DE10356858A1 - Operating method for an actuator of an injection valve and associated device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für einen Aktor eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Piezoaktor, mit den folgenden Schritten: Messung des zeitlichen Verlaufs (U¶IST¶) einer elektrischen Betriebsgröße des Aktors während des Einspritzbetriebs, Ermittlung einer das Einspritzverhalten des Einspritzventils wiedergebenden Einspritzgröße in Abhängigkeit von der gemessenen Betriebsgröße, Vergleich des gemessenen Verlaufs (U¶IST¶) der Betriebsgröße mit eienr gespeicherten Referenzkurve (U¶REF¶), die den zeitlichen Verlauf der Betriebsgröße bei einem Referenzmuster wiedergibt, sowie Ermittlung der interessierenden Einspritzgröße in Abhängigkeit von dem Vergleich. Weiterhin umfasst die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung.The invention relates to an operating method for an actuator of an injection valve of an internal combustion engine, in particular for a piezoelectric actuator, comprising the following steps: Measurement of the time course (U¶IST¶) of an electrical operating variable of the actuator during the injection operation, determining an injection quantity representing the injection behavior of the injection valve as a function of the measured operating variable, comparison of the measured characteristic (U¶IST¶) of the operating variable with a stored reference curve (U¶REF¶), which reproduces the time profile of the operating variable in a reference pattern, as well as determination of the injection variable of interest as a function of the Comparison. Furthermore, the invention comprises a corresponding device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für einen Aktor eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Piezoaktor, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 14.The The invention relates to an operating method for an actuator of an injection valve an internal combustion engine, in particular for a piezoelectric actuator, according to the preamble of claim 1 and a corresponding device according to the preamble of Claim 14.

Aus DE 199 30 309 A1 sowie aus DE 100 24 662 A1 ist es bekannt, bei einer Einspritzanlage mit Piezoaktoren zur Ansteuerung der Einspritzventile die Aktorspannung auszuwerten, um daraus den Einspritzbeginn zu ermitteln.Out DE 199 30 309 A1 as well as out DE 100 24 662 A1 It is known to evaluate the actuator voltage in an injection system with piezo actuators for controlling the injection valves in order to determine the start of injection.

Nachteilig an diesem bekannten Erfahren zur Ermittlung des Einspritzbeginns aus der Aktorspannung ist jedoch die verbesserungsfähige Genauigkeit.adversely on this known experience for determining the start of injection from the actuator voltage, however, is the improvable accuracy.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die eine möglichst genaue Bestimmung des Einspritzbeginns aus der gemessenen Aktorspannung ermöglicht.Of the The invention is therefore based on the object, a method and to provide a device which provides the most accurate determination of the Injection beginning from the measured actuator voltage allows.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem eingangs beschriebenen bekannten Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und – hinsichtlich einer entsprechenden Vorrichtung – durch die Merkmale des Anspruchs 14 gelöst.These Task is, starting from the known described above Method according to the preamble of claim 1, by the characterizing features of the claim 1 and - regarding a corresponding device - by the features of the claim 14 solved.

Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, eine elektrische Betriebsgröße des Aktors zu messen und in Abhängigkeit davon eine Einspritzgröße zu ermitteln, die das Einspritzverhalten des Einspritzventils wiedergibt, wobei die gemessene elektrische Betriebsgröße des Aktors mit einer gespeicherten Referenzkurve verglichen wird, die den zeitlichen Verlauf der Betriebsgröße bei einem Referenzmuster wiedergibt.The Invention includes the general technical teaching, an electrical Operating size of the actuator to measure and depending of which to determine an injection quantity which represents the injection behavior of the injection valve, wherein the measured electrical operating variable of the actuator with a stored Reference curve is compared, the temporal course of the farm size at a Reference pattern plays.

Vorzugsweise handelt es sich bei der gemessenen elektrischen Betriebsgröße um die Aktorspannung, jedoch ist es grundsätzlich auch möglich, andere elektrische Betriebsgrößen des Aktors zu messen und auszuwerten, um in Abhängigkeit davon die interessierende Einspritzgröße zu ermitteln.Preferably is it in the measured electrical operating variable to the Actuator voltage, but it is also possible in principle, others electrical operating variables of Actors to measure and evaluate, depending on the interest To determine injection size.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht auf die Bestimmung des Einspritzbeginns als interessierende Einspritzgröße beschränkt ist. Vielmehr können im Rahmen der Erfindung grundsätzlich auch andere Einspritzgrößen ermittelt werden, die das Einspritzverhalten des jeweiligen Einspritzventils wiedergeben, wobei lediglich beispielhaft die Einspritzmenge und die Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel zu erwähnen sind.Farther is to mention that the invention is not based on the determination of the start of injection is limited injection quantity of interest. Much more can in the context of the invention in principle also determined other injection sizes which are the injection behavior of the respective injection valve reproduce, wherein only by way of example the injection quantity and the opening speed the nozzle needle to mention are.

