EP2100020A1 - Method for operating an injection valve - Google Patents

Method for operating an injection valve

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EP2100020A1
EP2100020A1 EP07822494A EP07822494A EP2100020A1 EP 2100020 A1 EP2100020 A1 EP 2100020A1 EP 07822494 A EP07822494 A EP 07822494A EP 07822494 A EP07822494 A EP 07822494A EP 2100020 A1 EP2100020 A1 EP 2100020A1
Authority
EP
European Patent Office
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actuator
voltage
injection valve
time
delta
Prior art date
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Application number
EP07822494A
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German (de)
French (fr)
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EP2100020B1 (en
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Hans-Peter Lehr
Erik Tonner
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2100020A1 publication Critical patent/EP2100020A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2100020B1 publication Critical patent/EP2100020B1/en
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    • 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
    • F02D2041/2051—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using voltage control

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an injection valve, in particular a fuel injection valve of an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein the injection valve has a piezoelectric actuator for driving a with the actuator, preferably hydraulically coupled valve needle.
  • Injectors and methods of this type are known and usually include presetting an actuator voltage to which the piezoelectric actuator is to be loaded or reloaded to move the valve needle of the injector to a desired position or to put the injector in a desired operating condition , Due to aging effects in particular of the piezoelectric actuator itself and the mechanical and hydraulic components contained in the injection valve, however, changes in the corresponding electrical or mechanical parameters of the injection valve result, so that, for example, the precise metering of an amount of fuel to be injected using the known methods in the long term not possible is.
  • an actuator stroke caused by the piezoelectric actuator is approximately proportional to a corresponding voltage swing of the actuator voltage, regardless of aging effects of the piezoelectric actuator or, for example, a temperature-related change in the electrical capacitance of the piezoelectric actuator.
  • the actuator of a further embodiment of the According to the method according to the invention can be reloaded in a predefinable recharging with a dependent of the voltage swing Umladestrom. This ensures that the same predefinable recharging time is required for each transshipment, while the Umladestrom required for reloading the actuator can be selected accordingly.
  • a multiplicity of possible movement profiles of the valve needle during the transfer from a first operating state to a second operating state can be advantageously set.
  • characteristic working or lifting positions of the valve needle can be regulated or even equalized among several injection valves.
  • Length which is less than the first length, shortened to transfer the injector from its closed state to its open state.
  • a reaction to the actuator exerts which increases the actuator voltage by a feedback voltage
  • the voltage swing is selected such that a desired feedback voltage results.
  • the reaction of the valve needle to the actuator is caused by the fact that the valve needle, after one end of the energization of the actuator, initially moves further toward the actuator and exerts a corresponding force on the actuator, which is essentially at rest after the energization end, which is the piezoelectric actuator Effect corresponding to the feedback voltage leads.
  • the specification according to the invention of the voltage lift used to open the injection valve allows a conclusion on the actuator stroke corresponding to the voltage swing and thus also on the path traveled by the valve needle during the opening process of the actuator Injector or while energizing the actuator.
  • the valve needle With a relatively large voltage swing used for discharging the actuator or for opening the injection valve, the valve needle has already covered a corresponding, relatively large path away from its valve seat on its Nadelhubanschlag during actuation of the actuator, so that they subsequently only a relatively small way must travel back to their Nadelhubanschlag and this causes a correspondingly relatively low feedback voltage.
  • the valve needle With a comparatively small selected voltage stroke for the opening process of the injection valve, the valve needle accordingly has a longer path up to its needle stroke stop after the end of the energization, so that a comparatively large reaction voltage also occurs. Due to the corresponding choice of the voltage stroke according to the invention, it is therefore advantageously possible to determine the remaining after the Bestromungsende path of the valve needle to her Nadelhubanschlag and thus the timing of impact of the valve needle on the Nadelhubanschlag, which, for example, over several operating cycles of the injector away or. even over the entire operating time a precise injection of fuel is feasible.
  • the inventive method can also be advantageously used to equalize the time of reaching the respective Nadelhubanzzis by the valve needles of a plurality of injectors to adjust their injection behavior or the injected through them fluid quantities to each other.
  • the voltage swing is selected such that the valve needle reaches the valve seat and / or a needle lift stop when the energization of the actuator is terminated.
  • the voltage swing for driving the actuator is selected so that an amount of the first time derivative of the actuator voltage is minimal between one end of the current supply of the actuator and a first change of sign of the first time derivative of the actuator voltage since the end of the energization of the actuator, the above described configuration in which the achievement of a valve seat or the Nadelhubanschlags takes place simultaneously with the end of the energization of the actuator, particularly precisely realized.
  • a recharging time which is required for the transfer of the injection valve from its open state to its closed state, regulated, whereby a precise maintenance of the recharging time ensured even with changing properties of the injection valve and the piezoelectric actuator is.
  • the recharging time of a further variant of the invention can be selected as a function of a desired closing time, within which the valve needle moves from an initial position to its valve seat.
  • the regulation of the voltage stroke according to the invention is preferably carried out for each operating cycle of the injection valve, so that a particularly high accuracy in the control is achieved. Also, the above-mentioned recharging time can be controlled according to the invention advantageously for each operating cycle of the injector.
  • the regulation of the feedback voltage and / or the regulation of the first time derivative of the actuator voltage between an end of the energization of the actuator and a first change of sign of the first time derivative of the actuator voltage since the end of the energization of the actuator and / or the control of the closing time is advantageously carried out in every n-th operating cycle of the injection valve, where n> 1, so that corresponding steps of the respective control method need not be performed in each operating cycle of the injector, which in particular resources of the control method exporting processing unit are spared, for example, in a the Injector controlling control unit is integrated.
  • the computer program may be stored, for example, on an electronic storage medium, wherein the storage medium in turn may be contained for example in the control unit.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of an embodiment of a
  • FIG. 2 a schematically shows a time profile of an actuator voltage of a piezoelectric actuator of the fuel injection valve from FIG. 1,
  • 3a shows a detailed representation of the time course of the first temporal
  • 3b shows a detailed representation of the time profile of the second time derivative of the actuator voltage of the piezoelectric actuator
  • FIG. 4a schematically shows a functional diagram of a controller structure for
  • FIG. 4b schematically shows a functional diagram of a controller structure for implementing a further embodiment of the method according to the invention
  • Figures 5a to 5c each further examples of a time course of
  • FIG. 6 schematically shows a functional diagram of a further controller structure of a third embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows an injection valve, designed as a fuel injection valve 10, of an internal combustion engine of a motor vehicle, which is provided with a piezoelectric actuator 12.
  • the piezoelectric actuator 12 is driven by a control device 20 as indicated in FIG. 1 by the arrow. Furthermore, the
  • Fuel injection valve 10 a valve needle 13 which can sit on a valve seat 14 a in the interior of the housing of the fuel injection valve 10.
  • a fully opened state of the fuel injection valve 10 is characterized in that the valve needle 13 is arranged on a needle stroke stop arranged in the region 14b and not shown, which prevents further movement of the valve needle 13 away from its valve seat 14a, ie towards the actuator 12 , If the valve needle 13 is seated on the valve seat 14a, the fuel injection valve 10 is closed. That is, the entire, in the figure of Figure 1 vertically extending, stroke, the valve needle 13 can cover is limited on the one hand by the valve seat 14a (closed position) and on the other hand by the Nadelhubanschlag in the area 14b (open position).
  • the transition from the closed to the open state is effected by means of the piezoelectric actuator 12.
  • a voltage referred to below as the actuator voltage U is applied to the actuator 12, which causes a change in length of a arranged in the actuator 12 piezo stack, which in turn is used to open or close the fuel injection valve 10.
  • the fuel injection valve 10 further includes a hydraulic coupler 15.
  • the hydraulic coupler 15 is disposed within the fuel injection valve 10 and has a coupler housing 16 in which two pistons 17, 18 are guided.
  • the piston 17 is connected to the actuator 12 and the piston 18 is connected to the valve needle 13.
  • a volume 19 is included, which accomplishes the transmission of the force exerted by the actuator 12 on the valve needle 13.
  • the coupler 15 is surrounded by pressurized fuel 11.
  • the volume 19 is also filled with fuel. Via the guide gaps between the two pistons 17, 18 and the coupler housing 16, the volume 19 can be adapted over a longer period of time to the respectively existing length of the actuator 12. For short-term changes in the length of the actuator 12, however, the volume 19 remains virtually unchanged and the change in the length of the actuator 12 is transmitted to the valve needle 13.
  • Figure 2a schematically shows the time course of the actuator voltage U for driving the piezoelectric actuator 12 of the injection valve 10 of Figure 1 again. As can be seen from FIG.
  • the actuator voltage U is lowered starting from the time e in the context of the method according to the invention starting from an output voltage U 0 by a voltage swing symbolized by the double arrow .DELTA.U to a corresponding target voltage U.sub.i, which can also be seen from FIG Time ti to the piezoelectric actuator 12 ( Figure 1) is applied.
  • energization of the actuator 12 which is not apparent from FIG. 2a, ie an application of the actuator 12 with a discharge current corresponding to the voltage swing .DELTA.U, is also set.
  • the valve needle 13 continues to move toward its needle stroke stop 14b located in the region of the coupler housing 16 and in this case exerts a corresponding force on the piezoelectric actuator 12.
  • This force is metrologically detected by the hereinafter also referred to as feedback voltage voltage .DELTA.U R , which is superimposed on the actual actuator voltage U of the actuator 12 and this changed.
  • the valve needle 13 has reached its Nadelhubanschlag 14b and thus assumed its rest position corresponding to a fully open state of the injection valve 10. Accordingly, the valve needle 13 now exerts no further pressure on the actuator 12, and it turns from the time X 2 which is also referred to as a plateau voltage substantially time constant voltage U p .
  • the piezoelectric actuator 12 is driven again, in particular charged by a corresponding charging current, so that up to the time t 5, the actuator voltage U increases again to the value of the output voltage U 0 .
  • the actuator 12 undergoes the length change already described above, which moves the valve needle 13 from its rest position on the Nadelhubanschlag 14b again to its valve seat 14a, whereby the closed position of the injector 10 and its closed operating state is characterized.
  • FIG. 2 b additionally shows a time-related characteristic of the actuator voltage U of the actuator 12 that is measured, comparable to the schematic illustration from FIG.
  • the reloading of the actuator 12 according to the invention by triggering with a predefinable voltage swing .DELTA.U (FIG. 2a) or a corresponding charge-reversal current I enables a particularly precise control of the valve needle 13 and thus, for example, a particularly precise metering of fuel through the injection valve 10.
  • a corresponding controller structure is shown schematically in FIG. 4a.
  • the first part of the Rl illustrated in Figure 4a controller receives as a desired size to be adjusted voltage swing .DELTA.U S0 n, in an unspecified subtractor together with the actually occurring voltage swing .DELTA.U
  • This control difference is fed to a function block 30, which may for example be formed as a characteristic or characteristic map and transforms the control difference into a discharge current I E , with which the piezoelectric actuator 12 is to be controlled in a subsequent control cycle to the control difference ⁇ U S oi ⁇ - .DELTA.U
  • the discharge current I E is supplied to a function block representing the injection valve 10, and the quantities of actuator voltage U and actuator current I resulting from the triggering with the discharge current I E , which are detected, for example, by the control unit 20 (FIG. 1), are also preferably one in the control unit 20 realized evaluation unit 25 supplied.
  • the evaluation unit 25 determines, on the one hand, the actual voltage deviation ⁇ U
  • a comparable voltage swing .DELTA.U can also be used, for example, to charge the actuator 12, in particular in order to shift the injection valve 10 from an open state to a closed state.
  • the controller Rl described above can be used.
  • the regulation according to the invention of the voltage swing .DELTA.U always ensures that a desired actuator stroke h is established, independently of aging effects of the piezoelectric actuator 12 and / or of the further components of the injection valve 10.
  • the inventive specification of the voltage .DELTA.U is - in addition to the defined transhipment of the actuator 12 - advantageously determines which way the valve needle 13, starting from its closed position on the valve seat 14a during the intended for discharging Bestromungszeit travels to ti ( Figure 2a).
  • this also fixes the remaining travel of the valve needle 13 as far as its needle stroke stop 14b, which it covers in time ti to t 2 .
