EP1556603A1 - Verfahren zum aufladen eines piezoelektrischen aktors eines einspritzventils und steuergerät - Google Patents

Verfahren zum aufladen eines piezoelektrischen aktors eines einspritzventils und steuergerät

Info

Publication number
EP1556603A1
EP1556603A1 EP03757703A EP03757703A EP1556603A1 EP 1556603 A1 EP1556603 A1 EP 1556603A1 EP 03757703 A EP03757703 A EP 03757703A EP 03757703 A EP03757703 A EP 03757703A EP 1556603 A1 EP1556603 A1 EP 1556603A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
pressure
time
charging
injection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP03757703A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1556603B1 (de
Inventor
Heinz Lixl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1556603A1 publication Critical patent/EP1556603A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1556603B1 publication Critical patent/EP1556603B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2031—Control of the current by means of delays or monostable multivibrators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2051—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using voltage control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0602—Fuel pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0602—Fuel pressure
    • F02D2200/0604—Estimation of fuel pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/063—Lift of the valve needle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Aufladen eines piezoelektrischen Aktors (2) eines Einspritzventils beschrieben, bei dem die Ladezeit (T1, T2) variiert wird, um das Einspritzverhalten des Einspritzventils zu verbessern. Vorzugsweise wird die Ladezeit abhängig vom Druck des Kraftstoffes festgelegt. Eine Verlängerung der Ladezeit führt zu einer geringeren Abhängigkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge von der Ansteuerzeit und vom Kraftstoffdruck. Das beschriebene Verfahren führt zu einem Einspritzverhalten des Einspritzventils (1), dessen eingespritzte Kraftstoffmenge weniger von Druckschwankungen und von Schwankungen der Ansteuerzeit abhängt.

Description

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

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufladen eines piezoelektrischen Aktors (2) eines Einspritzventils (1) zum Abgeben von Kraftstoff, wobei der Aktor (2) abhängig vom Ladungszustand seine Länge ändert, wobei abhängig von der Länge das Aktors die Kraftstoffabgabe gesteuert wird, wobei für eine Kraftstoffabgabe der Ladungszustand des Aktors während einer Ladezeit verändert wird, wobei nach einer festgelegten Ansteuerzeit der Ladungszustand des Aktors wieder auf einen Ausgangszustand gebracht wird, wobei die Ladezeit abhängig von Betriebszuständen verändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladezeit abhängig vom Druck des einzuspritzenden Kraftstoffes festgelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladezeit bei höherem Druck kleiner gewählt wird als bei niedrigerem Druck.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine abzugebende Kraftstoffmenge bei unterschiedlichem Kraftstoffdruck mit unterschiedlichen Ladezeiten abgegeben wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladezeit zwischen 100 und 300 μs eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der einzuspritzende Kraftstoff von einem Kraftstoffspeicher (10) bereitgestellt wird, der mit dem Einspritzventil (1) hydraulisch verbunden ist, dass der Druck des Kraftstoffes gemessen wird, dass abhängig vom gemessenen Druck die Ladezeit des Aktors für die einzuspritzende Kraftstoffmenge festgelegt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Ladezeit verändert wird, wenn die abzugebende Kraftstoffmenge unter einem Kleinstmengenwert liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleinstmengenwert kleiner als 5 mm3, vorzugsweise kleiner als 2,5 mm3 ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladezeit aus einem Kennfeld ausge- lesen wird, dass im Kennfeld die Ladezeiten abhängig von dem Kraftstoffdruck abgelegt sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Aktor (2) ein Servoventil (6) angesteuert wird, dass das Servoventil einen Ablauf einer Druckkammer (7) steuert, dass die Druckkammer (7) mit einem Fluid gefüllt ist, das in Wirkverbindung mit einer Einspritznadel (3) steht, dass abhängig vom Druck des Flu- ids die Einspritznadel (3) von einer Offen- in eine Schließposition bewegt und die Abgabe von Kraftstoff durch das Einspritzventil gesteuert wird.
10. Steuergerät, das nach einem der vorhergehenden Verfahren arbeitet.
EP03757703A 2002-10-22 2003-10-09 Verfahren zum aufladen eines piezoelektrischen aktors eines einspritzventils und steuergerät Expired - Lifetime EP1556603B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10249218 2002-10-22
DE10249218A DE10249218A1 (de) 2002-10-22 2002-10-22 Verfahren zum Aufladen eines piezoelektrischen Aktors eines Einpritzventils und Steuergerät
PCT/DE2003/003346 WO2004038203A1 (de) 2002-10-22 2003-10-09 Verfahren zum aufladen eines piezoelektrischen aktors eines einspritzventils und steuergerät