Die vorgegebene Referenzkurve gibt vorzugsweise den zeitlichen Verlauf der gemessenen Betriebsgröße bei einem Referenzmuster eines Injektor wieder, bei dem die Düsennadel festgebremst ist, was beispielsweise durch Festlöten der Düsennadel erreicht werden kann. Die Bestimmung der Referenzkurve der zu messenden elektrischen Betriebsgröße an dem Referenzmuster erfolgt vorzugsweise in einem separaten Kalibrierverfahren außerhalb des normalen Einspritzbetriebs, da das Festlöten der Düsennadel zu einer Beschädigung des zugehörigen Injektors führt. Es ist jedoch grundsätzlich auch möglich, die Düsennadel in einer Weise fest zu bremsen, die nicht zu einer Beschädigung des jeweiligen Injektors führt. Beispielsweise kann der Aktor bei der Ermittlung der Referenzkurve mit einem elektrischen Steuersignal angesteuert werden, das nicht ausreicht, um das Einspritzventil zu öffnen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Spannungsamplitude des elektrischen Steuersignals oder die zeitliche Dauer des Steuersignals entsprechend gering gewählt wird.The given reference curve is preferably the time course the measured operating size at a Reference pattern of an injector again, in which the nozzle needle is braked, which can be achieved for example by soldering the nozzle needle. The determination of the reference curve of the measured electrical operating variable at the Reference pattern is preferably carried out in a separate calibration outside the normal injection operation, since the soldering of the nozzle needle to damage the associated Injector leads. It is, however, basically also possible, the nozzle needle to brake firmly in a way that does not damage the respective injector leads. For example, the actuator may be used in determining the reference curve be driven with an electrical control signal, not is sufficient to open the injector. This can be, for example be achieved by the voltage amplitude of the electrical Control signal or the duration of the control signal accordingly chosen low becomes.

Vorzugsweise wird im Rahmen des Vergleichs zwischen der gemessenen elektrischen Betriebsgröße und der entsprechenden Referenzkurve eine Spannungsdifferenz gebildet und die interessierende Einspritzgröße in Abhängigkeit von der Spannungsdifferenz bestimmt.Preferably is used in the comparison between the measured electrical Company size and the corresponding reference curve formed a voltage difference and the injection quantity of interest in dependence determined by the voltage difference.

Die Bestimmung der Spannungsdifferenz erfolgt vorzugsweise für einen bestimmten Zeitpunkt nach der Aufladung des Aktors, wobei hierfür ein Zeitpunkt gewählt wird, der möglichst aussagekräftig ist. Hierzu eignen sich insbesondere lokale Maxima der gemessenen Aktorspannung, wobei sich das zweite lokale Maximum der gemessenen Aktorspannung nach dem Aufladen des Aktors als besonders aussagekräftig für die Bestimmung der Spannungsdifferenz erwiesen hat.The Determination of the voltage difference is preferably for one certain time after the charging of the actuator, this being a time chosen will, if possible meaningful. In particular, local maxima of the measured actuator voltage, wherein the second local maximum of the measured actuator voltage after charging the actuator as particularly meaningful for the determination the voltage difference has proven.

In bestimmten Betriebszuständen der Einspritzanlage kann es jedoch vorkommen, dass die Aktorspannung nach dem Aufladen des Aktors kein zweites lokales Maximum aufweist, da der Entladevorgang bereits vor dem Auftreten des zweiten lokalen Maximums eingeleitet wurde. In einem solchen Fall ist es zweckmäßig, die Berechnung der Spannungsdifferenz zwischen der gemessenen Aktorspannung und dem entsprechenden Spannungswert der Referenzkurve spätestens zu Beginn des Entladevorgangs durchzuführen.In certain operating conditions However, the injection system, it may happen that the actuator voltage has no second local maximum after charging the actuator, since the unloading process already before the appearance of the second local Maximums was initiated. In such a case, it is expedient to Calculation of the voltage difference between the measured actuator voltage and the corresponding voltage value of the reference curve at the latest at the beginning of the unloading process.

Die Berechnung der Spannungsdifferenz für die Bestimmung der interessierenden Einspritzgröße erfolgt also vorzugsweise zum Zeitpunkt des zweiten lokalen Maximums der Aktorspannung, spätestens jedoch zu Beginn des Entladevorgangs.The calculation of the voltage difference for the determination of the injection quantity of interest is thus preferably carried out at the time of the second local maximum of the actuator voltage, but at the latest at the beginning of the discharge process.

In einer anderen Variante der Erfindung erfolgt bei dem Vergleich des zeitlichen Verlaufs der gemessenen elektrischen Betriebsgröße des Aktors mit der gespeicherten Referenzkurve eine flächenmäßig Betrachtung, indem das von dem gemessenen Verlauf der Betriebsgröße und der Referenzkurve eingeschlossene Flächenintegral bestimmt wird.In Another variant of the invention takes place in the comparison of time course of the measured electrical operating variable of the actuator with the stored reference curve a surface consideration by the included from the measured course of the operating quantity and the reference curve surface integral is determined.