  • a regulation of the opening time t 2 -towird by the inventive, also shown in Figure 4a additional control circuit R2 allows.
  • a target value ⁇ U RSO ⁇ is set, which determines the desired feedback voltage ⁇ U R and accordingly also influences the time difference t 2 -ti and thus also t 2 itself.
  • a corresponding control difference .DELTA.U Rs0 ⁇ is again - .DELTA.U RLST formed for the feedback voltage which is fed to a function block 31, and thereby transformed into a corresponding desired value for the invention to be adjusted voltage swing .DELTA.U ,
  • FIG. 3 a shows a time profile of the actuator voltage U for the actuator 12 in the time range between approximately t 1 and t 2 in FIG. 2 a .
  • the time designated in FIG. 3a by the reference symbol t B ⁇ indicates the end of a current supply to the actuator 12 and thus corresponds to the time indicated in FIG. 2 a by the reference symbol ti.
  • the Bestromungsende t BE sign change of the first time derivative U of the actuator voltage U is evaluated and as a feature for achieving the
  • a recharging time which is required for the transfer of the injection valve 10 from its open state into its closed state, is regulated.
  • the reloading time in question can be seen from Figure 2a as a time difference between the times t 3 and t 5 .
  • the inventive regulation of the recharging time allows a particularly precise closing of the injection valve 10 and can be advantageously implemented by the regulator structure shown in FIG. 4b.
  • the recharging time to be set, within which the injection valve 10 is to be transferred from its open state (time I 3 ) to its fully closed state (time t 5 ), is symbolized in FIG. 2a by the double arrow At 35S0H .
  • a corresponding desired value At 35S0N for this recharging time is supplied to the regulator R3 shown in FIG. 4b and, together with a corresponding actual quantity At 35ISt determined by the evaluation unit 25, is processed in a manner known per se to a corresponding control difference which is fed to a downstream functional block 32.
  • the function block 32 transforms the control difference into a charging current I L , with which the actuator 12 is to be charged during the recharging time t 5 - 1 3 in order to maintain the desired recharging time At 35S0N .
  • the actuator 12 At the end t 5 (FIG. 2 a ) of the recharging time, the actuator 12 is charged again to its output voltage U 0 and ready for a renewed operating cycle, ie for a subsequent discharge.
  • valve needle 13 during the recharging time t 5 - achieved h designated time - 1 3 but at an earlier point in time T I its valve seat 14a ( Figure 1), that is, the completely closed operating state of the injection valve 10 is already after a below T I as a closing time ,
  • the valve needle 13 likewise exerts an already above in connection with the opening operation or reaching the stroke stop 14b described feedback effect on the actuator 12, which is detected as a change of the first time derivative U, ie as a kink, the actuator voltage U.
  • a precise control of the actual closing time t ⁇ - h according to the invention is achieved in that a value corresponding to the desired closing time At 3450I i for the recharge time At 35S0H is specified. This is done by the regulator R4, likewise shown in FIG. 4b, whose corresponding control difference At 3450H ⁇ At 34ISt is transformed in a function block 33 into the corresponding setpoint At 3550H for the reloading time.
  • the regulator R 3 may also be active during each operating cycle of the injection valve 10, ie, during each charging process of the actuator 12, while the regulator R 4 may be active only in every n-th charging process of the actuator 12 is. This is particularly advantageous because the detection according to the invention of the time I 4 , to which the valve needle 13 meets its valve seat 14 a based on an evaluation of the second time derivative U of the actuator voltage U of the actuator 12 and accordingly requires a greater amount of computation than the processing of Sizes U, I used in controller R3.
  • R3 evaluation unit 25 As far as the time derivatives of the actuator voltage U are determined by the indicated within the controller Rl, R3 evaluation unit 25, such a determination takes place according to only every n operating cycles, although the calculation of further, required for the operation of the controller Rl, R3 sizes as described preferably takes place in each operating cycle.
  • FIG. 3b shows a detailed view of the time profile of the second time derivative U of the actuator voltage U of the actuator 12.
  • the evaluation unit 25 of the controller structure shown in FIG. 4b accordingly evaluates the second time derivative Ü, determines the closing time tsc hh eß (FIG. 3b) and, as shown in FIG. 4b, forms the quantity ⁇ t3 4 , st .
  • the evaluation of the actual closing time t SChh eß according to Figure 3b may alternatively be carried out by an analysis of the first time derivative of the actuator voltage U or equivalent, known in the art, measures.
  • FIGS. 5a and 5b illustrate further time courses of the actuator voltage U, as they can occur during the operation of the injection valve 10.
  • a particularly advantageous variant of the operating method according to the invention provides that the voltage swing .DELTA.U is selected so that the first time derivative U of the actuator voltage U or the amount thereof is minimal between an end t B ⁇ ( FIG. 3 a) of the energization of the actuator 12 and a first sign change t V zw (FIG. 3 a) of the first time derivative U of the actuator voltage U since the end t B ⁇ of the energization of the actuator 12.
  • the method according to the invention analyzes the first time derivative U of the actuator voltage U of the actuator 12 and minimizes these in the time range t V between t BE in question . to which the valve needle 13 strikes the valve seat 14a and the Nadelhubanschlag 14b.
  • the first time derivative of the actuator voltage U is determined, cf. the size U ⁇ st the regulator R5, R6 of FIG 6.
  • the value zero is used as reference value U soll determined, and a corresponding error signal is supplied to the function block 26 of the controller R6.
  • the function block 26 forms an average over the control difference of the last, for example, three previous operating cycles of the injection valve 10. This mean value is transformed by the downstream function block 35 into a desired value for a voltage deviation ⁇ U S0 n to be set according to the invention
  • Minimization of the first time derivative U of the actuator voltage U causes the end of a respective transfer operation.
  • Valve needle 13 the respective, their stroke limiting element 14a, 14b contacted.
  • a mean value formation of the relevant control difference can also be provided in the controllers R2 (FIG. 4a), R4 (FIG. 4b) in order to increase the stability of the respective controller.
  • the downstream controllers R1, R3 are preferably designed to operate faster than the higher-level controller R2, R4. This may be as already described above e.g. be achieved by an appropriate design of the cycle time for the higher-level controller R2, R4, which are preferably activated only every n-th operating cycle. In the sense of a particularly fast control by the downstream controllers Rl, R3, in this case also no averaging of the respective control difference is preferably provided.
  • the regulators R 1,..., R 4 can have any suitable characteristic for the above operating purposes, in particular a P (proportional) behavior and / or an I (integral) behavior being considered.
  • the inventive method allows by controlling the voltage .DELTA.U advantageously advantageous, for example, a precise constant holding the voltage .DELTA.U, so that the effects of temperature-induced changes in the properties of the actuator 12, resulting for example during operation, reduced to a fuel quantity actually injected or completely compensated , That is, by the inventive control of the voltage .DELTA.U to a predetermined, preferably constant, value can be achieved in conjunction with a certain corresponding discharge advantageously a temperature compensation of Einspritz attachenschaften the fuel injection valve 10 and thus the injected fuel quantity. Changes in the temperature of the actuator 12, such as a change in its electrical capacity, also affect the recharging time At 35S0N . Again, the inventive control of the recharge time At 35S0N for realizing a temperature compensation, ie, for example, to keep constant a predetermined recharge time At 35S0N .
  • the use according to the invention of the voltage swing and the recharging time as a control variable also advantageously avoids the need for direct regulation of the corresponding currents I E , I L , which is disadvantageous due to a usually relatively low accuracy in the metrological detection of the currents.
  • the quantities required for the control according to the invention actuator voltage U and time t can be detected very precisely contrast and allow a correspondingly precise control.

Abstract

The invention relates to a method for operating an injection valve (10), in particular, a fuel injection valve on an internal combustion engine of a motor vehicle, the injection valve (10) comprising a piezoelectric actuator (12) for operating a valve needle (13), coupled to the actuator (12) preferably by hydraulic means. According to the invention, starting from an output voltage (U0) corresponding to a first operating state for the injection valve (10), the actuator (12) is recharged i.e. charged or discharged, to a target voltage (U1) corresponding to a second operating state of the injection valve (10), over a given voltage difference (ΔU).

Description

Beschreibung description
Titeltitle
Verfahren zum Betreiben eines EinspritzventilsMethod for operating an injection valve
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils, insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei das Einspritzventil einen piezoelektrischen Aktor zum Antrieb einer mit dem Aktor, vorzugsweise hydraulisch, gekoppelten Ventilnadel aufweist.The invention relates to a method for operating an injection valve, in particular a fuel injection valve of an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein the injection valve has a piezoelectric actuator for driving a with the actuator, preferably hydraulically coupled valve needle.
Einspritzventile und Verfahren dieser Art sind bekannt und umfassen üblicherweise das Vorgeben einer Aktorspannung, auf die der piezoelektrische Aktor auf- bzw. umgeladen werden soll, um die Ventilnadel des Einspritzventils an eine gewünschte Position zu bewegen bzw. um das Einspritzventil in einen gewünschten Betriebszustand zu versetzen. Aufgrund von Alterungseffekten insbesondere des piezoelektrischen Aktors selbst sowie der in dem Einspritzventil enthaltenen mechanischen und hydraulischen Komponenten ergeben sich jedoch Veränderungen der entsprechenden elektrischen bzw. mechanischen Parameter des Einspritzventils, so dass z.B. das präzise Zumessen einer einzuspritzenden Kraftstoffmenge unter Verwendung der bekannten Verfahren auf Dauer nicht möglich ist. Neben diesen Alterungseffekten bewirken insbesondere auch Temperaturschwankungen im Bereich des Einspritzventils eine Änderung der elektrischen Kapazität des piezoelektrischen Aktors, was zu weiteren Ungenauigkeiten bei der Zumessung von Kraftstoff oder sonstiger Fluids durch das Einspritzventil oder generell bei der Positionierung des Aktors führt. Darüber hinaus führen Stückstreuungen zwischen verschiedenen Einspritzventilen, die beispielsweise alle unterschiedlichen Zylindern einer bestimmten Brennkraftmaschine zugeordnet sind, zu zylinderindividuellen Abweichungen bei der Kraftstoffeinspritzung, die ebenfalls unerwünscht sind.Injectors and methods of this type are known and usually include presetting an actuator voltage to which the piezoelectric actuator is to be loaded or reloaded to move the valve needle of the injector to a desired position or to put the injector in a desired operating condition , Due to aging effects in particular of the piezoelectric actuator itself and the mechanical and hydraulic components contained in the injection valve, however, changes in the corresponding electrical or mechanical parameters of the injection valve result, so that, for example, the precise metering of an amount of fuel to be injected using the known methods in the long term not possible is. In addition to these aging effects, in particular, temperature fluctuations in the region of the injection valve cause a change in the electrical capacity of the piezoelectric actuator, which leads to further inaccuracies in the metering of fuel or other fluids through the injection valve or generally in the positioning of the actuator. In addition, lead piece scatters between different injection valves, which are assigned, for example, all the different cylinders of a particular internal combustion engine, to cylinder-individual deviations in the fuel injection, which also are undesirable.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine gesteigerte Präzision bei der Zumessung eines einzuspritzenden Fluids auch über einen längeren Zeitraum hinweg und zumindest eine teilweise Kompensation von alterungsbedingten Veränderungen des Einspritzventils gegeben ist.Accordingly, it is an object of the present invention to improve a method of the type mentioned in that increased precision in the metering of a fluid to be injected over a longer period of time and at least a partial compensation of aging-related changes of the injection valve is given.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Aktor ausgehend von einer einem ersten Betriebszustand des Einspritzventils entsprechenden Ausgangsspannung um einen vorgebbaren Spannungshub auf eine einem zweiten Betriebszustand des Einspritzventils entsprechende Zielspannung umgeladen, d. h. aufgeladen oder entladen, wird.This object is achieved in a method of the type mentioned in the present invention that the actuator, starting from a first operating state of the injector corresponding output voltage by a predetermined voltage swing reloaded to a second operating state of the injector corresponding target voltage, d. H. charged or discharged, will.
