von 6 dient. 7 a diagram in which a measured voltage is plotted against time and which for explaining a method for detecting a short circuit to a piezoelectric actuator of the circuit of 6 serves.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In 1 trägt eine Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst mehrere Brennräume 12, in die der Kraftstoff von Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 14 direkt eingespritzt wird. Insgesamt sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel sechs Brennräume 12 vorhanden, von denen jedoch nur drei mit den Kennziffern a, b, und c gezeichnet sind. Die entsprechenden Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 14a bis 14c umfassen Piezoaktoren 16a bis 16c, mit denen jeweils ein Ventilelement (nicht dargestellt) der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 14 betätigt werden kann.In 1 an internal combustion engine carries the reference numeral 10 , It includes several combustion chambers 12 Into the fuel of fuel injectors 14 injected directly. Overall, in the present embodiment, six combustion chambers 12 present, of which, however, only three are drawn with the codes a, b, and c. The corresponding fuel injectors 14a to 14c include piezo actuators 16a to 16c , with which in each case a valve element (not shown) of the fuel injection devices 14 can be operated.

Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 14 werden von einer Kraftstoff-Sammelleitung 18 (”Rail”) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt. Die Kraftstoff-Sammelleitung 18 wiederum wird von einer Hochdruck-Kraftstoffversorgung 20 gespeist. Die Piezoaktoren 16 werden von einem Steuer- und Regelgerät 22 über einen Kabelbaum 24 angesteuert beziehungsweise geregelt. Eine entsprechende Schaltung ist in 2 dargestellt, wobei nachfolgend nur auf jene Komponenten Bezug genommen wird, die für das Verständnis des nachfolgend beschriebenen Verfahrens besonders relevant sind: Die sechs Piezoaktoren 16a bis 16f sind in 2 durch strichpunktierte Linien angedeutet und jeweils in Dreiergruppen zu Bänken 25a und 25b geordnet. Sie umfassen jeweils ein kapazitives Element 26a bis 26f und einen parallel zu diesen geschalteten Ableitwiderstand 28a (Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die anderen Ableitwiderstände nicht mit Bezugszeichen versehen). Die Nennkapazitäten der Elemente 26a bis 26f sind alle gleich groß und betragen vorliegend 5 μF.The fuel injectors 14 be from a fuel rail 18 ("Rail") supplied with high pressure fuel. The fuel manifold 18 in turn, is powered by a high-pressure fuel supply 20 fed. The piezo actuators 16 be from a control and regulating device 22 over a wiring harness 24 controlled or regulated. A corresponding circuit is in 2 below, reference being made only to those components which are particularly relevant for the understanding of the method described below: The six piezoelectric actuators 16a to 16f are in 2 indicated by dash-dotted lines and in each case in groups of three to benches 25a and 25b orderly. They each comprise a capacitive element 26a to 26f and a parallel to these connected bleeder 28a (For clarity, the other bleeder resistors are not provided with reference numerals). The nominal capacities of the elements 26a to 26f are all the same size and in the present case are 5 μF.

Über einen gemeinsamen Anschlusspunkt 30 sind jeweils drei Piezoaktoren 16a bis 16c bzw. 16d bis 16f mit einem Bankauswahlschalter 32 bzw. 38 und hierzu parallelen Freilaufdioden 31 verbunden. Die Bankauswahlschalter 32 und 38 führen über einen Ladeschalter 33 zu einem gemeinsamer. Pufferkondensator 34, einem Entladeschalter 35 und einer gemeinsamen Spannungsversorgung 36. Die der Spannungsversorgung 36 elektrisch zugewandte Seite der Piezoaktoren 16 wird auch als ”High Side” bezeichnet. Via a common connection point 30 are each three piezo actuators 16a to 16c respectively. 16d to 16f with a bank selection switch 32 respectively. 38 and parallel freewheeling diodes for this purpose 31 connected. The bank selector switch 32 and 38 lead via a charging switch 33 to a common. buffer capacitor 34 , a discharge switch 35 and a common power supply 36 , The power supply 36 electrically facing side of the piezoelectric actuators 16 is also called a "high side".