Die Bestimmung des Flächenintegrals erfolgt hierbei vorzugsweise zwischen dem Zeitpunkt des ersten lokalen Maximums der gemessenen Betriebsgröße und entweder dem zweiten lokalen Maximum der gemessenen Betriebsgröße oder dem Beginn des Entladevorgangs.The Determination of the area integral takes place here preferably between the time of the first local Maximums of the measured operating size and either the second local maximum of the measured operating variable or the beginning of the discharge process.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or will be discussed below together with the description of the preferred Embodiments of the Invention with reference to the figures explained. Show it:

1 eine Querschnittsansicht einer Steuereinheit eines Injektors für eine Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine mit einem Piezoaktor, 1 a cross-sectional view of a control unit of an injector for an injection system of an internal combustion engine having a piezoelectric actuator,

2 ein Kalibrierverfahren zur Erzeugung einer Referenzkurve in Form eines Flussdiagramms, 2 a calibration method for generating a reference curve in the form of a flow chart,

3a eine erste Variante des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens in Form eines Flussdiagramms, 3a a first variant of the operating method according to the invention in the form of a flow chart,

3b eine Vorrichtung zur Durchführung der ersten Variante des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens, 3b a device for carrying out the first variant of the operating method according to the invention,

3c einen vereinfachten Verlauf des Aktorstroms bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens entsprechend der ersten Variante, 3c a simplified course of the actuator current in carrying out the operating method according to the invention according to the first variant,

3d den zeitlichen Verlauf der Aktorspannung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens entsprechend der ersten Variante, 3d the time profile of the actuator voltage when carrying out the operating method according to the invention according to the first variant,

4a eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens in Form eines Flussdiagramms, 4a a second variant of the operating method according to the invention in the form of a flow chart,

4b eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens entsprechend der zweiten Variante, 4b a device for carrying out the operating method according to the invention according to the second variant,

4c den zeitlichen Verlauf des Aktorstroms bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens entsprechend der zweiten Variante, 4c the time profile of the Aktorstroms in carrying out the operating method according to the invention according to the second variant,

4d den zeitlichen Verlauf der Aktorspannung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens entsprechend der zweiten Variante sowie 4d the time course of the actuator voltage in carrying out the operating method according to the invention according to the second variant and

5 ein regelungstechnisches Ersatzschaltbild zur Regelung eines Piezoaktors unter Verwendung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens. 5 a control engineering equivalent circuit diagram for controlling a piezoelectric actuator using the operating method according to the invention.

Die in 1 dargestellte Steuereinheit eines Injektors einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine ist weitgehend herkömmlich aufgebaut und dient zur Ansteuerung einer Düsennadel 1, die in der Steuereinheit linear verschiebbar gelagert ist und die Kraftstoffeinspritzung in Abhängigkeit von ihrer Position freigibt oder sperrt.In the 1 shown control unit of an injector of an injection system for an internal combustion engine is largely conventional and is used to control a nozzle needle 1 which is mounted linearly displaceable in the control unit and the fuel injection releases depending on their position or locks.

Die Steuereinheit besteht drei übereinander angeordneten Modulen 2, 3, 4, wobei durch die Module 2, 3, 4 ein Hochdruckkanal 5 verläuft, über den der einzuspritzende Kraftstoff zugeführt wird. Der Hochdruckkanal 5 mündet in dem unteren Modul 4 in einem zylindrischen Kanal 6, über den der einzuspritzende Kraftstoff zu der Ventilöffnung gelangt.The control unit consists of three modules arranged one above the other 2 . 3 . 4 , where through the modules 2 . 3 . 4 a high pressure channel 5 runs over which the fuel to be injected is supplied. The high pressure channel 5 flows into the lower module 4 in a cylindrical channel 6 , via which the fuel to be injected reaches the valve opening.

Darüber hinaus ist in dem unteren Modul 4 ein Ringkanal 7 angeordnet, der die Düsennadel 1 ringförmig umgibt, wobei von dem Ringkanal 7 auf der dem Hochdruckkanal 5 gegenüberliegenden Seite ein weiterer Kanal abzweigt, der über eine Zulaufdrossel 8 in einen Steuerraum 9 mündet.In addition, in the lower module 4 a ring channel 7 arranged the nozzle needle 1 annularly surrounding, wherein of the annular channel 7 on the high-pressure channel 5 opposite side branches off another channel, via an inlet throttle 8th in a control room 9 empties.

In dem mittleren Modul 3 befindet sich ein Ventilsitz 10 und ein verschiebbar gelagerter Ventilkörper 11, wobei der Ventilkörper 11 in Abhängigkeit von seiner Position den Ventilsitz 10 freigibt oder sperrt.In the middle module 3 there is a valve seat 10 and a slidably mounted valve body 11 , wherein the valve body 11 depending on its position the valve seat 10 releases or locks.