Im Gegensatz zu der herkömmlichen Ansteuerung piezoelektrischer Aktoren von Einspritzventilen, bei der ein einzustellender absoluter Spannungswert fest vorgegeben wird, ermöglicht die erfindungsgemäße Berücksichtigung des Spannungshubs, d. h. der Spannungsdifferenz zwischen einer Ausgangsspannung und der Zielspannung für den Aktor eine besonders präzise Einstellung eines gewünschten Betriebszustands des Einspritzventils insbesondere auch bei sich ändernden Eigenschaften des Einspritzventils bzw. dessen Komponenten. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass ein von dem piezoelektrischen Aktor bewirkter Aktorhub näherungsweise proportional zu einem entsprechenden Spannungshub der Aktorspannung ist, unabhängig von Alterungseffekten des piezoelektrischen Aktors oder beispielsweise einer temperaturbedingten Änderung der elektrischen Kapazität des piezoelektrischen Aktors. Durch eine entsprechende Regelung des einem gewünschten Betriebszustand entsprechenden Spannungshubs kann demgemäß eine besonders präziseIn contrast to the conventional control of piezoelectric actuators of injection valves, in which an absolute voltage value to be set is fixed, the inventive consideration of the voltage swing, d. H. the voltage difference between an output voltage and the target voltage for the actuator a particularly precise adjustment of a desired operating state of the injector, especially with changing properties of the injector or its components. According to the invention, it has been recognized that an actuator stroke caused by the piezoelectric actuator is approximately proportional to a corresponding voltage swing of the actuator voltage, regardless of aging effects of the piezoelectric actuator or, for example, a temperature-related change in the electrical capacitance of the piezoelectric actuator. By a corresponding regulation of the voltage level corresponding to a desired operating state, accordingly, a particularly precise
Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors und damit ein präzises Erreichen des gewünschten Betriebszustands für das Einspritzventil erfolgen.Actuation of the piezoelectric actuator and thus a precise achievement of the desired operating state for the injection valve.
Besonders vorteilhaft kann der Aktor einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zufolge in einer vorgebbaren Umladezeit mit einem von dem Spannungshub abhängigen Umladestrom umgeladen werden. Dadurch ist sichergestellt, dass für jeden Umladevorgang dieselbe vorgebbare Umladezeit benötigt wird, während der zum Umladen des Aktors erforderliche Umladestrom entsprechend gewählt werden kann. Durch eine Variation des Umladestroms während des Umladevorgangs kann ferner vorteilhaft eine Vielzahl von möglichen Bewegungsprofilen der Ventilnadel bei der Überführung von einem ersten Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand eingestellt werden. Beispielsweise können hiermit auch charakteristische Arbeits- bzw. Hubpositionen der Ventilnadel eingeregelt oder sogar unter mehreren Einspritzventilen gleichgestellt werden.Particularly advantageous, the actuator of a further embodiment of the According to the method according to the invention can be reloaded in a predefinable recharging with a dependent of the voltage swing Umladestrom. This ensures that the same predefinable recharging time is required for each transshipment, while the Umladestrom required for reloading the actuator can be selected accordingly. By varying the recharging current during the reloading operation, a multiplicity of possible movement profiles of the valve needle during the transfer from a first operating state to a second operating state can be advantageously set. For example, hereby also characteristic working or lifting positions of the valve needle can be regulated or even equalized among several injection valves.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Ventilnadel in dem ersten Betriebszustand so auf einem Ventilsitz ruht, dass das Einspritzventil geschlossen ist, und bei der der Aktor bei der Ausgangsspannung eine erste Länge aufweist, ist vorgesehen, dass der Aktor um den vorgebbaren Spannungshub auf die Zielspannung entladen wird, wobei er sich auf eine zweiteIn a further embodiment of the method according to the invention, in which the valve needle rests on a valve seat in the first operating state, that the injection valve is closed, and in which the actuator at the output voltage has a first length, it is provided that the actuator to the predeterminable Voltage swing is discharged to the target voltage, whereby he is on a second
Länge, die kleiner ist als die erste Länge, verkürzt, um das Einspritzventil von seinem geschlossenen Zustand in seinen geöffneten Zustand zu überführen.Length which is less than the first length, shortened to transfer the injector from its closed state to its open state.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensvariante, bei der die Ventilnadel während des Öffnens des Einspritzventils und vor dem Erreichen eines Nadelhubanschlags, der einem vollständig geöffneten Zustand des Einspritzventils entspricht, eine Rückwirkung auf den Aktor ausübt, die die Aktorspannung um eine Rückwirkungsspannung erhöht, ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Spannungshub so gewählt wird, dass sich eine gewünschte Rückwirkungsspannung ergibt. Die Rückwirkung der Ventilnadel auf den Aktor wird dadurch verursacht, dass sich die Ventilnadel auch nach einem Ende der Bestromung des Aktors zunächst weiter auf den Aktor zu bewegt und eine entsprechende Kraft auf den - nach dem Bestromungsende im wesentlichen ruhenden - Aktor ausübt, die dem piezoelektrischen Effekt entsprechend zu der Rückwirkungsspannung führt. Die erfindungsgemäße Vorgabe des zur Öffnung des Einspritzventils verwendeten Spannungshubs ermöglicht einen Rückschluss auf den dem Spannungshub entsprechenden Aktorhub und somit auch auf den von der Ventilnadel zurückgelegten Weg während des Öffnungsvorgangs des Einspritzventils bzw. während des Bestromens des Aktors. Bei einem verhältnismäßig großen zum Entladen des Aktors bzw. zum Öffnen des Einspritzventils verwendeten Spannungshub hat die Ventilnadel bereits während der Ansteuerung des Aktors einen entsprechenden, verhältnismäßigen großen Weg weg von ihrem Ventilsitz auf ihren Nadelhubanschlag zurückgelegt, so dass sie nachfolgend nur noch einen verhältnismäßig geringen Weg bis zu ihrem Nadelhubanschlag zurücklegen muss und hierbei eine dementsprechend verhältnismäßig geringe Rückwirkungsspannung bewirkt. Bei einem vergleichsweise klein gewählten Spannungshub für den Öffnungsvorgang des Einspritzventils ergibt sich dementsprechend für die Ventilnadel ein größerer Weg bis zu ihrem Nadelhubanschlag nach dem Bestromungsende, so dass auch eine vergleichsweise große Rückwirkungsspannung auftritt. Durch die erfindungsgemäße entsprechende Wahl des Spannungshubs ist es demnach vorteilhaft möglich, den nach dem Bestromungsende verbleibenden Weg der Ventilnadel bis zu ihrem Nadelhubanschlag und damit auch den Zeitpunkt des Auftreffens der Ventilnadel auf den Nadelhubanschlag festzulegen, wodurch beispielsweise auch über mehrere Betriebszyklen des Einspritzventils hinweg bzw. sogar über die gesamte Betriebsdauer eine präzise Einspritzung von Kraftstoff realisierbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner vorteilhaft dazu verwendet werden, den Zeitpunkt des Erreichens des jeweiligen Nadelhubanschlags durch die Ventilnadeln mehrerer Einspritzventile gleichzustellen, um deren Einspritzverhalten bzw. die durch sie eingespritzten Fluidmengen einander anzugleichen.In a further variant of the invention, in which the valve needle during the opening of the injection valve and before reaching a Nadelhubanschlags corresponding to a fully open state of the injection valve, a reaction to the actuator exerts, which increases the actuator voltage by a feedback voltage, is advantageously provided that the voltage swing is selected such that a desired feedback voltage results. The reaction of the valve needle to the actuator is caused by the fact that the valve needle, after one end of the energization of the actuator, initially moves further toward the actuator and exerts a corresponding force on the actuator, which is essentially at rest after the energization end, which is the piezoelectric actuator Effect corresponding to the feedback voltage leads. The specification according to the invention of the voltage lift used to open the injection valve allows a conclusion on the actuator stroke corresponding to the voltage swing and thus also on the path traveled by the valve needle during the opening process of the actuator Injector or while energizing the actuator. With a relatively large voltage swing used for discharging the actuator or for opening the injection valve, the valve needle has already covered a corresponding, relatively large path away from its valve seat on its Nadelhubanschlag during actuation of the actuator, so that they subsequently only a relatively small way must travel back to their Nadelhubanschlag and this causes a correspondingly relatively low feedback voltage. With a comparatively small selected voltage stroke for the opening process of the injection valve, the valve needle accordingly has a longer path up to its needle stroke stop after the end of the energization, so that a comparatively large reaction voltage also occurs. Due to the corresponding choice of the voltage stroke according to the invention, it is therefore advantageously possible to determine the remaining after the Bestromungsende path of the valve needle to her Nadelhubanschlag and thus the timing of impact of the valve needle on the Nadelhubanschlag, which, for example, over several operating cycles of the injector away or. even over the entire operating time a precise injection of fuel is feasible. The inventive method can also be advantageously used to equalize the time of reaching the respective Nadelhubanschlags by the valve needles of a plurality of injectors to adjust their injection behavior or the injected through them fluid quantities to each other.
Durch die entsprechende Auswahl der Rückwirkungsspannung und der Vorgabe eines entsprechenden Spannungshubs ist es vorteilhaft beispielsweise möglich, eine vorgebbare Zeit für den gesamten Öffnungsvorgang des Einspritzventils vorzugeben.By appropriate selection of the feedback voltage and the specification of a corresponding voltage stroke, it is advantageously possible, for example, to specify a predeterminable time for the entire opening process of the injection valve.
Bei einer weiteren, ganz besonders vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Spannungshub so gewählt ist, dass die Ventilnadel den Ventilsitz und/oder einen/den Nadelhubanschlag erreicht, wenn die Bestromung des Aktors beendet wird. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass bei einer derartigen Konfiguration keine wesentliche Rückwirkung der Ventilnadel auf den Aktor eintritt, so dass beispielsweise die vorstehend beschriebenen Auswirkungen der Rückwirkungsspannung vorteilhaft nicht betrachten werden müssen, wodurch sich eine weitere Steigerung der Präzision bei der Ansteuerung des Aktors ergibt. Insbesondere ergibt sich bei verschwindender Rückwirkungsspannung auch ein größerer, zur Ansteuerung des Aktors verwendbarer Spannungsbereich, d.h. ein größerer effektiv nutzbarer Spannungshub.In a further, particularly advantageous variant of the method according to the invention, it is provided that the voltage swing is selected such that the valve needle reaches the valve seat and / or a needle lift stop when the energization of the actuator is terminated. According to the invention, it has been recognized that, in such a configuration, there is no significant reaction of the valve needle to the actuator, so that, for example, the above-described effects of the feedback voltage do not have to be considered advantageous, as a result further increase the precision in the control of the actuator results. In particular, when the feedback voltage disappears, a larger voltage range which can be used to control the actuator, ie a larger effective voltage swing, also results.
Wenn der Spannungshub zur Ansteuerung des Aktors so gewählt ist, dass ein Betrag der ersten zeitlichen Ableitung der Aktorspannung minimal wird zwischen einem Ende der Bestromung des Aktors und einem ersten Vorzeichenwechsel der ersten zeitlichen Ableitung der Aktorspannung seit dem Ende der Bestromung des Aktors, ist die vorstehend beschriebene Konfiguration, bei der die Erreichung eines Ventilsitzes bzw. des Nadelhubanschlags gleichzeitig mit dem Ende der Bestromung des Aktors erfolgt, besonders präzise realisierbar.If the voltage swing for driving the actuator is selected so that an amount of the first time derivative of the actuator voltage is minimal between one end of the current supply of the actuator and a first change of sign of the first time derivative of the actuator voltage since the end of the energization of the actuator, the above described configuration in which the achievement of a valve seat or the Nadelhubanschlags takes place simultaneously with the end of the energization of the actuator, particularly precisely realized.
Bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Umladezeit, die für das Überführen des Einspritzventils von seinem geöffneten Zustand in seinen geschlossenen Zustand erforderlich ist, geregelt, wodurch eine präzise Einhaltung der Umladezeit auch bei sich ändernden Eigenschaften des Einspritzventils bzw. des piezoelektrischen Aktors sichergestellt ist.In a further advantageous variant of the method according to the invention, a recharging time, which is required for the transfer of the injection valve from its open state to its closed state, regulated, whereby a precise maintenance of the recharging time ensured even with changing properties of the injection valve and the piezoelectric actuator is.
