EP2861855A1 - Method for operating a valve - Google Patents

Method for operating a valve

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Publication number
EP2861855A1
EP2861855A1 EP13724550.2A EP13724550A EP2861855A1 EP 2861855 A1 EP2861855 A1 EP 2861855A1 EP 13724550 A EP13724550 A EP 13724550A EP 2861855 A1 EP2861855 A1 EP 2861855A1
Authority
EP
European Patent Office
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valve
actuator
valve element
determined
drive
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13724550.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Steffen Meyer-Salfeld
Rene Zieher
Andreas Bartsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • Y10T137/86389—Programmer or timer

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1, and a control and / or regulating device and a computer program according to the independent claims.
  • a required energy requirement of the piezoelectric actuator can be determined in a test procedure during the production of the valve or of the injection valve.
  • the drive energy determined in this way can then be assigned specifically to the respective copy of the injection valve by means of a code.
  • the invention relates to a method for operating a valve, wherein a valve element of the valve by means of a control of an electrically actuated
  • Actuator can be moved from a first position to a second position.
  • the actuator is driven at least once in a first time interval and then not driven in a second time interval, wherein a striking of the valve element at the first position
  • characterizing signal is detected at electrical terminals of the actuator.
  • a drive energy of the actuator is changed stepwise, whereby a threshold value of the drive energy ("energy requirement") is determined, at which the valve element can barely lift from the first position , When exceeded, the valve element is moved and the
  • Inventive determination of the actual energy demand of the actuator can advantageously be carried out periodically to determine a changing over the operating life of the valve energy requirements. This can be used advantageously to aging effects, wear, etc. closed.
  • a second, optional aspect of the invention takes place in the further operation of
  • Threshold exceeding driving energy can open or close the valve by a defined amount.
  • the method can be used for those operating cases in which the valve is to be opened or closed comparatively briefly and / or comparatively slightly by a certain amount.
  • a drive energy and / or further drive parameters electrical voltage / current and / or
  • the valve can be actuated directly by the actuator in a first embodiment, or be indirectly actuated in a second embodiment by the valve is designed as a servo valve.
  • the electrical drive energy is supplied to the actuator, for example, by temporarily switching on a voltage or by impressing a current.
  • the height of the voltage or the magnitude of the current determines the respective drive energy.
  • a control period can also be changed.
  • the invention has the advantage that the threshold value of the drive energy characterizing the operation of the actuator or piezoactuator, ie the
  • Threshold of the drive energy can be determined occasionally or periodically during operation of the valve, so that a simple and accurate correction of the threshold - and thus the drive energy - over the life of the valve is made possible.
  • a further embodiment of the method provides that the first position corresponds to the closed valve and the second position corresponds to the open valve. Even a slight opening of the valve is generally more serious than a slight closing of the valve. Therefore, the inventively achievable precision for the case of short-term and / or minor opening has a particularly advantageous effect.
  • a drive duration of the electrically actuatable actuator is kept constant and a drive voltage of the electrically actuatable actuator is changed stepwise or, as far as possible, continuously or quasi-continuously.
  • Valve element at the first position characterizing signal substantially corresponds to a jump function.
  • a jump function can be distinguished comparatively easily from any other superimposed signals and also makes it possible to unambiguously determine a point in time at which the valve element strikes.
  • a temporal signal curve is also considered, in which a temporal change (for example, the first time derivative) of the signal exceeds a predefinable threshold value.
  • the electrically actuatable actuator is a piezo actuator.
  • the geometry in particular a length dimension, is changed as a function of the drive energy.
  • piezo actuators can scatter their properties comparatively strongly.
  • remaining elements of the valve, on which the piezoelectric actuator acts directly or indirectly, can be of individual importance for the required drive energy of the piezoactuator.
  • the invention makes it possible to check the lifting of the valve element from the first position, and thus the function of the valve, and if necessary correct it.
  • the valve is an injection valve of an internal combustion engine. Especially with pre-injections or
  • the amount of fuel injected thereby can be particularly accurately measured, because always the
  • the valve or the injection valve comprises a servo valve.