Jedem Piezoaktor 16a bis 16f ist ein Auswahlschalter 40a bis 40f zugeordnet, durch dessen Betätigung ein bestimmter Piezoaktor 16a bis 16f mit Masse 42 verbunden werden kann. Der vom Piezoaktor 16 aus gesehen der Masse 42 zugewandte Bereich der Schaltung wird auch als ”Low Side” bezeichnet. Die Schaltung umfasst auch einen jeweils einer Bank 25a bzw. 25b zugeordneten Spannungsteiler 44a bzw. 44b mit zwei Widerständen 46 und 48, zwischen denen an einem Anschlusspunkt 50 die an dem über den Auswahlschalter 40 ausgewählten Piezoaktor 16 anliegenden Spannung erfasst werden kann (nur die Komponenten des Spannungsteilers 44a sind vorliegend mit Bezugszeichen versehen). Hierzu ist der Anschlusspunkt 50 über eine Messleitung 52 (gestrichelt dargestellt) mit dem Steuer- und Regelgerät 22 verbunden. Mittels eines Shunts 54 kann der Strom gemessen werden. Eine entsprechende Messleitung trägt das Bezugszeichen 56.Every piezoactuator 16a to 16f is a selector switch 40a to 40f assigned by the actuation of a specific piezoelectric actuator 16a to 16f with mass 42 can be connected. The from the piezoelectric actuator 16 seen from the mass 42 facing portion of the circuit is also referred to as "low side". The circuit also includes one bank each 25a respectively. 25b associated voltage divider 44a respectively. 44b with two resistors 46 and 48 , between which at a connection point 50 the at the via the selector switch 40 selected piezoelectric actuator 16 applied voltage can be detected (only the components of the voltage divider 44a are provided here with reference numerals). This is the connection point 50 via a measuring line 52 (shown in dashed lines) with the control and regulating device 22 connected. By means of a shunt 54 the current can be measured. A corresponding measuring line carries the reference numeral 56 ,

Im Normalbetrieb wird ein Piezoaktor 16a bis 16f durch Schließen des entsprechenden Auswahlschalters 40a bis 40f ausgewählt und durch Schließen des Ladeschalters 33 mit dem Pufferkondensator 34 beziehungsweise der Spannungsversorgung 36 verbunden. Das Schließen des Ladeschalters 33 erfolgt dabei getaktet. Die Taktung erfolgt so, dass ein gewünschter Spannungsgradient und eine gewünschte maximale Spannung am gewählten Piezoaktor 16 erreicht werden.In normal operation, a piezoelectric actuator 16a to 16f by closing the corresponding selector switch 40a to 40f selected and by closing the charging switch 33 with the buffer capacitor 34 or the power supply 36 connected. Closing the charging switch 33 takes place clocked. The timing is such that a desired voltage gradient and a desired maximum voltage at the selected piezoelectric actuator 16 be achieved.

Während des Ladevorgangs ist der entsprechende Bank-Auswahlschalter 32 offen. Der Ladestrom fließt dabei über die Freilaufdiode 31. Zum Entladen wird der Ladeschalter 33 geöffnet und der Entladeschalter 35 geschlossen. Ebenso wird der Bank-Auswahlschalter 32 oder der Bank-Auswahlschalter 38 geschlossen, je nachdem, aus welcher Bank ein Piezoaktor 16 entladen werden soll.While charging, the corresponding bank selector switch is on 32 open. The charging current flows through the freewheeling diode 31 , For unloading the charging switch 33 opened and the discharge switch 35 closed. Likewise, the bank selector switch 32 or the bank selector switch 38 closed, depending on which bank a piezoelectric actuator 16 should be unloaded.

Während des Ladens eines Piezoaktors werden unter anderem die dem Piezoaktor zugeführte Ladung sowie die am Piezoaktor 16 anstehende Spannungsdifferenz, beispielsweise am Anschlusspunkt 50, gemessen. Für jeden Piezoaktor 16 wird die Kapazität des kapazitiven Elements 26 aus den gemessenen Größen berechnet.During charging of a piezoelectric actuator, among other things, the charge applied to the piezoelectric actuator as well as the piezoelectric actuator on the piezoelectric actuator 16 Pending voltage difference, for example at the connection point 50 , measured. For every piezoelectric actuator 16 becomes the capacitance of the capacitive element 26 calculated from the measured quantities.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine 10 kann es beispielsweise durch Materialermüdung oder wegen durchgescheuerten Isolierungen innerhalb des Kabelbaums 24 zu einem Kurzschluss zwischen den Anschlussleitungen zweier Piezoaktoren 16 kommen. Ein derartiger Kurzschluss ist in 2 durch eine Verbindung 58 für die Aktoren 16a und 16b angedeutet. Wird nun für einen Ladevorgang beispielsweise der Piezoaktor 16a durch Schließen des entsprechenden Auswahlschalters 40a ausgewählt und der Ladeschalter 33 geschlossen, wird nicht nur der Piezoaktor 16a, sondern auch der Piezoaktor 16b geladen, da durch die Kurzschlussverbindung 58 dessen Auswahlschalter 40b überbrückt wird. Bei gleichbleibender Stromtaktung braucht das Laden doppelt so viel Zeit, da doppelt so viel Ladung aufgebracht werden muss, um die Sollspannung zu erreichen. Die Berechnung der Kapazität des kapazitiven Elements 26a des Piezoaktors 16a berücksichtig also auch die Kapazität des kapazitiven Elements 26b des Piezoaktors 16b.In operation of the internal combustion engine 10 For example, it may be due to material fatigue or frayed insulation inside the wiring harness 24 to a short circuit between the connection lines of two piezo actuators 16 come. Such a short circuit is in 2 through a connection 58 for the actors 16a and 16b indicated. Will now be for a charge, for example, the piezoelectric actuator 16a by closing the corresponding selector switch 40a selected and the charging switch 33 closed, not only the piezoelectric actuator 16a , but also the piezoelectric actuator 16b charged because of the short-circuit connection 58 its selector switch 40b is bridged. With constant current clocking the charging takes twice as much time, since twice as much charge must be applied to reach the target voltage. The calculation of the capacity of the capacitive element 26a of the piezo actuator 16a So also takes into account the capacitance of the capacitive element 26b of the piezo actuator 16b ,