Besonders vorteilhaft kann die Umladezeit einer weiteren Erfindungsvariante zufolge in Abhängigkeit einer gewünschten Schließzeit gewählt werden, innerhalb der sich die Ventilnadel von einer Ausgangsposition auf ihren Ventilsitz zu bewegt.Particularly advantageously, the recharging time of a further variant of the invention can be selected as a function of a desired closing time, within which the valve needle moves from an initial position to its valve seat.
Die erfindungsgemäße Regelung des Spannungshubs wird vorzugsweise für jeden Betriebszyklus des Einspritzventils vorgenommen, so dass eine besonders hohe Genauigkeit bei der Regelung erzielt wird. Auch die vorstehend erwähnte Umladezeit kann erfindungsgemäß vorteilhaft für jeden Betriebszyklus des Einspritzventils geregelt werden.The regulation of the voltage stroke according to the invention is preferably carried out for each operating cycle of the injection valve, so that a particularly high accuracy in the control is achieved. Also, the above-mentioned recharging time can be controlled according to the invention advantageously for each operating cycle of the injector.
Die Regelung der Rückwirkungsspannung und/oder die Regelung der ersten zeitlichen Ableitung der Aktorspannung zwischen einem Ende der Bestromung des Aktors und einem ersten Vorzeichenwechsel der ersten zeitlichen Ableitung der Aktorspannung seit dem Ende der Bestromung des Aktors und/oder die Regelung der Schließzeit erfolgt erfindungsgemäß vorteilhaft in jedem n-ten Betriebszyklus des Einspritzventils, wobei n > 1, so dass entsprechende Schritte der betreffenden Regelungsverfahren nicht in jedem Betriebszyklus des Einspritzventils ausgeführt werden müssen, wodurch insbesondere Ressourcen einer das Regelungsverfahren ausführenden Recheneinheit geschont werden, die beispielsweise in einem das Einspritzventil steuernden Steuergerät integriert ist.The regulation of the feedback voltage and / or the regulation of the first time derivative of the actuator voltage between an end of the energization of the actuator and a first change of sign of the first time derivative of the actuator voltage since the end of the energization of the actuator and / or the control of the closing time According to the invention is advantageously carried out in every n-th operating cycle of the injection valve, where n> 1, so that corresponding steps of the respective control method need not be performed in each operating cycle of the injector, which in particular resources of the control method exporting processing unit are spared, for example, in a the Injector controlling control unit is integrated.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms, das auf einem Computer beziehungsweise einer Recheneinheit eines Steuergeräts ablauffähig und zur Ausführung des Verfahrens geeignet ist. Das Computerprogramm kann beispielsweise auf einem elektronischen Speichermedium abgespeichert sein, wobei das Speichermedium seinerseits zum Beispiel in dem Steuergerät enthalten sein kann.Of particular importance is the realization of the method according to the invention in the form of a computer program executable on a computer or a computer unit of a control unit and suitable for carrying out the method. The computer program may be stored, for example, on an electronic storage medium, wherein the storage medium in turn may be contained for example in the control unit.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Dabei können die in denFurther advantages, features and details will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, various embodiments of the invention are shown. It can in the
Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Claims and features mentioned in the description in each case be essential to the invention individually or in any combination.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einesFigure 1 is a schematic sectional view of an embodiment of a
Kraftstoffeinspritzventils zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,Fuel injection valve for carrying out the method according to the invention,
Figur 2a schematisch einen zeitlichen Verlauf einer Aktorspannung eines piezoelektrischen Aktors des Kraftstoffeinspritzventils aus Figur 1,FIG. 2 a schematically shows a time profile of an actuator voltage of a piezoelectric actuator of the fuel injection valve from FIG. 1,
Figur 2b einen zeitlichen Verlauf der Aktorspannung des piezoelektrischen Aktors zusammen mit einem zeitlichen Verlauf des Ansteuerstroms des piezoelektrischen Aktors und eines entsprechenden Aktorhubs,2b shows a time profile of the actuator voltage of the piezoelectric actuator together with a time profile of the drive current of piezoelectric actuator and a corresponding actuator stroke,
Figur 3a eine Detaildarstellung des zeitlichen Verlaufs der ersten zeitlichen3a shows a detailed representation of the time course of the first temporal
Ableitung der Aktorspannung des piezoelektrischen Aktors,Derivation of the actuator voltage of the piezoelectric actuator,
Figur 3b eine Detaildarstellung des zeitlichen Verlaufs der zweiten zeitlichen Ableitung der Aktorspannung des piezoelektrischen Aktors,3b shows a detailed representation of the time profile of the second time derivative of the actuator voltage of the piezoelectric actuator,
Figur 4a schematisch ein Funktionsdiagramm einer Reglerstruktur zurFIG. 4a schematically shows a functional diagram of a controller structure for
Implementierung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,Implementation of a first embodiment of the method according to the invention,
Figur 4b schematisch ein Funktionsdiagramm einer Reglerstruktur zur Implementierung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,FIG. 4b schematically shows a functional diagram of a controller structure for implementing a further embodiment of the method according to the invention,
Figur 5a bis 5c jeweils weitere Beispiele für einen zeitlichen Verlauf derFigures 5a to 5c each further examples of a time course of
Aktorspannung des piezoelektrischen Aktors, undActuator voltage of the piezoelectric actuator, and
Figur 6 schematisch ein Funktionsdiagramm einer weiteren Reglerstruktur einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.FIG. 6 schematically shows a functional diagram of a further controller structure of a third embodiment of the method according to the invention.
Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention
In der Figur 1 ist ein als Kraftstoffeinspritzventil 10 ausgebildetes Einspritzventil einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt, das mit einem piezoelektrischen Aktor 12 versehen ist. Der piezoelektrische Aktor 12 wird wie in Figur 1 durch den Pfeil angedeutet von einem Steuergerät 20 angesteuert. Weiterhin weist dasFIG. 1 shows an injection valve, designed as a fuel injection valve 10, of an internal combustion engine of a motor vehicle, which is provided with a piezoelectric actuator 12. The piezoelectric actuator 12 is driven by a control device 20 as indicated in FIG. 1 by the arrow. Furthermore, the
Kraftstoffeinspritzventil 10 eine Ventilnadel 13 auf, die auf einem Ventilsitz 14a im Inneren des Gehäuses des Kraftstoffeinspritzventils 10 aufsitzen kann.Fuel injection valve 10, a valve needle 13 which can sit on a valve seat 14 a in the interior of the housing of the fuel injection valve 10.
Ist die Ventilnadel 13 von dem Ventilsitz 14a abgehoben, so ist das Kraftstoffeinspritzventil 10 geöffnet und es wird Kraftstoff eingespritzt. Dieser Zustand ist in der Figur 1 dargestellt. Ein vollständig geöffneter Zustand des Kraftstoffeinspritzventils 10 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel 13 an einem in dem Bereich 14b angeordneten und nicht näher dargestellten Nadelhubanschlag anliegt, der eine weitere Bewegung der Ventilnadel 13 weg von ihrem Ventilsitz 14a, d.h. auf den Aktor 12 zu, verhindert. Sitzt die Ventilnadel 13 auf dem Ventilsitz 14a auf, so ist das Kraftstoffeinspritzventil 10 geschlossen. D.h., der gesamte, bei der Abbildung nach Figur 1 vertikal verlaufende, Hubweg, den die Ventilnadel 13 zurücklegen kann, ist einerseits durch den Ventilsitz 14a (Schließposition) und andererseits durch den Nadelhubanschlag in dem Bereich 14b (Öffnungsposition) begrenzt.When the valve needle 13 is lifted from the valve seat 14a, the fuel injection valve 10 is opened and fuel is injected. This condition is shown in the figure 1. A fully opened state of the fuel injection valve 10 is characterized in that the valve needle 13 is arranged on a needle stroke stop arranged in the region 14b and not shown, which prevents further movement of the valve needle 13 away from its valve seat 14a, ie towards the actuator 12 , If the valve needle 13 is seated on the valve seat 14a, the fuel injection valve 10 is closed. That is, the entire, in the figure of Figure 1 vertically extending, stroke, the valve needle 13 can cover is limited on the one hand by the valve seat 14a (closed position) and on the other hand by the Nadelhubanschlag in the area 14b (open position).
Der Übergang von dem geschlossenen in den geöffneten Zustand wird mithilfe des piezoelektrischen Aktors 12 bewirkt. Hierzu wird eine nachfolgend auch als Aktorspannung U bezeichnete elektrische Spannung an den Aktor 12 angelegt, die eine Längenänderung eines in dem Aktor 12 angeordneten Piezostapels hervorruft, welche ihrerseits zum Öffnen beziehungsweise Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 10 ausgenutzt wird.The transition from the closed to the open state is effected by means of the piezoelectric actuator 12. For this purpose, a voltage referred to below as the actuator voltage U is applied to the actuator 12, which causes a change in length of a arranged in the actuator 12 piezo stack, which in turn is used to open or close the fuel injection valve 10.
Das Kraftstoffeinspritzventil 10 weist ferner einen hydraulischen Koppler 15 auf. Der hydraulische Koppler 15 ist innerhalb des Kraftstoffeinspritzventils 10 angeordnet und weist ein Kopplergehäuse 16 auf, in dem zwei Kolben 17, 18 geführt sind. Der Kolben 17 ist mit dem Aktor 12 und der Kolben 18 ist mit der Ventilnadel 13 verbunden. Zwischen den beiden Kolben 17, 18 ist ein Volumen 19 eingeschlossen, das die Übertragung der von dem Aktor 12 ausgeübten Kraft auf die Ventilnadel 13 bewerkstelligt.The fuel injection valve 10 further includes a hydraulic coupler 15. The hydraulic coupler 15 is disposed within the fuel injection valve 10 and has a coupler housing 16 in which two pistons 17, 18 are guided. The piston 17 is connected to the actuator 12 and the piston 18 is connected to the valve needle 13. Between the two pistons 17, 18, a volume 19 is included, which accomplishes the transmission of the force exerted by the actuator 12 on the valve needle 13.
Der Koppler 15 ist von unter Druck stehendem Kraftstoff 11 umgeben. Das Volumen 19 ist ebenfalls mit Kraftstoff gefüllt. Über die Führungsspalte zwischen den beiden Kolben 17, 18 und dem Kopplergehäuse 16 kann sich das Volumen 19 über einen längeren Zeitraum hinweg an die jeweils vorhandene Länge des Aktors 12 anpassen. Bei kurzzeitigen Änderungen der Länge des Aktors 12 bleibt das Volumen 19 jedoch nahezu unverändert und die Änderung der Länge des Aktors 12 wird auf die Ventilnadel 13 übertragen. Figur 2a gibt schematisch den zeitlichen Verlauf der Aktorspannung U zur Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 12 des Einspritzventils 10 aus Figur 1 wieder. Wie aus Figur 2a ersichtlich, wird die Aktorspannung U ab dem Zeitpunkt e im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgehend von einer Ausgangsspannung U0 um einen durch den Doppelpfeil ΔU symbolisierten Spannungshub auf eine entsprechende Zielspannung Ui abgesenkt, die wie ebenfalls aus Figur 2a ersichtlich, zu dem Zeitpunkt ti an dem piezoelektrischen Aktor 12 (Figur 1) anliegt. Zu dem Zeitpunkt ti wird auch eine nicht aus Figur 2a ersichtliche Bestromung des Aktors 12, d. h. eine Beaufschlagung des Aktors 12 mit einem dem Spannungshub ΔU entsprechenden Entladestrom eingestellt. Allerdings bewegt sich zu diesem Zeitpunkt ti die Ventilnadel 13 weiter auf ihren im Bereich des Kopplergehäuses 16 befindlichen Nadelhubanschlag 14b zu und übt hierbei eine entsprechende Kraft auf den piezoelektrischen Aktor 12 aus. Diese Kraft ist messtechnisch durch die nachfolgend auch als Rückwirkungsspannung bezeichnete Spannung ΔUR erfassbar, die sich der eigentlichen Aktorspannung U des Aktors 12 überlagert und diese damit verändert. Zu dem in Figur 2a dargestellten Zeitpunkt X2 hat die Ventilnadel 13 ihren Nadelhubanschlag 14b erreicht und damit ihre Ruhelage eingenommen, die einem vollständig geöffneten Zustand des Einspritzventils 10 entspricht. Dementsprechend übt die Ventilnadel 13 nun keinen weiteren Druck auf den Aktor 12 aus, und es stellt sich ab dem Zeitpunkt X2 die auch als Plateauspannung bezeichnete im Wesentlichen zeitlich konstante Spannung Up ein.The coupler 15 is surrounded by pressurized fuel 11. The volume 19 is also filled with fuel. Via the guide gaps between the two pistons 17, 18 and the coupler housing 16, the volume 19 can be adapted over a longer period of time to the respectively existing length of the actuator 12. For short-term changes in the length of the actuator 12, however, the volume 19 remains virtually unchanged and the change in the length of the actuator 12 is transmitted to the valve needle 13. Figure 2a schematically shows the time course of the actuator voltage U for driving the piezoelectric actuator 12 of the injection valve 10 of Figure 1 again. As can be seen from FIG. 2 a, the actuator voltage U is lowered starting from the time e in the context of the method according to the invention starting from an output voltage U 0 by a voltage swing symbolized by the double arrow .DELTA.U to a corresponding target voltage U.sub.i, which can also be seen from FIG Time ti to the piezoelectric actuator 12 (Figure 1) is applied. At the time ti, energization of the actuator 12, which is not apparent from FIG. 2a, ie an application of the actuator 12 with a discharge current corresponding to the voltage swing .DELTA.U, is also set. However, at this time ti, the valve needle 13 continues to move toward its needle stroke stop 14b located in the region of the coupler housing 16 and in this case exerts a corresponding force on the piezoelectric actuator 12. This force is metrologically detected by the hereinafter also referred to as feedback voltage voltage .DELTA.U R , which is superimposed on the actual actuator voltage U of the actuator 12 and this changed. At the time X 2 shown in Figure 2a, the valve needle 13 has reached its Nadelhubanschlag 14b and thus assumed its rest position corresponding to a fully open state of the injection valve 10. Accordingly, the valve needle 13 now exerts no further pressure on the actuator 12, and it turns from the time X 2 which is also referred to as a plateau voltage substantially time constant voltage U p .