  • a valve element of the servo valve is moved by means of the actuator or piezoelectric actuator.
  • the operation of the servo valve and thus of the entire valve or injection valve can be checked and adjusted particularly precisely.
  • the determined threshold value is stored in a data memory, wherein the stored threshold value can subsequently be taken into account for a dimensioning of the drive energy. Based on the determined threshold, the drive energy can be increased, with a relationship between a respective increase in the drive energy and the injected fuel quantity is particularly accurate.
  • the determined energy requirement can also be applied to
  • Diagnostic purposes are used. For example, an error reaction can be initiated if the energy demand determined according to the invention exceeds a predefinable threshold.
  • the method is carried out by means of a control and / or regulating device for the internal combustion engine.
  • the control and / or regulating device has parameters or values that are important for the injection, which can therefore be used by the method.
  • the method according to the invention is at least partially carried out by means of a computer program which is programmed to carry out the method.
  • Figure 1 is a simplified diagram of an internal combustion engine and a drive and evaluation device
  • FIG. 2 is a simplified diagram of a valve
  • FIG. 3 shows a time diagram with a signal of an electrically actuatable actuator
  • FIG. 4 shows a flow chart for a method for operating the valve.
  • FIG. 1 shows a greatly simplified diagram of an internal combustion engine 10 of a motor vehicle together with a control and evaluation device 12.
  • the control and evaluation device 12 is part of a control and / or regulating device 14 of the internal combustion engine 10
  • Internal combustion engine 10 of Figure 1 has four cylinders 16a to 16d, four
  • Injectors 18 and four electrically actuated actuators 20 which are connected to the control and evaluation device 12.
  • the actuators 20 are electrically controllable actuating devices of the injection valves 18 and are designed, for example, as piezo (piezoelectric) actuators 42 (see FIG. 2).
  • the injection valves 18 and the actuators 20 are distinguished here by the reference numerals 18a to 18d or 20a to 20d.
  • the control and evaluation device 12 comprises a control module 22, which can control the four injection valves 18 by means of control lines 24a to 24d.
  • the actuator 20d in FIG. 1 is connected to a
  • Evaluation device 26 is connected, which is supplied from the drive line 24d, a signal voltage 28.
  • the evaluation device 26 is connected via an electrical line 29 to a data memory 30.
  • Data memory 30 can threshold values 31 of a drive energy, which characterize the operation of the injectors 18, are stored. This will be explained in more detail below.
  • the control and evaluation device 12 or the control and / or regulating device 14 comprises a processor 32 and a computer program 34.
  • the wiring of the other control lines 24a to 24c is symbolically indicated in FIG. 1 by a short vertical dashed line (without numbered). However, the wiring of the drive lines 24a to 24c corresponds to the wiring of the drive line 24d described above.
  • the control module 22 controls the actuators
  • the actuator 20d is controlled via the drive line 24d with an electrical drive signal 36 for a predetermined drive time and with a predetermined drive energy. Then opens the associated injection valve 18 d and injected a quantity of fuel into a combustion chamber of the cylinder 16 d. After expiration of Activation duration, the control module 22 switches off the electrical control signal 36 again.
  • Evaluation device 12 can be performed almost arbitrarily.
  • the illustrated elements can also be distributed on different devices of the internal combustion engine 10 or of the motor vehicle, and / or they can be designed as arbitrary parts as an electrical circuit or by the computer program 34.
  • the injection valves 18 may be designed such that the actuators 20 can actuate a respective valve element 56 (see FIG. 2) by means of a servo valve 38 (see FIG. 2) integrated in the respective injection valve 18.
  • the actuators 20 may actuate the respective valve element 56 without the use of the servo valve 38, as will be explained later in FIG.
  • the inventive method is not limited to the use of piezo actuators 42.
  • FIG. 2 shows a simplified diagram of the servo valve 38, which may be installed in the injection valves 18.
  • the servo valve 38 comprises a housing 40.