Da, wie eingangs ausgeführt worden ist, die Nennkapazitäten der kapazitiven Elemente 26 alle gleich groß sind, führt dies im Falle der Kurzschlussverbindung 58 zu einer gemessenen beziehungsweise berechneten Kapazität, welche betragsmäßig doppelt so groß (10 μF) ist als die Nennkapazität (5 μF) der einzelnen kapazitiven Elemente 26a bis 26f. Um im Rahmen eines Diagnoseverfahrens eine solche Kurzschlussverbindung 58 erkennen zu können, werden, wie aus der Tabelle in 3 ersichtlich ist, die kapazitiven Elemente 26 nach der Größe der ermittelten Kapazität sortiert. Dabei wurde für die beiden kurzgeschlossenen Piezoaktoren 16a und 16b beziehungsweise deren kapazitive Elemente 26a und 26b jeweils eine Kapazität von 10 μF ermittelt, wohingegen für die anderen kapazitiven Elemente 26c–26f eine Kapazität von 5 μF ermittelt wurde.Since, as has been explained, the nominal capacitances of the capacitive elements 26 all are equal, this leads in the case of short-circuit connection 58 to a measured or calculated capacity, which is twice as large (10 μF) as the nominal capacitance (5 μF) of the individual capacitive elements 26a to 26f , In the context of a diagnostic procedure, such a short-circuit connection 58 to be able to recognize, as from the table in 3 it can be seen, the capacitive elements 26 sorted according to the size of the determined capacity. It was for the two short-circuited piezo actuators 16a and 16b or their capacitive elements 26a and 26b each determined a capacitance of 10 uF, whereas for the other capacitive elements 26c - 26f a capacity of 5 μF was determined.

Aus jeweils zwei aufeinander folgenden Kapazitäten werden nun Quotienten Q gebildet, welche jeweils dem zweiten Piezoaktor 16 eines zur Bildung des Quotienten Q verwendeten Aktorpaares zugeordnet wird. Dabei steht die Kapazität C des ersten Piezoaktors 16 eines zur Bildung des Quotienten Q verwendeten Aktorpaares im Zähler des Quotienten Q. Man sieht, dass der Quotient Q für die kapazitiven Elemente 26b, 26d, 26e und 26f den Wert 1 hat, wohingegen er für das kapazitive Element 26c den Wert 2 hat.From two successive capacities, quotients Q are now formed, which in each case belong to the second piezoelectric actuator 16 is assigned to an Aktorpaares used to form the quotient Q. Here, the capacity C of the first piezoelectric actuator stands 16 an actuator used to form the quotient Q in the numerator of the quotient Q. It can be seen that the quotient Q for the capacitive elements 26b . 26d . 26e and 26f has the value 1, whereas he has the capacitive element 26c has the value 2.

Vor dem kapazitiven Element 26c, dessen Quotient Q den Wert 2 hat, stehen am Anfang der absteigenden Reihenfolge die kapazitiven Elemente 26a und 26b. Bei diesen handelt es sich um die kapazitiven Elemente 26a und 26b jener beiden Piezoaktoren 16a und 16b, die durch die Kurzschlussverbindung 58 miteinander kurzgeschlossen sind. Mit Hilfe der in 3 dargestellten Tabelle, welche in Form eines Computerprogramms im Steuer- und Regelgerät 22 erstellt und ausgewertet wird, können also die zwei kurzgeschlossenen Piezoaktoren 16a und 16b ohne Weiteres identifiziert werden.In front of the capacitive element 26c , whose quotient Q has the value 2, are the capacitive elements at the beginning of the descending order 26a and 26b , These are the capacitive elements 26a and 26b those two piezo actuators 16a and 16b caused by the short-circuit connection 58 shorted to each other. With the help of in 3 shown table, which in the form a computer program in the control unit 22 created and evaluated, so can the two short-circuited piezo actuators 16a and 16b be readily identified.