Ab einem darauffolgenden Zeitpunkt t3 wird der piezoelektrische Aktor 12 erneut angesteuert, insbesondere durch einen entsprechenden Ladestrom aufgeladen, so dass sich bis hin zu dem Zeitpunkt t5 die Aktorspannung U wieder auf den Wert der Ausgangsspannung U0 vergrößert. Während des Aufladens erfährt der Aktor 12 die vorstehend bereits beschriebene Längenänderung, die die Ventilnadel 13 aus ihrer Ruhelage an dem Nadelhubanschlag 14b wiederum auf ihren Ventilsitz 14a zu bewegt, wodurch die Schließposition des Einspritzventils 10 bzw. dessen geschlossener Betriebszustand gekennzeichnet ist. Nach dem Aufladen, d.h. ab dem Zeitpunkt t5 ist das Einspritzventil für einen neuen Betriebszyklus bereit. Figur 2b zeigt ergänzend einen messtechnisch erfassten, zu der schematischen Darstellung aus Figur 2a vergleichbaren, Zeitverlauf der Aktorspannung U des Aktors 12 zusammen mit einem zeitlichen Verlauf des Lade-/Entladestroms I, mit dem der Aktor 12 während der Intervalle (to; ti) bzw. fe; t5) (Figur 1) beaufschlagt wird. Ein Hubverlauf h, d. h. der von der Ventilnadel 13 tatsächlich zurückgelegte Weg, ist aus Figur 2b ebenfalls ersichtlich.From a subsequent time t 3 , the piezoelectric actuator 12 is driven again, in particular charged by a corresponding charging current, so that up to the time t 5, the actuator voltage U increases again to the value of the output voltage U 0 . During charging, the actuator 12 undergoes the length change already described above, which moves the valve needle 13 from its rest position on the Nadelhubanschlag 14b again to its valve seat 14a, whereby the closed position of the injector 10 and its closed operating state is characterized. After charging, ie from time t 5 , the injection valve is ready for a new operating cycle. FIG. 2 b additionally shows a time-related characteristic of the actuator voltage U of the actuator 12 that is measured, comparable to the schematic illustration from FIG. 2 a, together with a time profile of the charge / discharge current I, with which the actuator 12 during the intervals (to; ti) resp fe; t 5 ) (Figure 1) is acted upon. A stroke course h, ie the distance actually traveled by the valve needle 13, can also be seen in FIG. 2b.
Das erfindungsgemäße Umladen des Aktors 12 durch Ansteuerung mit einem vorgebbaren Spannungshub ΔU (Figur 2a) bzw. einem entsprechenden Umladestrom I ermöglicht eine besonders präzise Ansteuerung der Ventilnadel 13 und damit beispielsweise eine besonders präzise Zumessung von Kraftstoff durch das Einspritzventil 10. Erfindungsgemäß wird zur Realisierung des während des Entladevorgangs des Aktors 12 aufzubringenden Spannungshubs ΔU ein Regelungsverfahren eingesetzt, bei dem ein Entladestrom IE in Abhängigkeit des einzustellenden Spannungshubs ΔUson eingestellt wird. Eine entsprechende Reglerstruktur ist schematisch in Figur 4a wiedergegeben.The reloading of the actuator 12 according to the invention by triggering with a predefinable voltage swing .DELTA.U (FIG. 2a) or a corresponding charge-reversal current I enables a particularly precise control of the valve needle 13 and thus, for example, a particularly precise metering of fuel through the injection valve 10. According to the invention, to realize the during the discharging operation of the actuator 12 to be applied Spannungshubs .DELTA.U used a control method in which a discharge current I E is set as a function of the voltage to be set .DELTA.U so n. A corresponding controller structure is shown schematically in FIG. 4a.
Der erste Teil Rl des in Figur 4a veranschaulichten Reglers erhält als Sollgröße den einzustellenden Spannungshub ΔUS0n, der in einem nicht näher bezeichneten Subtrahierer zusammen mit dem tatsächlich auftretenden Spannungshub ΔU|Stzu einer entsprechenden Regeldifferenz verarbeitet wird. Diese Regeldifferenz wird einem Funktionsblock 30 zugeführt, der beispielsweise als Kennlinie bzw. Kennfeld ausgebildet sein kann und eine Transformation der Regeldifferenz in einen Entladestrom IE vornimmt, mit dem der piezoelektrische Aktor 12 in einem nachfolgenden Regelzyklus anzusteuern ist, um die Regeldifferenz ΔUSoiι-ΔU|Stzu minimieren. Der Entladestrom lE wird einem das Einspritzventil 10 repräsentierenden Funktionsblock zugeführt, und die sich aus der Ansteuerung mit dem Entladestrom IE ergebenden Größen Aktorspannung U und Aktorstrom I, die beispielsweise messtechnisch von dem Steuergerät 20 (Figur 1) erfasst werden, werden einer vorzugsweise ebenfalls in dem Steuergerät 20 realisierten Auswerteeinheit 25 zugeführt. Die Auswerteeinheit 25 ermittelt einerseits aus den ihr zugeführten messtechnisch erfassten Größen U, I den tatsächlichen Spannungshub ΔU|St, beispielsweise durch Subtraktion der momentanen Aktorspannung U von der Ausgangsspannung U0. Andererseits ermittelt die Auswerteeinheit 25 aus den ihr zugeführten Größen U, I auch eine später näher zu beschreibende Istgröße ΔUR|St.The first part of the Rl illustrated in Figure 4a controller receives as a desired size to be adjusted voltage swing .DELTA.U S0 n, in an unspecified subtractor together with the actually occurring voltage swing .DELTA.U | St is processed to a corresponding control difference. This control difference is fed to a function block 30, which may for example be formed as a characteristic or characteristic map and transforms the control difference into a discharge current I E , with which the piezoelectric actuator 12 is to be controlled in a subsequent control cycle to the control difference ΔU S oiι- .DELTA.U | St minimize. The discharge current I E is supplied to a function block representing the injection valve 10, and the quantities of actuator voltage U and actuator current I resulting from the triggering with the discharge current I E , which are detected, for example, by the control unit 20 (FIG. 1), are also preferably one in the control unit 20 realized evaluation unit 25 supplied. The evaluation unit 25 determines, on the one hand, the actual voltage deviation ΔU | from the metrologically measured quantities U, I supplied thereto St , for example, by subtracting the current actuator voltage U from the output voltage U 0 . On the other hand, the evaluation unit 25 determines from the quantities U, I supplied to it also an actual quantity ΔU R | to be described later St.
Durch den vorstehend beschriebenen Regelkreis Rl ist eine effiziente Regelung des gewünschten Spannungshubs ΔU während eines Entladevorgangs des Aktors 12 zum Öffnen des Einspritzventils 10 angegeben. Ein vergleichbarer Spannungshub ΔU kann beispielsweise auch zum Aufladen des Aktors 12 eingesetzt werden, insbesondere um das Einspritzventil 10 von einem geöffneten Zustand in einen geschlossenen Zustand zu versetzen. Auch hierbei kann der vorstehend beschriebene Regler Rl zum Einsatz kommen. Durch die erfindungsgemäße Regelung des Spannungshubs ΔU ist stets sichergestellt, dass sich ein gewünschter Aktorhub h einstellt, unabhängig von Alterungseffekten des piezoelektrischen Aktors 12 und/oder der weiteren Komponenten des Einspritzventils 10.By the control loop Rl described above, an efficient control of the desired voltage .DELTA.U during an unloading operation of the actuator 12 for opening the injector 10 is indicated. A comparable voltage swing .DELTA.U can also be used, for example, to charge the actuator 12, in particular in order to shift the injection valve 10 from an open state to a closed state. Here, too, the controller Rl described above can be used. The regulation according to the invention of the voltage swing .DELTA.U always ensures that a desired actuator stroke h is established, independently of aging effects of the piezoelectric actuator 12 and / or of the further components of the injection valve 10.
Da der Zeitpunkt, zu dem die Ventilnadel 13 des Einspritzventils 10 tatsächlich ihren Nadelhubanschlag 14b (Figur 1) erreicht, und der in Figur 2a mit dem Bezugszeichen t2 bezeichnet ist, für eine präzise Steuerung des Betriebs des Einspritzventils 10 besonders interessiert, sieht das erfindungsgemäße Betriebsverfahren neben der vorstehend beschriebenen Regelung des Spannungshubs ΔU auch eine Regelung der Rückwirkungsspannung ΔUR vor.Since the time at which the valve needle 13 of the injection valve 10 actually reaches its Nadelhubanschlag 14 b (Figure 1), and is designated in Figure 2a by the reference numeral t 2 , for a precise control of the operation of the injection valve 10 is particularly interested, sees the invention Operating method in addition to the above-described control of the voltage .DELTA.U also a control of the feedback voltage .DELTA.U R before.
Durch die erfindungsgemäße Vorgabe des Spannungshubs ΔU wird - neben der definierten Umladung des Aktors 12 - vorteilhaft festgelegt, welchen Weg die Ventilnadel 13 ausgehend von ihrer Schließposition auf dem Ventilsitz 14a während der zum Entladen vorgesehenen Bestromungszeit to bis ti (Figur 2a) zurücklegt.The inventive specification of the voltage .DELTA.U is - in addition to the defined transhipment of the actuator 12 - advantageously determines which way the valve needle 13, starting from its closed position on the valve seat 14a during the intended for discharging Bestromungszeit travels to ti (Figure 2a).
Gleichzeitig ist hiermit auch der verbleibende Weg der Ventilnadel 13 bis hin zu ihrem Nadelhubanschlag 14b festgelegt, den sie in der Zeit ti bis t2 zurücklegt.At the same time, this also fixes the remaining travel of the valve needle 13 as far as its needle stroke stop 14b, which it covers in time ti to t 2 .
Da die Bestromungs- bzw. Umladezeit ti-to bekannt und beispielsweise von dem Steuergerät 20 vorgegeben ist, kann auf diese Weise durch die Auswahl des Spannungshubs ΔU auch die gesamte Öffnungszeit t2-tb eingestellt werden, d.h. die Zeit zwischen dem Beginn der Ansteuerung bei t=to und dem Auftreffen der Ventilnadel auf dem Nadelhubanschlag 14b bei t=t2.Since the energizing or recharging time ti-to is known and predetermined, for example, by the control unit 20, this can be done by selecting the Spannungshubs .DELTA.U and the total opening time t 2 -tb are set, ie the time between the start of the control at t = to and the impact of the valve needle on the Nadelhubanschlag 14b at t = t 2 .