Der Ventilkörper 11 wird hierbei durch eine Feder 12 in Richtung auf den Ventilsitz 10 vorgespannt, so dass der Ventilkörper 11 ohne Anliegen äußerer Kräfte den Ventilsitz 10 abdichtet, so dass kein Kraftstoff aus dem Steuerraum 9 nach oben entweichen kann.The valve body 11 This is done by a spring 12 towards the valve seat 10 biased so that the valve body 11 without concerns external forces the valve seat 10 seals so that no fuel from the control room 9 can escape to the top.

Zum mechanischen Antrieb des Ventilkörpers 11 ist ein Piezoaktor 13 vorgesehen, der über eine Bodenplatte 14 und einen Hubzapfen 15 auf einen an der Oberseite des Ventilkörpers 11 angeformten Ventilpilz 16 drückt. Der Piezoaktor 13 kann also den Ventilkörper 11 in Abhängigkeit von der an den Piezoaktor 13 angelegten elektrischen Spannung aus dem Ventilsitz 9 herausdrücken, so dass Kraftstoff aus dem Steuerraum 9 durch den Ventilsitz 10 und über eine nicht dargestellte Ablaufdrossel entweichen kann.For mechanical drive of the valve body 11 is a piezoelectric actuator 13 provided, over a bottom plate 14 and a crankpin 15 on one at the top of the valve body 11 molded valve mushroom 16 suppressed. The piezo actuator 13 So can the valve body 11 depending on the to the piezoelectric actuator 13 applied electrical voltage from the valve seat 9 squeeze out, leaving fuel out of the control room 9 through the valve seat 10 and can escape via an outlet throttle, not shown.

Im Folgenden wird nun unter Bezugnahme auf das in 2 dargestellte Flussdiagramm zunächst beschrieben, wie eine Referenzkurve aufgenommen wird, die den Spannungsverlauf UREF (t) bei einem Labormuster des Aktors wiedergibt, bei dem die Düsennadel festgebremst ist.The following will now be with reference to the in 2 illustrated flowchart first described how a reference curve is recorded, which reproduces the voltage curve U REF (t) in a laboratory sample of the actuator, in which the nozzle needle is braked.

Hierzu wird die Düsennadel bei dem Labormuster zunächst festgelötet, so dass sich die Düsennadel unabhängig von der Ansteuerung durch die in 1 dargestellte Steuereinheit nicht bewegen kann.For this purpose, the nozzle needle is initially soldered in the laboratory sample, so that the nozzle needle regardless of the control by the in 1 can not move shown control unit.

Anschließend wird der Piezoaktor 13 wie im normalen Einspritzbetrieb elektrisch angesteuert, wobei der Spannungsverlauf UREF gemessen wird.Subsequently, the piezoelectric actuator 13 as in the normal injection mode electrically controlled, the voltage curve U REF is measured.

Die entstehende Referenzkurve wird gespeichert und während des normalen Einspritzbetriebs berücksichtigt, wie noch detailliert beschrieben wird.The resulting reference curve is stored and taken into account during normal injection operation, as will be described in detail.

Im Folgenden wird nun eine erste Variante der Erfindung beschrieben, die in den 3a–3d dargestellt ist.In the following, a first variant of the invention will be described, which in the 3a - 3d is shown.

Hierbei erfolgt eine Ansteuerung des Aktors im normalen Einspritzbetrieb ohne Besonderheiten.in this connection there is a control of the actuator in the normal injection mode without special features.

Während der elektrischen Ansteuerung des Aktors wird jedoch laufend die elektrische Spannung UIST an dem Piezoaktor 13 gemessen und zwischengespeichert.During the electrical control of the actuator, however, the electrical voltage U IS is continuously at the piezoelectric actuator 13 measured and cached.

Nach einem Einspritzvorgang wird dann geprüft, ob der Spannungsverlauf UIST ein zweites lokales Maximum 17 aufweist, dessen zeitliche Lage tMAX2 einen Rückschluss auf den tatsächlichen Einspritzbeginn zulässt.After an injection process, it is then checked whether the voltage profile U IST is a second local maximum 17 whose temporal position t MAX2 allows a conclusion on the actual start of injection.

So führt das Aufladen des Piezoaktors 13 zwischen dem Zeitpunkt t=tLADE und dem Zeitpunkt t=tMAX1 zunächst zu einem Anstieg der Aktorspannung U.How to charge the piezo actuator 13 between the time t = t LOAD and the time t = t MAX1 first to an increase of the actuator voltage U.

Zum Zeitpunkt t=tMAX1 wird der Ventilkörper 11 dann aufgrund der Längung des Piezoaktors 13 aus dem Ventilsitz 10 gehoben, so dass Kraftstoff aus dem Steuerraum 9 nach oben in den darüber befindlichen Leckageraum entweichen kann. Dadurch sinkt der auf den Piezoaktor 13 wirkende hydraulische Druck in dem Steuerraum 9, was zunächst zu einem entsprechenden Spannungsabfall zwischen dem Zeitpunkt t=tMAX1 und dem Zeitpunkt t=tMIN führt.At time t = t MAX1 , the valve body 11 then due to the elongation of the piezoelectric actuator 13 from the valve seat 10 lifted, leaving fuel from the control room 9 can escape up into the overlying leakage chamber. As a result, the sinks on the piezoelectric actuator 13 acting hydraulic pressure in the control room 9 , which initially leads to a corresponding voltage drop between the time t = t MAX1 and the time t = t MIN .