In 4 ist eine andere Variante eines Kurzschlusses 58 dargestellt: Danach sind nicht die Anschlussleitungen zwischen zwei Piezoaktoren 16 kurzgeschlossen, sondern der dem Piezoaktor 16b zugeordnete Auswahlschalter 40b wird durch einen Kurzschluss 58 überbrückt. Dies hat zur Folge, dass das kapazitive Element 26b des Piezoaktors 16b bei jedem Ladevorgang – also auch dann, wenn an sich ein anderer Piezoaktor 16 geladen werden soll – geladen wird. Bei Anwendung des oben angegebenen Diagnoseverfahrens ergibt dies für die Piezoaktoren 16a sowie 16c–16e eine ermittelte Kapazität von 10 μF, also doppelt so viel wie die eigentliche Nennkapazität von 5 μF der entsprechenden kapazitiven Elemente 26a bzw. 26c–26f.In 4 is another variant of a short circuit 58 The following are not the connection cables between two piezo actuators 16 shorted, but the piezoelectric actuator 16b assigned selector switch 40b is caused by a short circuit 58 bridged. As a result, the capacitive element 26b of the piezo actuator 16b every time you charge - even if it is a different piezoelectric actuator 16 should be loaded - is loaded. Applying the diagnostic procedure given above yields this for the piezoactuators 16a such as 16c - 16e a calculated capacitance of 10 μF, which is twice the actual nominal capacitance of 5 μF of the corresponding capacitive elements 26a respectively. 26c - 26f ,

Nur dann, wenn tatsächlich nur der Piezoaktor 16b geladen werden soll, wird für diesen eine Kapazität von 5 [mu]F, entsprechend der Nennkapazität ermittelt. In diesem Falle ergeben also die Quotienten Q aller Aktoren 16a, 16c, 16d, 16e und 16f den Wert 1, wohingegen der Quotient Q des Piezoaktors 16b den Wert 2 ergibt. Da dessen ermittelte Kapazität kleiner ist als die Kapazitäten aller anderen Piezoaktoren 16, steht der Piezoaktor 16b in der Sortierung von 5 am Ende der Tabelle. Man kann daher davon ausgehen, dass bei solchen Aktoren 16, welche am Ende der absteigenden Reihenfolge stehen und deren Quotient Q sich von 1 unterscheidet, eine Kurzschlussverbindung 58 des das kapazitive Element 26 schaltenden Schalters 40 vorliegt.Only if, in fact, only the piezoelectric actuator 16b is to be loaded, for this a capacity of 5 [mu] F, determined according to the nominal capacity. In this case, therefore, give the quotients Q of all actuators 16a . 16c . 16d . 16e and 16f the value 1, whereas the quotient Q of the piezoelectric actuator 16b gives the value 2. Since its determined capacity is smaller than the capacity of all other piezo actuators 16 , is the piezoelectric actuator 16b in the sorting of 5 at the end of the table. One can therefore assume that in such actuators 16 which are at the end of the descending order and whose quotient Q is different from 1, a short-circuit connection 58 of the capacitive element 26 switching switch 40 is present.

Wenn man allerdings das im Zusammenhang mit 3 erläuterte Auswerte- und Diagnoseverfahren auf die Tabelle von 5 anwendet, würde man zu dem Ergebnis kommen, dass die fünf Piezoaktoren 16a, 1c, 16d, 16e und 16f einen Kurzschluss im Bereich ihrer Zuleitungen aufweisen. Dass ein solcher Kurzschluss jedoch bei den Zuleitungen von fünf Piezoaktoren 16 gleichzeitig auftritt, ist wenig wahrscheinlich. Daher wird diese Kurzschlussursache im Rahmen einer Wahrscheinlichkeitsbetrachtung bei der Auswertung der Tabelle von 5 ausgeschlossen.However, when it comes to that 3 explained evaluation and diagnostic procedures on the table of 5 would apply, one would come to the conclusion that the five piezo actuators 16a . 1c . 16d . 16e and 16f have a short circuit in the area of their supply lines. That such a short circuit, however, in the supply lines of five piezo actuators 16 occurs at the same time is less likely. Therefore, this short-circuit cause is used in a probability analysis in the evaluation of the table of 5 locked out.

In 6 ist eine nochmals andere Schaltung zur Ansteuerung der Piezoaktoren 16 gezeigt. Dabei tragen solche Elemente und Bereiche, welche äquivalente Funktionen zu Elementen und Bereichen der in 2 gezeigten Schaltung aufweisen, die gleichen Bezugszeichen. Sie sind nicht nochmals im Detail erläutert.In 6 is yet another circuit for controlling the piezo actuators 16 shown. In this case, such elements and areas, which have equivalent functions to elements and areas of in 2 shown circuit, the same reference numerals. They are not explained again in detail.

Bei der in 6 gezeigten Schaltung umfasst eine Bank 25a beziehungsweise 25b nur jeweils zwei Piezoaktoren 16 (aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur die Komponenten der Bank 25a mit Bezugszeichen versehen). Jede Bank 25 verfügt über einen eigenen Ladeschalter 33a beziehungsweise 33b sowie einen eigenen Entladeschalter 35a beziehungsweise 35b. Eine Spule 37 ist mit der Spannungsversorgung 36 verbunden. An dieser liegt eine vergleichsweise hohe Spannung Uakt an, die mittels eines geeigneten Verfahrens aus einer von einer nicht dargestellten Batterie bereitgestellten Batteriespannung UBat gewonnen wird. Die kapazitiven Elemente 26 sind über Anschlusspunkte 60 und 62 in die Schaltung eingebunden.At the in 6 The circuit shown comprises a bank 25a respectively 25b only two piezo actuators each 16 (for clarity, only the components of the bank 25a provided with reference numerals). Every bank 25 has its own charging switch 33a respectively 33b and its own discharge switch 35a respectively 35b , A coil 37 is with the power supply 36 connected. At this is a comparatively high voltage U act , which is obtained by means of a suitable method from a battery voltage U Bat provided by a battery, not shown. The capacitive elements 26 are about connection points 60 and 62 integrated into the circuit.