Eine Regelung der Öffnungszeit t2-towird durch den erfindungsgemäßen, ebenfalls in Figur 4a abgebildeten zusätzlichen Regelkreis R2 ermöglicht. Entsprechend einer gewünschten Öffnungszeit t2-to wird ein sollwert ΔURSOιι vorgegeben, der die gewünschte Rückwirkungsspannung ΔUR bestimmt und dementsprechend auch die Zeitdifferenz t2- ti und damit auch t2 selbst beeinflusst. Zusammen mit der wie vorstehend bereits beschrieben durch die Auswerteeinheit 25 erhaltenen Istgröße ΔURlst wird wiederum eine entsprechende Regeldifferenz ΔURs0ιι - ΔURlst für die Rückwirkungsspannung gebildet, die einem Funktionsblock 31 zugeführt und hierdurch in einen entsprechenden Sollwert für den erfindungsgemäß einzustellenden Spannungshub ΔU transformiert wird.A regulation of the opening time t 2 -towird by the inventive, also shown in Figure 4a additional control circuit R2 allows. In accordance with a desired opening time t 2 -to, a target value ΔU RSO ιι is set, which determines the desired feedback voltage ΔU R and accordingly also influences the time difference t 2 -ti and thus also t 2 itself. Together with the obtained as already described above by the evaluation unit 25 actual variable .DELTA.U RLST a corresponding control difference .DELTA.U Rs0 ιι is again - .DELTA.U RLST formed for the feedback voltage which is fed to a function block 31, and thereby transformed into a corresponding desired value for the invention to be adjusted voltage swing .DELTA.U ,
D. h., die Kombination der in Figur 4a abgebildeten erfindungsgemäßen Regelkreise Rl, R2 ermöglicht durch ihr Zusammenwirken die Vorgabe einer der Öffnungszeit Vt0 entsprechenden Rückwirkungsspannung, die auf die vorstehend beschriebene Weise mit einem entsprechenden Spannungshub ΔU für das Entladen des Aktors 12 korrespondiert.D. h., The combination of the inventive control circuits Rl, R2 shown in Figure 4a allows by their interaction the specification of the opening time Vt 0 corresponding feedback voltage corresponding to the manner described above with a corresponding voltage swing .DELTA.U for discharging the actuator 12.
Die Detailansicht aus Figur 3a gibt einen zeitlichen Verlauf der Aktorspannung U für den Aktor 12 in dem Zeitbereich zwischen etwa ti und t2 aus Figur 2a wieder. Der in Figur 3a mit dem Bezugszeichen tBε bezeichnete Zeitpunkt gibt das Ende einer Bestromung des Aktors 12 an und entspricht damit dem in Figur 2a mit dem Bezugszeichen ti bezeichneten Zeitpunkt. Erfindungsgemäß wird der erste nach dem Bestromungsende tBE auftretende Vorzeichenwechsel der ersten zeitlichen Ableitung U der Aktorspannung U ausgewertet und als Merkmal für das Erreichen desThe detail view from FIG. 3 a shows a time profile of the actuator voltage U for the actuator 12 in the time range between approximately t 1 and t 2 in FIG. 2 a . The time designated in FIG. 3a by the reference symbol t B ε indicates the end of a current supply to the actuator 12 and thus corresponds to the time indicated in FIG. 2 a by the reference symbol ti. According to the first occurring after the Bestromungsende t BE sign change of the first time derivative U of the actuator voltage U is evaluated and as a feature for achieving the
Nadelhubanschlags 14b durch die Ventilnadel 13 interpretiert, so dass hierdurch der Zeitpunkt e gemäß Figur 2a ermittelbar ist. Dieser erste Vorzeichenwechsel der ersten zeitlichen Ableitung U tritt bei dem Szenario gemäß Figur 3a zu dem Zeitpunkt tVzw auf. Zu diesem Zeitpunkt tVzw (= t2 gemäß Figur 2a) wird erfindungsgemäß die Istgröße für die Rückwirkungsspannung ΔURlst, vgl. Figur 4a, ermittelt und zur beschriebenen Regelung eingesetzt. Da die Auswertung der ersten zeitlichen Ableitung U (Figur 3a) der Aktorspannung U rechenintensiver ist als die reine Überwachung der Aktorspannung U durch den Regler Rl, wird das in dem Regler R2 (Figur 4a) implementierte Verfahren vorzugsweise nur jeden n-ten Betriebszyklus desNadelhubanschlags 14b interpreted by the valve needle 13, so that in this way the time e according to Figure 2a can be determined. This first change of sign of the first time derivation U occurs in the scenario according to FIG. 3a at the time t V zw. At this point in time t V zw (= t 2 according to FIG. 2 a ), the actual variable for the reaction voltage ΔU Rlst , cf. Figure 4a, determined and used for the described control. Since the evaluation of the first time derivative U (FIG. 3 a) of the actuator voltage U is more computation-intensive than the pure monitoring of the actuator voltage U by the regulator R 1, the method implemented in the regulator R 2 (FIG. 4 a) is preferably only every n-th operating cycle of the
Einspritzventils 10 durchgeführt, wobei n > 1, also beispielsweise für n=4 bei jedem vierten Entladevorgang.Injector 10 performed, where n> 1, that is, for example, for n = 4 at every fourth discharge.
Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass hierdurch eine hinreichend große Genauigkeit bei der Regelung der gewünschten Rückwirkungsspannung ΔUR gegeben ist, ohne eine unnötig hohe Rechenleistung einer in dem Steuergerät 20 vorgesehenen Recheneinheit, auf der die Regelverfahren der Regler Rl, R2 implementiert werden, zu erfordern.Investigations by the Applicant have shown that this gives a sufficiently high accuracy in the regulation of the desired feedback voltage ΔU R , without requiring an unnecessarily high computing power of a computing unit provided in the control unit 20, on which the control methods of the controllers R 1, R 2 are implemented ,
Neben einer Auswertung der ersten zeitlichen Ableitung U der Aktorspannung U des Aktors 12 kann eine äquivalente Erkennung des Erreichens des Nadelhubanschlags 14b beispielsweise unter Analyse der zweiten zeitlichen Ableitung Ü derIn addition to an evaluation of the first time derivative U of the actuator voltage U of the actuator 12, an equivalent detection of the reaching of the Nadelhubanschlags 14b, for example, while analyzing the second time derivative Ü the
Aktorspannung U oder durch gleichwertige, dem Fachmann bekannte Verfahren erfolgen.Actuator voltage U or by equivalent, known in the art process.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Umladezeit, die für das Überführen des Einspritzventils 10 von seinem geöffneten Zustand in seinen geschlossenen Zustand erforderlich ist, geregelt wird.In a further very advantageous embodiment of the method according to the invention, it is provided that a recharging time, which is required for the transfer of the injection valve 10 from its open state into its closed state, is regulated.
Die betreffende Umladezeit ist aus Figur 2a als Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten t3 und t5 ersichtlich.The reloading time in question can be seen from Figure 2a as a time difference between the times t 3 and t 5 .
Die erfindungsgemäße Regelung der Umladezeit ermöglicht ein besonders präzises Schließen des Einspritzventils 10 und kann vorteilhaft durch die in Figur 4b abgebildete Reglerstruktur implementiert werden. Die einzustellende Umladezeit, innerhalb der das Einspritzventil 10 von seinem geöffneten Zustand (Zeitpunkt I3) zu seinem vollständig geschlossenen Zustand (Zeitpunkt t5) überführt werden soll, ist in Figur 2a durch den Doppelpfeil At35S0H symbolisiert.The inventive regulation of the recharging time allows a particularly precise closing of the injection valve 10 and can be advantageously implemented by the regulator structure shown in FIG. 4b. The recharging time to be set, within which the injection valve 10 is to be transferred from its open state (time I 3 ) to its fully closed state (time t 5 ), is symbolized in FIG. 2a by the double arrow At 35S0H .
Ein entsprechender Sollwert At35S0N für diese Umladezeit wird dem in Figur 4b abgebildeten Regler R3 zugeführt und zusammen mit einer entsprechenden, durch die Auswerteeinheit 25 ermittelten Istgröße At35ISt in an sich bekannter Weise zu einer entsprechenden Regeldifferenz verarbeitet, die einem nachgeordneten Funktionsblock 32 zugeführt wird. Der Funktionsblock 32 transformiert die Regeldifferenz in einen Ladestrom IL, mit dem der Aktor 12 während der Umladezeit t5 - 13 aufzuladen ist, um die gewünschte Umladezeit At35S0N einzuhalten. Wie bereits unter Bezugnahme auf den Regler Rl aus Figur 4a beschrieben, wirkt auch der in Figur 4b dargestellte Ladestrom lLauf den das Einspritzventil symbolisierenden Funktionsblock 10, wobei sich tatsächlich einstellende Größen U, I in bereits beschriebener Weise messtechnisch durch die Auswerteeinheit 25 erfasst und verarbeitet werden können. Zur Verbesserung der Regelgüte des Regelkreises R3 kann bei der Bildung der Regeldifferenz At35S0N - At351St auch ein Korrekturwert K berücksichtigt werden, der von der Regeldifferenz ΔUSOιι - ΔU,st abhängt und dementsprechend beispielsweise von dem Regler Rl (Figur 4a) erhalten wird. Der Korrekturwert K berücksichtigt vorteilhaft, dass sich bei einem beispielsweise vergrößerten Spannungshub AU dementsprechend auch die Ladezeit für das Umladen des Aktors 12 verändert.A corresponding desired value At 35S0N for this recharging time is supplied to the regulator R3 shown in FIG. 4b and, together with a corresponding actual quantity At 35ISt determined by the evaluation unit 25, is processed in a manner known per se to a corresponding control difference which is fed to a downstream functional block 32. The function block 32 transforms the control difference into a charging current I L , with which the actuator 12 is to be charged during the recharging time t 5 - 1 3 in order to maintain the desired recharging time At 35S0N . As already described with reference to the regulator Rl from FIG. 4a, the charging current I L shown in FIG. 4b also acts on the functional block 10 symbolizing the injection valve, with actual variables U, I being detected by the evaluation unit 25 as already described can be processed. In order to improve the control performance of the control loop R3 in the formation of the control difference At 35S0N can - At 351s t a correction value K are taken into account, the ιι on the control difference .DELTA.U SO - .DELTA.U, st dependent, and accordingly, for example, by the regulator Rl obtained (Figure 4a) becomes. The correction value K advantageously takes into account that the charging time for the reloading of the actuator 12 changes accordingly in the case of, for example, an increased voltage swing AU.
Zu dem Ende t5 (Figur 2a) der Umladezeit ist der Aktor 12 wieder auf seine Ausgangsspannung U0 aufgeladen und für einen erneuten Betriebszyklus, d. h. für ein nachfolgendes Entladen bereit.At the end t 5 (FIG. 2 a ) of the recharging time, the actuator 12 is charged again to its output voltage U 0 and ready for a renewed operating cycle, ie for a subsequent discharge.
Üblicherweise erreicht die Ventilnadel 13 während der Umladezeit t5 - 13 jedoch bereits zu einem früheren Zeitpunkt tι ihren Ventilsitz 14a (Figur 1), d. h. der vollständig geschlossene Betriebszustand des Einspritzventils 10 ist bereits nach einer nachfolgend auch als Schließzeit tι - h bezeichneten Zeit erreicht. Bei dem Erreichen des Ventilsitzes 14a übt die Ventilnadel 13 ebenfalls eine bereits vorstehend im Zusammenhang mit dem Öffnungsvorgang bzw. dem Erreichen des Hubanschlags 14b beschriebene Rückwirkung auf den Aktor 12 aus, die als Änderung der ersten zeitlichen Ableitung U , d.h. als Knick, der Aktorspannung U, erfassbar ist.Usually achieved, the valve needle 13 during the recharging time t 5 - achieved h designated time - 1 3 but at an earlier point in time T I its valve seat 14a (Figure 1), that is, the completely closed operating state of the injection valve 10 is already after a below T I as a closing time , When the valve seat 14a is reached, the valve needle 13 likewise exerts an already above in connection with the opening operation or reaching the stroke stop 14b described feedback effect on the actuator 12, which is detected as a change of the first time derivative U, ie as a kink, the actuator voltage U.