  • the housing 40 in the drawing shows from top to bottom: the piezoactuator 42, a first plunger 44, a first plate 46, a hydraulic coupler 48 arranged on a section of the housing 40 , a second plunger 50, a second plate 52, a third plunger 54 and the above-mentioned valve element 56.
  • the piezo-actuator 42 has two electrical connections 55a and 55b, via which the piezo-actuator 42, an electrical driving energy can be supplied ,
  • a hydraulic pressure chamber 57 is arranged between a lower end portion in the drawing of the first plunger 44 and an upper end portion of the second plunger 50 in the drawing.
  • a fluid space enclosed by the housing 40 (without reference numeral) is connected by means of a fluid line 59 to a hydraulic fluid, not shown
  • the first, the second and the third plunger 44, 50 and 54 each have an approximately cylindrical geometry.
  • the valve element 56 has an approximately hemispherical geometry on.
  • a first coil spring 58 is disposed, and between the second plate 52 and the hydraulic coupler 48, a second coil spring 60 is arranged.
  • FIG. 2 shows the valve element 56 in a first position (upper in the drawing).
  • the first position corresponds to the closed servovalve 38.
  • an upper sealing section of the valve element 56 in the drawing is struck against a sealing seat (without reference numeral) of the housing 40.
  • the second and the third plunger 44, 50 and 54 and by means of the hydraulic pressure chamber 57 a power transmission between the piezo-actuator 42 and the valve element 56 is possible.
  • the valve element 56 in the drawing down into a - not shown - second position to be moved, which, for example, an open position of the
  • Servo valve 38 corresponds.
  • a drive energy is supplied to the piezo actuator 42 by means of an electrical current. This is done - in the
  • valve element 56 of the servo valve 38 hydraulically controls a valve body, not shown in FIG. 2, for example a valve needle, by means of which fuel the cylinder 16 can be injected into a combustion chamber.
  • the valve element 56 corresponds to said valve body or the valve needle.
  • FIG. 3 shows a time diagram of a signal 62 which is between the
  • Connections 55a and 55b of the piezo-actuator 42 can be determined.
  • a time t is plotted on the abscissa and the signal voltage 28 on the ordinate
  • Coordinate origin characterizes a time tO at which a control (energization) by the control module 22 is ended.
  • the time tO characterizes the beginning of a time interval 64, in which the actuator 20 is not driven.
  • the actuator 20 is actuated at least once in a first time interval before the time t0 and then not driven in the second time interval 64.
  • the piezoelectric actuator 42 has its greatest extent and the valve element 56 is at least slightly raised from its sealing seat.
  • the valve element 56 is pushed upward after the end of the drive in the drawing of FIG. 2 and strikes its sealing seat at a time t1. Due to the transmission of force described in FIG. 2, this impact is transmitted to the piezo actuator 42 at least in a weakened manner. As a result, the signal 62 has an approximately abrupt change (jump function) at the time t1.
  • the curve of the signal 62 shown in FIG. 3 can optionally be replaced by any electrical interference signals and / or compensation processes or
  • Signal voltage 28 are not shown in the drawing.
  • the control can be gradually reduced. This is done, for example, by keeping a drive duration of the piezo actuator 42 constant and gradually reducing an associated amplitude of a pulse-like drive voltage between the terminals 55a and 55b. Accordingly, the respective maximum extent of the piezo-actuator 42 is gradually reduced. It follows that the time t1 shown in FIG. 3 occurs earlier in a stepwise manner. At the same time, the abutment of the valve element 56 at its sealing seat can be made correspondingly weaker, with an amplitude of the signal 62 correspondingly decreasing stepwise. By the gradual
  • Determining the time t1 can thus the threshold value 31 of the drive energy
  • (- 'energy demand) can be determined, in which the valve element 56 just or can no longer lift off the sealing seat.
  • the threshold value 31 can also be determined by increasing the drive energy step by step, starting from a very small or even vanishing drive energy, until the signal 62 can be determined for the first time.
  • FIG. 4 shows a flow chart for carrying out a method for
  • a start block 66 the procedure shown in FIG. 4 begins.