Der Druckabfall in dem Steuerraum 9 hat jedoch auch zur Folge, dass sich die Düsennadel 1 in Richtung des Steuerraums 9 bewegt und dabei Kraftstoff verdrängt. Diese Düsennadelbewegung überwiegt ab dem Zeitpunkt t=tMIN den Druckverlust durch abströmenden Kraftstoff, so dass der Druck in dem Steu erraum 9 und damit die Spannung U bis zum Zeitpunkt t=tMAX2 wieder ansteigen.The pressure drop in the control room 9 However, it also causes the nozzle needle 1 in the direction of the control room 9 moved while displacing fuel. This nozzle needle movement predominates from the time t = t MIN the pressure loss through outflowing fuel, so that the pressure in the STEU erraum 9 and thus the voltage U rise again up to the time t = t MAX2 .

Zum Zeitpunkt t=tMAX2 hat die Düsennadel 1 dann ihren Anschlag erreicht und verdrängt keinen weiteren Kraftstoff aus dem Steuerraum 9, so dass der Kraftstoffdruck in dem Steuerraum 9 durch den abfließenden Kraftstoff abnimmt, bis sich in dem Steuerraum 9 ein Gleichgewicht zwischen Zulauf und Ablauf eingestellt hat.At time t = t MAX2 has the nozzle needle 1 then reaches its stop and displaces no more fuel from the control room 9 , so that the fuel pressure in the control room 9 due to the outflowing fuel decreases until it is in the control room 9 has set a balance between inlet and outlet.

Zum Zeitpunkt t=tENTLADE wird der Piezoaktor 13 dann entladen, wodurch sich der Piezoaktor 13 verkürzt, so dass der Ventilkörper 11 den Ventilsitz 10 wieder verschließt.At the time t = t UNLOADING the piezoelectric actuator becomes 13 then discharge, causing the piezoelectric actuator 13 shortened, leaving the valve body 11 the valve seat 10 closes again.

Falls die Entladung so früh erfolgt, dass sich das zweite lokale Maximum 17 nicht ausbilden kann, so macht es keinen Sinn, auf das zweite lokale Maximum 17 zu warten.If the discharge occurs so early that the second local maximum 17 can not train, so it makes no sense to the second local maximum 17 waiting.

In diesem Fall wird eine Vergleichsgröße x1 bestimmt, die gleich der gemessenen Aktorspannung U zu Beginn des Entladevorgangs ist. Darüber hinaus wird eine weitere Vergleichsgröße y1 bestimmt, die gleich dem entsprechenden Spannungswert der gespeicherten Referenzkurve ist.In In this case, a comparison quantity x1 is determined which is the same the measured actuator voltage U at the beginning of the discharge process. About that In addition, a further comparison variable y1 is determined, the same the corresponding voltage value of the stored reference curve is.

Falls der gemessene Spannungsverlauf UIST dagegen das zweite lokale Maximum 17 aufweist, so werden die beiden Vergleichsgrößen x1, y1 für den Zeitpunkt tMAX2 des zweiten lokalen Maximums 17 ermittelt.If the measured voltage curve U IST, however, the second local maximum 17 has, the two comparison variables x1, y1 for the time t MAX2 of the second local maximum 17 determined.

In einem weiteren Schritt wird dann eine Differenz z1 der beiden Vergleichsgrößen x1, y1 berechnet, um daraus anschließend den Einspritzbeginn tBEGINN berechnen zu können.In a further step, a difference z1 of the two comparison variables x1, y1 is then calculated, in order subsequently to be able to calculate the start of injection t BEGINN .

Das Blockschaltbild in 3b zeigt eine stark vereinfachte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 18 zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens.The block diagram in 3b shows a highly simplified embodiment of a device according to the invention 18 to carry out the method described above.

Als Eingangsgrößen erhält die Vorrichtung 18 die aktuelle Zeit t, ein Entladesignal sowie die aktuelle Aktorspannung UIST.The device receives as input variables 18 the current time t, a discharge signal and the current actuator voltage U actual .

Die aktuelle Zeit t wird einem Kennlinienglied 19 zugeführt, in dem die Referenzkurve UREF gespeichert wird und das in Abhängigkeit von der Zeit t einen zugehörigen Spannungswert y1 als Vergleichsgröße ausgibt.The current time t becomes a characteristic element 19 in which the reference curve U REF is stored and which outputs an associated voltage value y 1 as a comparison variable as a function of the time t.