Eine präzise Regelung der tatsächlichen Schließzeit tι - h erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass ein der gewünschten Schließzeit At3450Ii entsprechender Wert für die Umladezeit At35S0H vorgegeben wird. Dies erfolgt durch den ebenfalls in Figur 4b abgebildeten Regler R4, dessen entsprechende Regeldifferenz At3450H ■ At34ISt in einem Funktionsblock 33 transformiert wird in den entsprechenden Sollwert At3550H für die Umladezeit.A precise control of the actual closing time tι - h according to the invention is achieved in that a value corresponding to the desired closing time At 3450I i for the recharge time At 35S0H is specified. This is done by the regulator R4, likewise shown in FIG. 4b, whose corresponding control difference At 3450H ■ At 34ISt is transformed in a function block 33 into the corresponding setpoint At 3550H for the reloading time.
Analog zu den Reglern Rl, R2 (Figur 4a) kann auch der Regler R3 vorzugsweise in jedem Betriebszyklus des Einspritzventils 10, d. h. bei jedem Ladevorgang des Aktors 12 aktiv sein, während der Regler R4 vorzugsweise nur in jedem n-ten Ladevorgang des Aktors 12 aktiv ist. Dies ist besonders vorteilhaft, weil die erfindungsgemäße Erkennung des Zeitpunkts I4, zu dem die Ventilnadel 13 auf ihren Ventilsitz 14a trifft, auf einer Auswertung der zweiten zeitlichen Ableitung Ü der Aktorspannung U des Aktors 12 basiert und dementsprechend einen größeren Rechenaufwand erfordert als die Verarbeitung der in dem Regler R3 verwendeten Größen U, I.Analogously to the regulators R 1, R 2 (FIG. 4 a), the regulator R 3 may also be active during each operating cycle of the injection valve 10, ie, during each charging process of the actuator 12, while the regulator R 4 may be active only in every n-th charging process of the actuator 12 is. This is particularly advantageous because the detection according to the invention of the time I 4 , to which the valve needle 13 meets its valve seat 14 a based on an evaluation of the second time derivative U of the actuator voltage U of the actuator 12 and accordingly requires a greater amount of computation than the processing of Sizes U, I used in controller R3.
Soweit die zeitlichen Ableitungen der Aktorspannung U von der innerhalb der Regler Rl, R3 angedeuteten Auswerteeinheit 25 ermittelt werden, findet eine derartige Ermittlung entsprechend nur alle n Betriebszyklen statt, obwohl die Berechnung weiterer, für den Betrieb der Regler Rl, R3 erforderlicher Größen wie beschrieben vorzugsweise in jedem Betriebszyklus erfolgt.As far as the time derivatives of the actuator voltage U are determined by the indicated within the controller Rl, R3 evaluation unit 25, such a determination takes place according to only every n operating cycles, although the calculation of further, required for the operation of the controller Rl, R3 sizes as described preferably takes place in each operating cycle.
Figur 3b zeigt eine Detailansicht des Zeitverlaufs der zweiten zeitlichen Ableitung Ü der Aktorspannung U des Aktors 12. Erfindungsgemäß wird ein lokales Maximum der zweiten zeitlichen Ableitung Ü als Merkmal interpretiert, das den Schließzeitpunkt tschheß (= tι gemäß Figur 2a) angibt. Figur 3b zeigt das entsprechende lokale Maximum der zweiten zeitlichen Ableitung Ü bei t = tSChheß- Die Auswerteeinheit 25 der in Figur 4b dargestellten Reglerstruktur wertet dementsprechend die zweite zeitliche Ableitung Ü aus, ermittelt den Schließzeitpunkt tschheß (Figur 3b) und bildet hieraus wie in Figur 4b dargestellt die Größe Δt34,st.FIG. 3b shows a detailed view of the time profile of the second time derivative U of the actuator voltage U of the actuator 12. According to the invention, a local maximum of the second time derivative U is interpreted as a characteristic which indicates the closing time tsc hh (= t 1 in accordance with FIG. FIG. 3b shows the corresponding local maximum of the second time derivative Ü at t = t SChh eß- The evaluation unit 25 of the controller structure shown in FIG. 4b accordingly evaluates the second time derivative Ü, determines the closing time tsc hh eß (FIG. 3b) and, as shown in FIG. 4b, forms the quantity Δt3 4 , st .
Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Regelverfahrens für die Umladezeit t5 - % während eines Schließvorgangs des Einspritzventils 10 ist eine besonders präzise Einstellung der tatsächlichen Schließzeit t4 - h möglich.Using the control method according to the invention for the transfer time t 5 % during a closing operation of the injection valve 10, a particularly precise adjustment of the actual closing time t 4 -h is possible.
Die Auswertung des tatsächlichen Schließzeitpunkts tSChheß gemäß Figur 3b kann alternativ auch durch eine Analyse der ersten zeitlichen Ableitung der Aktorspannung U oder gleichwertige, dem Fachmann bekannte, Maßnahmen erfolgen.The evaluation of the actual closing time t SChh eß according to Figure 3b may alternatively be carried out by an analysis of the first time derivative of the actuator voltage U or equivalent, known in the art, measures.
Die Figuren 5a und 5b stellen weitere Zeitverläufe der Aktorspannung U dar, wie sie bei dem Betrieb des Einspritzventils 10 auftreten können.FIGS. 5a and 5b illustrate further time courses of the actuator voltage U, as they can occur during the operation of the injection valve 10.
Aus beiden Figuren 5a, 5b ist ersichtlich, dass während des Entladens des Aktors 12 im Rahmen eines Öffnungsvorgangs des Einspritzventils 10 zu einem Zeitpunkt t7, insbesondere direkt nach dem Zeitpunkt t7, Schwankungen der Aktorspannung U auftreten, die ebenso wie die beschriebene Rückwirkungsspannung aufgrund einerIt can be seen from both FIGS. 5a, 5b that fluctuations in the actuator voltage U occur during the discharge of the actuator 12 during an opening process of the injection valve 10 at a time t 7 , in particular directly after the instant t 7 , as well as the feedback voltage described one
Rückwirkung von Komponenten der Hydraulik bzw. der Ventilnadel 13 auf den Aktor 12 entstehen. Diese Schwankungen der Aktorspannung U sind unerwünscht und werden bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens wirksam vermieden.Reaction of components of the hydraulic or the valve needle 13 to the actuator 12 arise. These fluctuations of the actuator voltage U are undesirable and are effectively avoided in a further very advantageous embodiment of the operating method according to the invention.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass die vorstehend beschriebenenAccording to the invention, it has been recognized that the above-described
Schwankungen der Aktorspannung U ausbleiben, wenn die Ansteuerung des Aktors 12 derart erfolgt, dass die Ventilnadel 13 den Ventilsitz 14a und/oder den Nadelhubanschlag 14b erreicht, wenn die Bestromung des Aktors 12 beendet wird. Um eine derartige Ansteuerung des Aktors 12 zu erzielen, sieht eine besonders vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens vor, dass der Spannungshub ΔU so gewählt wird, dass die erste zeitliche Ableitung U der Aktorspannung U bzw. deren Betrag minimal wird zwischen einem Ende tBε (Figur 3a) der Bestromung des Aktors 12 und einem ersten Vorzeichenwechsel tVzw (Figur 3a) der ersten zeitlichen Ableitung U der Aktorspannung U seit dem Ende tBε der Bestromung des Aktors 12.Fluctuations in the actuator voltage U fail to occur when the activation of the actuator 12 is such that the valve needle 13 reaches the valve seat 14a and / or the Nadelhubanschlag 14b when the energization of the actuator 12 is terminated. In order to achieve such a control of the actuator 12, a particularly advantageous variant of the operating method according to the invention provides that the voltage swing .DELTA.U is selected so that the first time derivative U of the actuator voltage U or the amount thereof is minimal between an end t B ε ( FIG. 3 a) of the energization of the actuator 12 and a first sign change t V zw (FIG. 3 a) of the first time derivative U of the actuator voltage U since the end t B ε of the energization of the actuator 12.
D. h., das erfindungsgemäße Verfahren analysiert die erste zeitliche Ableitung U der Aktorspannung U des Aktors 12 und minimiert diese in dem fraglichen Zeitbereich tVzw - tBE. zu dem die Ventilnadel 13 auf den Ventilsitz 14a bzw. den Nadelhubanschlag 14b trifft. Ausgehend von einer fest vorgegebenen Lade- bzw. Entladezeit wird beispielsweise jeweils am Ende der Lade-/Entladezeit die erste zeitliche Ableitung der Aktorspannung U ermittelt, vgl. die Größe U ιstder Regler R5, R6 aus Figur 6. Zur Minimierung der ersten zeitlichen Ableitung U der Aktorspannung U wird als Sollwert U soii der Wert Null vorgegeben, und eine entsprechende Regeldifferenz wird dem Funktionsblock 26 des Reglers R6 zugeführt. Der Funktionsblock 26 bildet erfindungsgemäß einen Mittelwert über der Regeldifferenz der letzten beispielsweise drei zurückliegenden Betriebszyklen des Einspritzventils 10. Dieser Mittelwert wird durch den nachgeordneten Funktionsblock 35 transformiert in einen Sollwert für einen erfindungsgemäß einzustellenden Spannungshub ΔUS0n, der die erfindungsgemäßeThat is to say, the method according to the invention analyzes the first time derivative U of the actuator voltage U of the actuator 12 and minimizes these in the time range t V between t BE in question . to which the valve needle 13 strikes the valve seat 14a and the Nadelhubanschlag 14b. Starting from a fixed charge or discharge time, for example, at the end of the charge / discharge time, the first time derivative of the actuator voltage U is determined, cf. the size U ιst the regulator R5, R6 of FIG 6. In order to minimize the first time derivative U of the actuator voltage U, the value zero is used as reference value U soll determined, and a corresponding error signal is supplied to the function block 26 of the controller R6. According to the invention, the function block 26 forms an average over the control difference of the last, for example, three previous operating cycles of the injection valve 10. This mean value is transformed by the downstream function block 35 into a desired value for a voltage deviation ΔU S0 n to be set according to the invention
Minimierung der ersten zeitlichen Ableitung U der Aktorspannung U zum Ende eines jeweiligen Umladevorgangs bewirkt.Minimization of the first time derivative U of the actuator voltage U causes the end of a respective transfer operation.
Hierdurch ist vorteilhaft sichergestellt, dass innerhalb der fest vorgegebenen Umladezeit, jeweils zu deren Ende, vgl. den Zeitpunkt t7 aus den Figuren 5a, 5b, 5c, einerseits sowohl die Bestromung des Aktors 12 beendet wird und andererseits dieIn this way, it is advantageously ensured that within the fixed predefined recharging time, in each case at its end, cf. the time t 7 from the figures 5a, 5b, 5c, on the one hand both the energization of the actuator 12 is terminated and on the other hand the
Ventilnadel 13 das jeweilige, ihren Hubweg begrenzende Element 14a, 14b kontaktiert.Valve needle 13, the respective, their stroke limiting element 14a, 14b contacted.
Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Regelungsverfahrens gemäß Figur 6 ist eine Betrachtung etwaig auftretender Rückwirkungsspannungen (vgl. Figur 2a) nicht mehr erforderlich, weswegen der Regler R2 aus Figur 4a ohne Weiteres durch den Regler R6 aus Figur 6 ersetzt werden kann. Der Funktionsblock 34 in dem Regler R5 korrespondiert hinsichtlich seiner Funktion mit dem Funktionsblock 30 aus dem Regler Rl (Figur 4a). Vorteilhaft kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anstelle der Aktorspannung U auch eine entsprechende gefilterte Größe verwendet werden.When using the control method according to the invention in accordance with FIG. 6, it is no longer necessary to consider any retroactivity voltages that occur (see FIG. 2a), which is why the regulator R2 of FIG. 4a can be readily replaced by the regulator R6 of FIG. The function block 34 in the controller R5 corresponds in terms of its function with the function block 30 from the controller Rl (Figure 4a). Advantageously, instead of the actuator voltage U, a corresponding filtered variable can also be used in the method according to the invention.