Nachfolgend wird ein Verfahren erläutert, mit dem Kurzschlüsse der Anschlusspunkte 60 beziehungsweise 62 mit Masse beziehungsweise mit der Batterie erkannt werden können. Das beschriebene Verfahren wird vorzugsweise vor jedem Ladevorgang eines Piezoaktors 15 durchgeführt. Das Verfahren wird beispielhaft für den Piezoaktor 16a erläutert:
Voraussetzung für die Durchführung des Verfahrens ist, dass alle Auswahlschalter 40a und 40b geöffnet sind. Nun wird der Ladeschalter 33a geschlossen. Wenn kein Kurzschluss vorliegt, liegt an der Messleitung 52a vergleichsweise schnell die volle Spannung Uok an (vgl. 7), welche der Spannung UAkt unter Berücksichtigung des Teilerverhältnisses des Spannungsteilers 44a entspricht. Der Zeitpunkt des Schließens des Ladeschalters 33a ist in 7 mit ts bezeichnet.The following explains a procedure with shorting the connection points 60 respectively 62 can be detected with ground or with the battery. The method described is preferably before each charging of a piezoelectric actuator 15 carried out. The method becomes exemplary for the piezoelectric actuator 16a explains:
Prerequisite for the implementation of the procedure is that all selector switches 40a and 40b are open. Now the charging switch 33a closed. If there is no short circuit, it is on the measuring line 52a comparatively quickly the full voltage U ok (cf. 7 ), which of the voltage U Akt taking into account the divider ratio of the voltage divider 44a equivalent. The time of closing the charging switch 33a is in 7 denoted by t s .

Nun wird in einem ersten Fall angenommen, dass der Anschlusspunkt 60a des kapazitiven Elements 26a mit Masse kurzgeschlossen ist. In diesem Fall wird bei geöffneten Auswahlschaltern 40 und geschlossenem Ladeschalter 33a an der Messleitung 52a die Spannung 0 gemessen. Die entsprechende Kurve ist in 7 mit U60M bezeichnet. Ist der Anschlusspunkt 60a des kapazitiven Elements 26a jedoch mit der Batterie kurzgeschlossen, dann erhält man am Anschlusspunkt 50 nach Schließen des Ladeschalters 33a eine Spannung U60Bat, welche der Batteriespannung UBat unter Berücksichtigung des Teilerverhältnisses des Spannungsteilers 44 entspricht. Da die Batteriespannung UBat sehr viel kleiner ist als die Aktorspannung UAkt, ist auch die in diesem Fall am Anschlusspunkt 50a gemessene Spannung U60Bat niedriger als jene Spannung Uok, die ohne jeden Kurzschluss am Punkt 50a gemessen worden war.Now in a first case it is assumed that the connection point 60a of the capacitive element 26a shorted to ground. In this case, when the selection switches are open 40 and closed charging switch 33a on the measuring line 52a the voltage 0 measured. The corresponding curve is in 7 designated U 60M . Is the connection point 60a of the capacitive element 26a however, short-circuited to the battery, then you get at the connection point 50 after closing the charging switch 33a a voltage U 60Bat , which is the battery voltage U Bat taking into account the divider ratio of the voltage divider 44 equivalent. Since the battery voltage U Bat is much smaller than the actuator voltage U Akt , is also in this case at the connection point 50a measured voltage U 60Bat lower than the voltage U ok , which without any short circuit at the point 50a had been measured.

Nun wird der Fall betrachtet, dass der Anschlusspunkt 62a des kapazitiven Elements 26a mit Masse kurzgeschlossen ist. In diesem Fall wird ab dem Schließen des Ladeschalters 33 (Zeitpunkt ts) das kapazitive Element 26a geladen, und zwar mit der Aktorspannung UAkt. Dies ergibt am Anschlusspunkt 50a unter Berücksichtigung des Teilerverhältnisses des Spannungsteilers 44 einen bei einem kapazitiven Element üblichen, einer e-Funktion entsprechenden Spannungsverlauf U62Mas. Ist dagegen der Anschlusspunkt 62a mit der Spannungsversorgung 36 kurzgeschlossen, wird das kapazitive Element 26a nicht mit der vollen Aktorspannung UAkt, sondern mit der Differenz aus der Aktorspannung UAkt und der Batteriespannung UBat geladen, entsprechend der Kurve U62Bat in 7.Now the case is considered that the connection point 62a of the capacitive element 26a shorted to ground. In this case, starting from the closing of the charging switch 33 (Time t s ) the capacitive element 26a loaded, with the actuator voltage U Akt . This results at the connection point 50a taking into account the divider ratio of the voltage divider 44 a usual with a capacitive element, an e-function corresponding voltage curve U 62Mas . Is the connection point 62a with the power supply 36 shorted, becomes the capacitive element 26a not loaded with the full actuator voltage U Akt , but with the difference of the actuator voltage U Akt and the battery voltage U Bat , according to the curve U 62Bat in 7 ,