Die aktuelle Aktorspannung UIST wird als Vergleichsgröße x1 zusammen mit der Vergleichsgröße y1 einem Subtrahierer 20 zugeführt, der eine Differenzspannung z1 berechnet und diese an ein nachgeordnetes Abtast-/Halteglied 21 weitergibt. Das Abtast-/Halteglied wird von einer Steuereinheit 22 angesteuert, die zum einen die aktuelle Aktorspannung UIST und zum anderen ein Entladesignal auswertet. Die Steuereinheit 22 triggert das Abtast-/Halteglied 21 dann, wenn die aktuelle Aktorspannung UIST das zweite lokale Maximum 17 aufweist oder spätestens, wenn das Entladesignal erscheint.The current actuator voltage U actual is a comparison variable x1 together with the comparison variable y1 a subtractor 20 fed, a dif z1 calculated voltage and this to a downstream sample / hold element 21 passes. The sample / hold member is provided by a control unit 22 controlled, on the one hand, the current actuator voltage U IST and on the other evaluates a discharge signal. The control unit 22 triggers the sample / hold element 21 when the current actuator voltage U IST is the second local maximum 17 or at the latest when the discharge signal appears.

Das Abtast-/Halteglied 21 gibt dann die Spannungsdifferenz z1 an eine Auswertungseinheit 23 weiter, die in Abhängigkeit von der Spannungsdifferenz z1 und weiteren Größen den Einspritzbeginn tBEGINN,IST berechnet.The sample / hold member 21 then gives the voltage difference z 1 to an evaluation unit 23 Furthermore, the injection start t BEGINN, IST is calculated as a function of the voltage difference z 1 and other variables.

Im folgenden wird nun anhand der 4a–4d eine zweite Variante der Erfindung beschrieben. Diese Variante stimmt jedoch weitgehend mit der vorstehend beschriebenen ersten Variante der Erfindung überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung zu den 3a–3d verwiesen wird und im Folgenden für entsprechende Teile dieselben Bezugszeichen verwendet werden wie in den 3a–3d, die jedoch lediglich zur Unterscheidung durch ein Apostroph gekennzeichnet sind.The following will now be based on the 4a - 4d a second variant of the invention described. However, this variant is largely consistent with the first variant of the invention described above, so that to avoid repetition of the above description to the 3a - 3d and reference will be made below for corresponding parts the same reference numerals as in the 3a - 3d , which, however, are only marked for distinction by an apostrophe.

Eine Besonderheit dieser zweiten Variante der Anmeldung besteht darin, dass bei dem Vergleich des gemessenen tat sächlichen Spannungsverlaufs UIST der Aktorspannung mit der gespeicherten Referenzkurve UREF eine flächenmäßige Betrachtung erfolgt, indem die Spannungsdifferenz z1 durch einen Integrierer 21' aufintegriert wird, wobei mit dem Zeitpunkt tMAX1 des ersten lokalen Maximums begonnen wird, wohingegen die Integration entweder zum Zeitpunkt tMAX2 des zweiten lokalen Maximums 17' oder spätestens mit dem Beginn des Entladevorgangs beendet wird.A peculiarity of this second variant of the application is that in the comparison of the measured actual ne voltage curve U IST of the actuator voltage with the stored reference curve U REF a surface consideration takes place by the voltage difference z 1 by an integrator 21 ' is started, starting with the time t MAX1 of the first local maximum, whereas the integration either at time t MAX2 of the second local maximum 17 ' or at the latest at the beginning of the unloading process.

Die von dem Integrierer 21' berechnete Fläche A wird dann der Auswertungseinheit 23' zugeführt, die in Abhängigkeit davon und unter Berücksichtigung weiterer Größen den Einspritzbeginn tBEGINN,IST berechnet.The from the integrator 21 ' calculated area A then becomes the evaluation unit 23 ' supplied, which is calculated in dependence thereon and taking into account further variables the start of injection t BEGIN, IST .

5 zeigt schließlich ein regelungstechnisches Ersatzschaltbild zur Regelung des Piezoaktor 13 unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens. 5 finally shows a control engineering equivalent circuit diagram for controlling the piezoelectric actuator 13 using the method described above.

Als Sollwert wird hierbei der gewünschte Einspritzbeginn tBE GINN,SOLL vorgegeben, der einem Subtrahierer 24 zugeführt wird.In this case, the desired injection start t BE GINN, SOLL , which is a subtractor , is specified as the desired value 24 is supplied.

Der Subtrahierer 24 erhält als weitere Eingangsgröße über eine Rückkopplungsschleife 25 den Ist-Wert tBEGINN,IST für den Einspritzbeginn, der von der vorstehend beschriebenen Vorrichtung 18 ermittelt wird. Hierzu ist die Vorrichtung 18 eingangsseitig mit einem Spannungssensor 26 verbunden, der die Aktorspannung UIST misst.The subtractor 24 receives as another input via a feedback loop 25 the actual value t BEGIN, is for the start of injection, that of the device described above 18 is determined. This is the device 18 on the input side with a voltage sensor 26 connected, which measures the actuator voltage U actual .