Analog zu der Mittelwertbildung der Regeldifferenz durch den Funktionsblock 26 des Reglers R6 (Figur 6) kann auch bei den Reglern R2 (Figur 4a), R4 (Figur 4b) eine Mittelwertbildung der betreffenden Regeldifferenz vorgesehen sein, um die Stabilität des jeweiligen Reglers zu steigern.Analogous to the averaging of the control difference by the function block 26 of the controller R6 (FIG. 6), a mean value formation of the relevant control difference can also be provided in the controllers R2 (FIG. 4a), R4 (FIG. 4b) in order to increase the stability of the respective controller.
Da der Regler R2 (Figur 4a) bzw. R4 (Figur 4b) den Sollwert für den betreffend nachgeordneten Regler Rl bzw. R3 ändert bzw. bildet, sind die nachgeordneten Regler Rl, R3 bevorzugt so konzipiert, dass sie schneller arbeiten als die übergeordneten Regler R2, R4. Dies kann wie vorstehend bereits beschrieben z.B. durch eine entsprechende Auslegung der Zykluszeit für die übergeordneten Regler R2, R4 erreicht werden, die bevorzugt nur jeden n-ten Betriebszyklus aktiviert sind. Im Sinne einer besonders schnellen Regelung durch die nachgeordneten Regler Rl, R3 wird hierbei bevorzugt auch keine Mittelwertbildung der jeweiligen Regeldifferenz vorgesehen.Since the controller R2 (FIG. 4a) or R4 (FIG. 4b) changes or forms the desired value for the downstream controller R1 or R3, the downstream controllers R1, R3 are preferably designed to operate faster than the higher-level controller R2, R4. This may be as already described above e.g. be achieved by an appropriate design of the cycle time for the higher-level controller R2, R4, which are preferably activated only every n-th operating cycle. In the sense of a particularly fast control by the downstream controllers Rl, R3, in this case also no averaging of the respective control difference is preferably provided.
Generell können die Regler Rl, .., R4 jede beliebige, für die vorstehenden Betriebszwecke geeignete Charakteristik aufweisen, wobei insbesondere ein P (proportional)-Verhalten und/oder ein I (integral)-Verhalten in Betracht kommt.In general, the regulators R 1,..., R 4 can have any suitable characteristic for the above operating purposes, in particular a P (proportional) behavior and / or an I (integral) behavior being considered.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht durch die Regelung des Spannungshubs ΔU vorteilhaft z.B. ein präzises Konstanthalten des Spannungshubs ΔU, so dass die Auswirkungen temperaturbedingter Änderungen der Eigenschaften des Aktors 12, die sich beispielsweise während des Betriebs ergeben, auf eine tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge vermindert bzw. komplett kompensiert werden. D.h., durch die erfindungsgemäße Regelung des Spannungshubs ΔU auf einen vorgebbaren, vorzugsweise konstanten, Wert, kann in Verbindung mit einer bestimmten korrespondierenden Entladezeit vorteilhaft eine Temperaturkompensation der Einspritzeigenschaften des Kraftstoffeinspritzventils 10 und damit auch der eingespritzten Kraftstoffmenge erreicht werden. Temperaturbedingte Änderungen des Aktors 12 wie z.B. eine Änderung seiner elektrischen Kapazität wirken sich auch auf die Umladezeit At35S0N aus. Auch hier kann die erfindungsgemäße Regelung der Umladezeit At35S0N zur Realisierung einer Temperaturkompensation, d.h. z.B. zum Konstanthalten einer vorgegebenen Umladezeit At35S0N verwendet werden.The inventive method allows by controlling the voltage .DELTA.U advantageously advantageous, for example, a precise constant holding the voltage .DELTA.U, so that the effects of temperature-induced changes in the properties of the actuator 12, resulting for example during operation, reduced to a fuel quantity actually injected or completely compensated , That is, by the inventive control of the voltage .DELTA.U to a predetermined, preferably constant, value can be achieved in conjunction with a certain corresponding discharge advantageously a temperature compensation of Einspritzzeigenschaften the fuel injection valve 10 and thus the injected fuel quantity. Changes in the temperature of the actuator 12, such as a change in its electrical capacity, also affect the recharging time At 35S0N . Again, the inventive control of the recharge time At 35S0N for realizing a temperature compensation, ie, for example, to keep constant a predetermined recharge time At 35S0N .
Die erfindungsgemäße Verwendung des Spannungshubs und der Umladezeit als Regelgröße vermeidet ferner vorteilhaft die Notwendigkeit einer direkten Regelung der entsprechenden Ströme IE, IL, die aufgrund einer üblicherweise verhältnismäßig geringen Genauigkeit bei der messtechnischen Erfassung der Ströme nachteilig ist. Die für die erfindungsgemäße Regelung erforderlichen Größen Aktorspannung U und Zeit t können demgegenüber sehr präzise erfasst werden und ermöglichen eine dementsprechend präzise Regelung. The use according to the invention of the voltage swing and the recharging time as a control variable also advantageously avoids the need for direct regulation of the corresponding currents I E , I L , which is disadvantageous due to a usually relatively low accuracy in the metrological detection of the currents. The quantities required for the control according to the invention actuator voltage U and time t can be detected very precisely contrast and allow a correspondingly precise control.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils (10), insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei das Einspritzventil (10) einen piezoelektrischen Aktor (12) zum Antrieb einer mit dem Aktor (12), vorzugsweise hydraulisch, gekoppelten Ventilnadel (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (12) ausgehend von einer einem ersten Betriebszustand des Einspritzventils (10) entsprechenden Ausgangsspannung (U0) um einen vorgebbaren Spannungshub (ΔU) auf eine einem zweiten Betriebszustand des Einspritzventils (10) entsprechende Zielspannung (Ui) umgela- den, d.h. aufgeladen oder entladen, wird.1. A method for operating an injection valve (10), in particular a fuel injection valve of an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein the injection valve (10) has a piezoelectric actuator (12) for driving a with the actuator (12), preferably hydraulically coupled valve needle (13) , characterized in that the actuator (12) starting from a first operating state of the injection valve (10) corresponding output voltage (U 0 ) by a predetermined voltage swing (.DELTA.U) to a second operating state of the injection valve (10) corresponding target voltage (Ui) umgela - that is charged or discharged.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (12) in einer vorgebbaren Umladezeit mit einem von dem Spannungshub (ΔU) abhängigen Umladestrom umgeladen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the actuator (12) is reloaded in a predefinable recharging time with one of the voltage swing (.DELTA.U) dependent Umladestrom.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ventilnadel (13) in dem ersten Betriebszustand so auf einem Ventilsitz (14a) ruht, dass das Einspritzventil (10) geschlossen ist, und wobei der Aktor (12) bei der Ausgangsspannung (U0) eine erste Länge aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (12) um den vorgebbaren Spannungshub (ΔU) auf die Zielspannung (Ui) entladen wird, wobei er sich auf eine zweite Länge, die kleiner ist als die erste Länge, ver- kürzt, um das Einspritzventil (10) von seinem geschlossenen Zustand in seinen geöffneten Zustand zu überführen.3. The method according to any one of the preceding claims, wherein the valve needle (13) in the first operating state so rests on a valve seat (14a), that the injection valve (10) is closed, and wherein the actuator (12) at the output voltage (U 0 ) has a first length, characterized in that the actuator (12) to the predetermined voltage swing (.DELTA.U) is discharged to the target voltage (Ui), wherein it is shorter to a second length which is smaller than the first length to transfer the injector (10) from its closed state to its open state.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Ventilnadel (13) während des Öffnens des Einspritzventils (10) und vor dem Erreichen eines Nadelhubanschlags (14b), der einem vollständig geöffneten Zustand des Einspritzventils (10) entspricht, eine Rückwirkung auf den Aktor (12) ausübt, die die Aktorspannung (U) um eine4. The method of claim 3, wherein the valve needle (13) during the opening of the injection valve (10) and before reaching a Nadelhubanschlags (14b) corresponding to a fully open state of the injection valve (10), a reaction to the actuator (12 ) exerts the actuator voltage (U) by a
Rückwirkungsspannung (ΔUR) erhöht, dadurch gekennzeichnet, dass der Span- nungshub (ΔU) so gewählt wird, dass sich eine gewünschte Rückwirkungsspannung (ΔUR) ergibt.Feedback voltage (ΔU R ), characterized in that the voltage tion (ΔU) is selected so that a desired feedback voltage (.DELTA.U R ) results.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwirkungsspannung (ΔUR) in Abhängigkeit einer vorgebbaren Zeit für den Öffnungsvorgang des Einspritzventils (10) gewählt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that the feedback voltage (.DELTA.U R ) is selected as a function of a predeterminable time for the opening operation of the injection valve (10).
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungshub (ΔU) so gewählt ist, dass die Ventilnadel (13) den Ventilsitz (14a) und/oder einen/den Nadelhubanschlag (14b) erreicht, wenn die Bestromung des Aktors (12) beendet wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the voltage swing (.DELTA.U) is selected so that the valve needle (13) reaches the valve seat (14a) and / or a Nadelhubanschlag (14b) when the energization of the actuator (12) is ended.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungshub (ΔU) so gewählt ist, dass ein Betrag der ersten zeitlichen Ableitung der Aktorspannung (U) minimal wird zwischen einem Ende der Bestromung des Aktors (12) und einem ersten Vorzeichenwechsel der ersten zeitlichen Ableitung der Aktorspannung (U) seit dem Ende der Bestromung des Aktors (12).7. The method according to claim 6, characterized in that the voltage swing (.DELTA.U) is selected so that an amount of the first time derivative of the actuator voltage (U) is minimal between one end of the energization of the actuator (12) and a first change of sign of the first time derivative of the actuator voltage (U) since the end of the energization of the actuator (12).
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umladezeit, die für das Überführen des Einspritzventils (10) von seinem geöffneten Zustand in seinen geschlossenen Zustand erforderlich ist, geregelt wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a recharging time, which is required for the transfer of the injection valve (10) from its open state to its closed state, is regulated.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umladezeit in Abhängigkeit einer gewünschten Schließzeit gewählt wird, innerhalb der sich die9. The method according to claim 8, characterized in that the recharging time is selected as a function of a desired closing time, within which the
Ventilnadel (13) von einer Ausgangsposition auf ihren Ventilsitz (14a) zubewegt.Valve needle (13) moved from an initial position on its valve seat (14 a).
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung des Spannungshubs (ΔU) vorzugsweise für jeden Betriebszyklus des Einspritzventils (10) vorgenommen wird.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a regulation of the voltage swing (.DELTA.U) is preferably carried out for each operating cycle of the injection valve (10).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Regelung der Rückwirkungsspannung (ΔUR) und/oder b) die Regelung der ersten zeitlichen Ableitung (U) der Aktorspannung (U) zwischen einem Ende der Bestromung des Aktors (12) und einem ersten Vorzeichenwechsel der ersten zeitlichen Ableitung (U) der Aktorspannung (U) seit dem Ende der Bestromung des Aktors (12) und/oder c) die Regelung der Schließzeit in jedem n-ten Betriebszyklus des Einspritzventils (10) erfolgt, wobei n > 1.11. The method according to any one of claims 4 to 10, characterized in that a) the regulation of the feedback voltage (.DELTA.U R ) and / or b) the control of the first time derivative (U) of the actuator voltage (U) between an end of the current supply Actuator (12) and a first change of sign of the first time derivative (U) of the actuator voltage (U) since the end of the energization of the actuator (12) and / or c) the control of the closing time in every n-th operating cycle of the injection valve (10), where n> 1.
12. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Ausführung des Ver- fahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 programmiert ist.12. Computer program, characterized in that it is programmed to carry out the method according to one of claims 1 to 11.
13. Steuergerät (20) für ein Kraftstoffeinspritzventil (10), insbesondere einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist. 13. Control unit (20) for a fuel injection valve (10), in particular an internal combustion engine of a motor vehicle, characterized in that it is designed for carrying out the method according to one of claims 1 to 11.
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