Wie aus 7 ersichtlich ist, wird nach einem Zeitraum tlim nach dem Schließzeitpunkt ts des Ladeschalters 33a die Spannung U am Anschlusspunkt 50a gemessen und mit einem Grenzwert Ulim verglichen. Der Zeitraum tlim und der Grenzwert Ulim sind so gewählt, dass dann, wenn die am Anschlusspunkt 50a erfasste Spannung größer als der Grenzwert Ulim ist, auf jeden Fall kein Kurzschluss am Piezoaktor 26a vorliegen kann. Oder, mit anderen Worten, der Grenzwert Ulim ist so gewählt, dass nach einem Zeitraum tlim dieser Grenzwert auch bei den oben beschriebenen Kurzschlüssen unter gar keinen Umständen überschritten werden kann. Dabei versteht sich, dass der Grenzwert Ulim auf jeden Fall kleiner ist als die bei korrekter Funktion am Anschlusspunkt 50a gemessene Spannung Uok.How out 7 is apparent, after a period t lim after the closing time t s of the charging switch 33a the voltage U at the connection point 50a measured and compared with a limit U lim . The time period t lim and the limit value U lim are chosen so that, if that at the connection point 50a detected voltage is greater than the limit U lim , in any case, no short circuit on the piezoelectric actuator 26a may be present. Or, in other words, the limit U lim is chosen so that after a period t lim this limit can be exceeded even under the circumstances described above under no circumstances. It is understood that the limit value U lim is in any case smaller than that with correct function at the connection point 50a measured voltage U ok .

Es ist auch möglich, dass mehrere Grenzwerte Ulim1, Ulim2, Ulim3, Ulim4 festgelegt werden, und dass abhängig davon, welcher Grenzwert von der am Anschlusspunkt 50a gemessenen Spannung U gerade noch unterschritten wird, auf die Art des Kurzschlusses am Anschluss 60a beziehungsweise am Anschluss 62a des kapazitiven Elements 26a geschlossen wird. Um die Auswertung zu erleichtern, kann zur Identifizierung der Art des Kurzschlusses die Spannungsmessung auch zu einem späteren Zeitpunkt tlim1 als tlim vorgenommen werden, da sich dann, wie auch sehr gut aus 7 ersichtlich ist, die in den unterschiedlichen Fällen am Anschlusspunkt 50a anliegenden Spannungen U eindeutig unterscheiden.It is also possible that several limit values U lim1 , U lim2 , U lim3 , U lim4 are set, and that depending on which limit of that at the connection point 50a measured voltage U is just below, on the type of short circuit at the terminal 60a or at the connection 62a of the capacitive element 26a is closed. In order to facilitate the evaluation, the voltage measurement can be made at a later time t lim1 than t lim to identify the type of short circuit, since then, as well as very good 7 it can be seen that in the different cases at the connection point 50a clearly distinguish between applied voltages U.

Wenn anhand eines der oben beschriebenen Verfahren ein Kurzschluss an einem Piezoaktor 16 oder im Bereich der Zuleitung 24 erkannt worden ist, wird die Brennkraftmaschine 10 vom Steuer- und Regelgerät 22 in einen Sicherheitszustand gebracht, was üblicherweise bedeutet, dass die Brennkraftmaschine 10 abgeschaltet wird. Hierdurch werden Schäden von der Brennkraftmaschine 10 ferngehalten.If a short circuit occurs on a piezoelectric actuator using one of the methods described above 16 or in the area of the supply line 24 has been recognized, the internal combustion engine 10 from the control and regulating device 22 brought into a safety state, which usually means that the internal combustion engine 10 is switched off. As a result, damage from the internal combustion engine 10 kept away.

Claims (12)