Ausgangsseitig ist der Subtrahierer 24 mit einem Regler 27 verbunden, der in Abhängigkeit von der Regelabweichung Δt eine Endstufe 28 ansteuert.The output side is the subtractor 24 with a regulator 27 connected depending on the control deviation .DELTA.t an output stage 28 controls.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.The The invention is not limited to the preferred embodiment described above limited. Rather, a variety of variants and modifications is possible, the also make use of the idea of the invention and therefore in fall within the scope of protection.

Claims (20)

Betriebsverfahren für einen Aktor (13) eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Piezoaktor, mit den folgenden Schritten: – Messung des zeitlichen Verlaufs (UIST) einer elektrischen Betriebsgröße des Aktors (13) während des Einspritzbetriebs, – Ermittlung einer das Einspritzverhalten des Einspritzventils wiedergebenden Einspritzgröße (tBEGIN N) in Abhängigkeit von der gemessenen Betriebsgröße, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Vergleich des gemessenen Verlaufs (UIST) der Betriebsgröße mit einer gespeicherten Referenzkurve (UREF), die den zeitlichen Verlauf der Betriebsgröße bei einem Referenzmuster wiedergibt, – Ermittlung der interessierenden Einspritzgröße (tBEGINN) in Abhängigkeit von dem Vergleich.Operating procedure for an actuator ( 13 ) of an injection valve of an internal combustion engine, in particular for a piezoelectric actuator, with the following steps: - Measurement of the time course (U actual ) of an electrical operating variable of the actuator ( 13 ) during the injection operation, - determination of an injection quantity (t BEGIN N ) representing the injection behavior of the injection valve as a function of the measured operating variable, characterized by the following steps: - Comparison of the measured profile (U IST ) of the operating variable with a stored reference curve (U REF ) , which reproduces the time profile of the operating variable in the case of a reference pattern, - determination of the injection variable of interest (t BEGINN ) as a function of the comparison. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Referenzmuster die Düsennadel festgebremst ist, so dass die Referenzkurve (UREF) den zeitlichen Verlauf der Betriebsgröße bei festgebremster Düsennadel wiedergibt.Operating method according to claim 1, characterized in that in the reference pattern, the nozzle needle is braked so that the reference curve (U REF ) reproduces the time course of the operating variable with the nozzle needle braked. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene Betriebsgröße des Aktors (13) die Aktorspannung ist.Operating method according to claim 1 or 2, characterized in that the measured operating variable of the actuator ( 13 ) is the actuator voltage. Betriebsverfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Berechnung einer Spannungsdifferenz (z1) zwischen der gemessenen Aktorspannung und einem entsprechenden Spannungswert der Referenzkurve (UREF) – Bestimmung der interessierenden Einspritzgröße (tBEGINN) in Abhängigkeit von der Spannungsdifferenz (z1).Operating method according to Claim 3, characterized by the following steps: - calculation of a voltage difference (z 1 ) between the measured actuator voltage and a corresponding voltage value of the reference curve (U REF ) - determination of the injection variable of interest (t BEGINN ) as a function of the voltage difference (z 1 ) , Betriebsverfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Bestimmung eines lokalen Maximums (17) der gemessenen Aktorspannung, – Berechnung der Spannungsdifferenz (z1) für den Zeitpunkt des lokalen Maximums (17).Operating method according to claim 4, characterized by the following steps: - determination of a local maximum ( 17 ) of the measured actuator voltage, Calculation of the voltage difference (z 1 ) for the time of the local maximum ( 17 ). Betriebsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Maximum (17) für die Berechnung der Spannungsdifferenz das zweite lokale Maximum nach dem Aufladen des Aktors (13) ist.Operating method according to claim 5, characterized in that the local maximum ( 17 ) for the calculation of the voltage difference, the second local maximum after the charging of the actuator ( 13 ). Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Entladen des Aktors (13) zu einem vorgegebenen Entladezeitpunkt (tENTLADE) – Berechnung der Spannungsdifferenz für den Entladezeitpunkt (tENTLADE)Operating method according to one of claims 4 to 6, characterized by the following steps: - unloading of the actuator ( 13 ) at a given discharge time (t UNLOAD ) - Calculation of the voltage difference for the discharge time (t UNLOAD ) Betriebsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsdifferenz (z1) nur beim Fehlen des zweiten lokalen Maximums (17) der Aktorspannung für den Entladezeitpunkt (tENTLADE) berechnet wird.Operating method according to claim 6, characterized in that the voltage difference (z 1 ) only in the absence of the second local maximum ( 17 ) of the actuator voltage for the discharge time (t DISCHARGE ) is calculated. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, – Berechnung des von dem gemessenen Verlauf (UIST) der Betriebsgröße und der Referenzkurve (UREF) eingeschlossenen Flächenintegrals (A), – Bestimmung der interessierenden Einspritzgröße (tBEGINN) in Abhängigkeit von dem Flächenintegral (A).Operating method according to one of Claims 1 to 3, - calculation of the area integral (A) included by the measured profile (U IST ) of the operating variable and the reference curve (U REF ), - determination of the injection variable of interest (t BEGINN ) as a function of the area integral ( A). Betriebsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenintegral (A) zwischen dem ersten lokalen Maximum (tMAX1) der gemessenen Betriebsgröße und entweder dem zweiten lokalen Maximum (tMAX2) der gemessenen Betriebsgröße oder dem Entladezeitpunkt (tENTLADEN) ermittelt wird.Operating method according to Claim 9, characterized in that the area integral (A) between the first local maximum (t MAX1 ) of the measured operating variable and either the second local maximum (t MAX2 ) of the measured operating variable or the discharge time (t UNLOAD ) is determined. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die interessierende Einspritzgröße der Einspritzbeginn (tBEGINN) ist.Operating method according to one of the preceding claims, characterized in that the injection quantity of interest is the start of injection (t BEGINN ). Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsgröße des Aktors (13) während und/oder nach einem Ladevorgang, aber vor dem folgenden Entladevorgang gemessen wird.Operating method according to one of the preceding claims, characterized in that the operating variable of the actuator ( 13 ) during and / or after a charge, but before the subsequent discharge. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (13) in Abhängigkeit von der ermittelten Einspritzgröße (tBEGINN) geregelt wird.Operating method according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 13 ) is regulated as a function of the determined injection quantity (t BEGINN ). Vorrichtung zur Überwachung eines Aktors (13) für ein Einspritzventil einer Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Piezoaktor, mit einer mit dem Aktor (13) verbundenen Messeinheit (26) zur Messung des zeitlichen Verlaufs (UIST) einer elektrischen Betriebsgröße des Aktors (13), einer mit der Messeinheit (26) verbundenen Auswertungseinheit (18) zur Bestimmung einer das Einspritzverhalten des Ein spritzventils wiedergebenden Einspritzgröße (tBEGINN) in Abhängigkeit von der elektrischen Betriebsgröße des Aktors (13), gekennzeichnet durch ein Kennlinienglied (19, 19') zur Speicherung einer Referenzkurve (UREF), die den zeitlichen Verlauf der Betriebsgröße bei einem Referenzmuster wiedergibt sowie eine Vergleichseinheit (20, 20') zum Vergleich des gemessenen Verlaufs (UIST) der Betriebsgröße mit der gespeicherten Referenzkurve (UREF) und zur Bestimmung der Einspritzgröße (tBEGINN) in Abhängigkeit von dem Vergleich.Device for monitoring an actuator ( 13 ) for an injection valve of an internal combustion engine, in particular for a piezoelectric actuator, with one with the actuator ( 13 ) connected measuring unit ( 26 ) for measuring the time course (U actual ) of an electrical operating variable of the actuator ( 13 ), one with the measuring unit ( 26 ) connected evaluation unit ( 18 ) for determining an injection quantity (t BEGINN ) representing the injection behavior of the injection valve as a function of the electrical operating variable of the actuator ( 13 ), characterized by a characteristic element ( 19 . 19 ' ) for storing a reference curve (U REF ), which reproduces the time profile of the operating variable in a reference pattern, and a comparison unit ( 20 . 20 ' ) for comparing the measured characteristic (U actual ) of the operating variable with the stored reference curve (U REF ) and for determining the injection quantity (t BEGINN ) as a function of the comparison. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Referenzmuster die Düsennadel festgebremst ist, so dass die Referenzkurve (UREF) den zeitlichen Verlauf der Betriebsgröße bei festgebremster Düsennadel wiedergibt.Apparatus according to claim 14, characterized in that in the reference pattern, the nozzle needle is braked so that the reference curve (U REF ) reproduces the time course of the operating variable with the nozzle needle braked. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene Betriebsgröße des Aktors (13) die Aktorspannung ist.Apparatus according to claim 14 or 15, characterized in that the measured operating size of the actuator ( 13 ) is the actuator voltage. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichseinheit einen Subtrahierer (20) aufweist, um die Differenz zwischen der gemessenen Betriebsgröße des Aktors (13) und dem entsprechenden Wert der Referenzkurve (UREF) zu bilden.Apparatus according to claim 14 or 15, characterized in that the comparison unit comprises a subtractor ( 20 ) to determine the difference between the measured operating quantity of the actuator ( 13 ) and the corresponding value of the reference curve (U REF ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, gekennzeichnet durch einen Integrierer (21') zur Bildung des von der Referenzkurve (UREF) und dem gemessenen Verlauf (UIST) der Betriebsgröße eingeschlossenen Flächenintegrals (A).Device according to one of Claims 14 to 16, characterized by an integrator ( 21 ' ) for forming the area integral (A) enclosed by the reference curve (U REF ) and the measured profile (U IST ) of the operating variable. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die interessierende Einspritzgröße der Einspritzbeginn (tBEGINN) ist.Device according to one of claims 14 to 17, characterized in that the injection quantity of interest is the start of injection (t BEGINN ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, gekennzeichnet durch einen Regler (27) zur elektrischen Regelung des Aktors (13) in Abhängigkeit von der ermittelten Einspritzgröße.Device according to one of claims 14 to 19, characterized by a regulator ( 27 ) for the electrical control of the actuator ( 13 ) as a function of the determined injection quantity.
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