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1556603A1 true EP1556603A1 (de) 2005-07-27
EP1556603B1 EP1556603B1 (de) 2010-01-06

Family

ID=32114822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP03757703A Expired - Lifetime EP1556603B1 (de) 2002-10-22 2003-10-09 Verfahren zum aufladen eines piezoelektrischen aktors eines einspritzventils und steuergerät

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1556603B1 (de)
DE (2) DE10249218A1 (de)
WO (1) WO2004038203A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4363331B2 (ja) * 2005-01-17 2009-11-11 トヨタ自動車株式会社 燃料噴射システム
DE102007033469B4 (de) * 2007-07-18 2017-06-14 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Formung eines elektrischen Steuersignals für einen Einspritzimpuls
KR101427968B1 (ko) 2013-02-06 2014-08-08 현대자동차 주식회사 엔진의 제어방법
DE102024112533B3 (de) 2024-05-03 2024-12-05 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zur Steuerung eines Piezo-Einspritzinjektors

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19931238A1 (de) * 1999-07-07 2001-01-18 Siemens Ag Verfahren zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine
DE19945670B4 (de) * 1999-09-23 2006-01-12 Siemens Ag Verfahren zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine
EP1138904B1 (de) * 2000-04-01 2005-09-14 Robert Bosch GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Laden eines piezoelektrischen Elements
DE10017367B4 (de) * 2000-04-07 2006-12-28 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes
DE10158553A1 (de) * 2000-11-30 2002-06-13 Denso Corp Ansteuerschaltung für einen piezoelektrischen Aktuator und Kraftstoffeinspritzsystem

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2004038203A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004038203A1 (de) 2004-05-06
DE50312322D1 (de) 2010-02-25
DE10249218A1 (de) 2004-05-19
EP1556603B1 (de) 2010-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19640826B4 (de) Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung und Druckregelvorrichtung hierfür
DE19607070A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
DE102010016093A1 (de) Kraftstoffeinspritzerfassungsvorrichtung
DE19913477B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffzuführeinrichtung einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE102007062279B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102010022910B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils
EP1882841A2 (de) Verfahren zur Erkennung einer Voreinspritzung
DE19731201C2 (de) Verfahren zum Regeln des Kraftstoffdruckes in einem Kraftstoffspeicher
DE10360019A1 (de) Verfahren zum Steuern eines Ventils und Verfahren zum Steuern einer Pumpe-Düse-Vorrichtung mit einem Ventil
EP1556603B1 (de) Verfahren zum aufladen eines piezoelektrischen aktors eines einspritzventils und steuergerät
EP1567758B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines einspritzsystems einer brennkraftmaschine
DE10303573B4 (de) Verfahren, Computerprogramm, Speichermedium und Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug
WO2007104770A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum kalibrieren eines piezo-aktuators
DE10305525B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Adaption der Druckwellenkorrektur in einem Hochdruck-Einspritzsystem eines Kraftfahrzeuges im Fahrbetrieb
DE10140093A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines Magnetventils
DE102007009565A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung in einem Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE10321999A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Aktors
DE102005046933B4 (de) Verfahren zum Ansteuern eines piezobetätigten Einspritzventils
DE10331241B4 (de) Verfahren zum Injektormengenabgleich (IMA) bei Voreinspritzungen in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine
DE10026273C2 (de) Verfahren zur Zylindergleichstellung bei einer Verbrennungskraftmaschine
DE102010029840B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102005001499B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine
DE102007061946A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
DE102017219568A1 (de) Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffinjektors
DE102004063294B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Einspritzventils

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20050401

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): DE FR GB IT

17Q First examination report despatched

Effective date: 20051206

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR GB IT

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REF Corresponds to:

Ref document number: 50312322

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20100225

Kind code of ref document: P

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20101007

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20100106

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20101009

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20101009

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 13

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 14

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 15

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 16

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R084

Ref document number: 50312322

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R081

Ref document number: 50312322

Country of ref document: DE

Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20201021

Year of fee payment: 18

Ref country code: DE

Payment date: 20201031

Year of fee payment: 18

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R081

Ref document number: 50312322

Country of ref document: DE

Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, 30165 HANNOVER, DE

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 50312322

Country of ref document: DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20220503

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20211031