Verfahren zur Diagnose mindestens eines ein kapazitives Element (26) umfassenden Aktors (16), insbesondere einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (14) einer Brennkraftmaschine (10), oder von mit ihm verbundenen Komponenten (24), bei dem die Kapazität (C) des kapazitiven Elements (26) ermittelt und diese dazu verwendet wird, den Zustand des Aktors (16) oder einer mit ihm verbundenen Komponente (24) zu beurteilen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Aktoren (16) mit kapazitiven Elementen (26) mit in etwa gleicher Nennkapazität oder deren mit ihnen verbundene Komponenten (24) dadurch diagnostiziert wird oder werden, dass die ermittelten Kapazitäten (C) miteinander verglichen werden, und dass die kapazitiven Elemente (26) nach der Größe der ermittelten Kapazität (C) sortiert und aus den aufeinanderfolgenden Kapazitäten (C) Quotienten (Q) gebildet werden, und dass dann, wenn ein Quotient (Q) sich vom Wert eins oder einem um den Wert eins liegenden Toleranzbereich unterscheidet, auf einen Kurzschluss mindestens eines Aktors (16) oder einer mit ihm verbundenen Komponente (24) geschlossen wird.Method for the diagnosis of at least one capacitive element ( 26 ) comprehensive actor ( 16 ), in particular a fuel injection device ( 14 ) an internal combustion engine ( 10 ), or components connected to it ( 24 ), in which the capacitance (C) of the capacitive element ( 26 ) and this is used to determine the state of the actuator ( 16 ) or a component connected to it ( 24 ), characterized in that a plurality of actuators ( 16 ) with capacitive elements ( 26 ) with approximately the same nominal capacity or their associated components ( 24 ) or that the determined capacitances (C) are compared with each other, and that the capacitive elements ( 26 ) are sorted according to the size of the ascertained capacitance (C) and from the successive capacities (C) quotients (Q) are formed, and in that when a quotient (Q) differs from the value one or a tolerance range lying by one, to a short circuit of at least one actuator ( 16 ) or a component connected to it ( 24 ) is closed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (16) in absteigender Reihenfolge der ermittelten Kapazitäten (C) sortiert, der jeweilige Quotient (Q) dem zweiten Aktor (16) eines zur Bildung des Quotienten (Q) verwendeten Aktorpaares zugeordnet wird, die Kapazität (C) des ersten Aktors (16) eines zur Bildung des Quotienten (Q) verwendeten Aktorpaares im Zähler des Quotienten (Q) steht, und bei allen Aktoren (16a, 16b), welche am Anfang der absteigenden Reihenfolge vor jenem Aktor (16c) stehen, dessen Quotient (Q) sich von eins oder dem um eins liegenden Toleranzbereich unterscheidet, auf einen Kurzschluss des Aktors oder seiner Zuleitung (24) geschlossen wird.Method according to claim 1, characterized in that the actuators ( 16 ) in descending order of the ascertained capacities (C), the respective quotient (Q) the second actuator ( 16 ) is assigned to an Aktorpaares used to form the quotient (Q), the capacity (C) of the first actuator ( 16 ) of an Aktorpaares used to form the quotient (Q) is in the numerator of the quotient (Q), and in all actuators ( 16a . 16b ), which at the beginning of the descending order before that actor ( 16c ), whose quotient (Q) differs from one or the tolerance range lying by one, to a short circuit of the actuator or its supply line ( 24 ) is closed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (16) in absteigender Reihenfolge der ermittelten Kapazitäten (C) sortiert, der jeweilige Quotient (Q) dem zweiten Aktor (16) eines zur Bildung des Quotienten (Q) verwendeten Aktorpaares zugeordnet wird, die Kapazität (C) des ersten Aktors (16) eines zur Bildung des Quotienten (Q) verwendeten Aktorpaares im Zähler des Quotienten (Q) steht, und bei allen Aktoren (16b), welche am Ende der absteigenden Reihenfolge stehen und deren Quotient (Q) sich von eins oder dem um eins liegenden Toleranzbereich unterscheiden, auf einen Kurzschluss eines das kapazitive Element (16b) schaltenden Schalters (40b) geschlossen wird.Method according to claim 1, characterized in that the actuators ( 16 ) in descending order of the ascertained capacities (C), the respective quotient (Q) the second actuator ( 16 ) is assigned to an Aktorpaares used to form the quotient (Q), the capacity (C) of the first actuator ( 16 ) of an Aktorpaares used to form the quotient (Q) is in the numerator of the quotient (Q), and in all actuators ( 16b ), which are at the end of the descending order and whose quotient (Q) differs from one or the tolerance range lying by one, to a short circuit of the capacitive element ( 16b ) switching switch ( 40b ) is closed. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen einer Wahrscheinlichkeitsbetrachtung aus der Anzahl der Aktoren (16), bei denen ein Kurzschluss erkannt wurde, auf die Art des Kurzschlusses geschlossen wird.Method according to one of claims 2 or 3, characterized in that in the context of a probability analysis from the number of actuators ( 16 ), in which a short circuit was detected, the type of short circuit is concluded. Verfahren zur Diagnose mindestens eines ein kapazitives Element (26a) umfassenden Aktors (16a), insbesondere einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (14) einer Brennkraftmaschine (10), oder seiner Ansteuerung, bei dem das zu ladende kapazitive Element (26a) mittels eines Auswahlschalters (40a) ausgewählt wird, bei dem der Ladevorgang durch einen Ladeschalter (33a) geschaltet wird, und bei dem eine Spannung (U50) über einen parallel zum kapazitiven Element (26a) und zum Auswahlschalter (40a) geschalteten Widerstand (46a, 48a) erfasst werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass bei offenem Auswahlschalter (40a) der Ladeschalter (33a) geschlossen und nach einem bestimmten Zeitraum (tlim) nach dem Schließen des Ladeschalters (33a) die Spannung (U50) erfasst wird, und dass dann, wenn die erfasste Spannung (U50) kleiner als oder gleich wie mindestens ein Grenzwert (Ulim) ist, auf einen Kurzschluss im Stromweg (60a, 62a) vor oder hinter dem kapazitiven Element (26a) geschlossen wird.Method for the diagnosis of at least one capacitive element ( 26a ) comprehensive actor ( 16a ), in particular a fuel injection device ( 14 ) an internal combustion engine ( 10 ), or its control, in which the capacitive element to be charged ( 26a ) by means of a selection switch ( 40a ), in which the charging process by a charging switch ( 33a ), and at a voltage (U 50 ) via a parallel to the capacitive element ( 26a ) and the selector switch ( 40a ) switched resistor ( 46a . 48a ), characterized in that when the selection switch is open ( 40a ) the charging switch ( 33a ) and after a certain period of time (t lim ) after closing the charging switch ( 33a ), the voltage (U 50 ) is detected, and that when the detected voltage (U 50 ) is less than or equal to at least one limit value (U lim ), a short circuit in the current path ( 60a . 62a ) in front of or behind the capacitive element ( 26a ) is closed. Verfahren zur Diagnose mindestens eines ein kapazitives Element (26a) umfassenden Aktors (16a), insbesondere einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (14) einer Brennkraftmaschine (10), oder seiner Ansteuerung, bei dem das zu ladende kapazitive Element (26a) mittels eines Auswahlschalters (40a) ausgewählt wird, bei dem der Ladevorgang durch einen Ladeschalter (33a) geschaltet wird, und bei dem eine Spannung (U50) über einen parallel zum kapazitiven Element (26a) und zum Auswahlschalter (40a) geschalteten Widerstand (46a, 48a) erfasst werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass bei offenem Auswahlschalter (40a) der Zeitraum nach dem Schließen des Ladeschalters erfasst wird, welcher erforderlich ist, um eine bestimmte Spannung zu erreichen, und dass dann, wenn der erfasste Zeitraum größer als oder gleich wie mindestens ein Grenzwert ist, auf einen Kurzschluss im Stromweg vor oder hinter dem kapazitiven Element geschlossen wird.Method for the diagnosis of at least one capacitive element ( 26a ) comprehensive actor ( 16a ), in particular a fuel injection device ( 14 ) an internal combustion engine ( 10 ), or its control, in which the capacitive element to be charged ( 26a ) by means of a selection switch ( 40a ), in which the charging process by a charging switch ( 33a ) is switched, and in which a voltage (U 50 ) via a parallel to the capacitive element ( 26a ) and the selector switch ( 40a ) switched resistor ( 46a . 48a ), characterized in that when the selection switch is open ( 40a ) the period of time after the closing of the charging switch is detected, which is required to reach a certain voltage, and in that when the detected period is greater than or equal to at least a limit, to a short circuit in the current path before or after the capacitive Element is closed. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Grenzwerte (Ulim1, Ulim2, Ulim3 Ulim4) vorgesehen sind und aus dem Erreichen oder Unterschreiten mindestens eines bestimmten Grenzwerts (Ulim1, Ulim2, Ulim3, Ulim4) auf die Art des Kurzschlusses geschlossen wird.Method according to one of claims 5 or 6, characterized in that a plurality of limit values (U lim1 , U lim2 , U lim3 U lim4 ) are provided and from reaching or falling below at least one specific limit value (U lim1 , U lim2 , U lim3 , U lim4 ) is closed on the type of short circuit. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der mindestens eine Piezoaktor (16) bei einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) einer Brennkraftmaschine (10) eingesetzt wird, bei einem erkannten Kurzschluss die Brennkraftmaschine (10) zwangsweise stillgelegt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that when the at least one piezoelectric actuator ( 16 ) in a fuel injection device ( 14 ) an internal combustion engine ( 10 ) is used, in a detected short circuit, the internal combustion engine ( 10 ) is forcibly shut down. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche programmiert ist.Computer program, characterized in that it is programmed for use in a method according to one of the preceding claims. Elektrisches Speichermedium für ein Steuer- und/oder Regelgerät (22) einer Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass auf ihm ein Computerprogramm zur Anwendung in einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 8 abgespeichert ist.Electrical storage medium for a control and / or regulating device ( 22 ) an internal combustion engine ( 10 ), characterized in that on it a computer program for use in a method of claims 1 to 8 is stored. Steuer- und/oder Regelgerät (22) für eine Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass es zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 programmiert ist.Control and / or regulating device ( 22 ) for an internal combustion engine ( 10 ), characterized in that it is programmed for use in a method according to one of claims 1 to 8. Brennkraftmaschine (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Steuer- und/oder Regelgerät (22), welches zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 programmiert ist.Internal combustion engine ( 10 ), in particular for a motor vehicle, with a control and / or regulating device ( 22 ) programmed for use in a method according to any one of claims 1 to 8.
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