  • a first drive energy for the piezo actuator 42 is set, so that a lifting of the valve element 56 is made possible by its sealing seat.
  • a height of the piezo actuator 42 is set, so that a lifting of the valve element 56 is made possible by its sealing seat.
  • the signal 62 at the terminals 55a and 55b of the piezo actuator 42 is determined and a difference between the times t1 and t0 is formed.
  • the latter can also be advantageous for checking the plausibility of the method and for reliable detection of the signal 62.
  • a following query block 74 it is checked whether the signal 62 and / or the time t1 can still be determined, or whether an amplitude of the signal 62 is above a predetermined limit value. If applicable, the system branches to the beginning of block 70. If inaccurate, it can be concluded that the last set drive energy has reached the threshold value 31, at which the valve element 56 can not or may not lift off from the first position. Then, a branch is made to a following block 76. In block 76, the determined threshold value 31 of the drive energy in the data memory 30 is non-volatile for the relevant injection valve 18
  • the determined threshold values 31 can be read from the data memory 30 during further operation of the internal combustion engine 10 and used as a reference value (base value, reference value) for controlling the injection valves 18 or the piezoactuators 42.
  • Triggering of the injection valves 18 can thereby be carried out particularly accurately, in particular for operating cases in which only small amounts of fuel are to be injected into combustion chambers of the cylinders 16 for a pilot injection and / or post-injection.
  • the determination of the threshold value 31 during operation of the internal combustion engine 10 or while driving the motor vehicle can be carried out, for example in an idle mode or a coasting operation of the internal combustion engine 10.
  • any changes in the threshold value 31 over the life of the injector 18 can be determined and compensated ,

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Abstract

The invention relates to a method for operating a valve (18; 38), wherein a valve element (56) of the valve (18; 38) can be moved from a first position into a second position by activation of an electrically operable actuator (20). According to the invention, the actuator (20) is activated at least once in a first time interval and is subsequently not activated in a second time interval (64), wherein a signal (62) which characterizes an abutment of the valve element (56) against the first position is determined at electrical terminals (55a, 55b) of the actuator (20). Here, an activation energy of the actuator (20) is varied in a stepped manner, wherein a threshold value (31) of the activation energy at which the valve element (56) can still just lift off from the first position, or can just no longer lift off from the first position, is determined.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Verfahren zum Betreiben eines Ventils Stand der Technik  Method for operating a valve Prior art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung und ein Computerprogramm nach den nebengeordneten Patentansprüchen. The invention relates to a method according to the preamble of claim 1, and a control and / or regulating device and a computer program according to the independent claims.
Vom Markt her bekannt sind Einspritzventile für Brennkraftmaschinen, welche mittels einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung oder eines Piezo- Aktors betätigbar sind. Insbesondere können bei Piezo-Aktoren als Folge von Stoffeigenschaften, Fertigungsprozessen und Chargen-Einflüssen die From the market known injection valves for internal combustion engines, which can be actuated by means of an electromagnetic actuator or a piezo actuator. In particular, in piezo actuators as a result of material properties, manufacturing processes and batch influences the
technischen Eigenschaften streuen. Dies betrifft auch den für die Ansteuerung des Piezo-Aktors erforderlichen Energiebedarf. scatter technical characteristics. This also applies to the energy required for the control of the piezo actuator energy requirement.
Beispielsweise kann ein erforderlicher Energiebedarf des Piezo-Aktors in einem Prüfvorgang bei der Herstellung des Ventils bzw. des Einspritzventils ermittelt werden. Die derart ermittelte Ansteuerenergie kann anschließend dem jeweiligen Exemplar des Einspritzventils mittels eines Codes spezifisch zugeordnet werden. For example, a required energy requirement of the piezoelectric actuator can be determined in a test procedure during the production of the valve or of the injection valve. The drive energy determined in this way can then be assigned specifically to the respective copy of the injection valve by means of a code.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 , sowie durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung und ein Computerprogramm nach den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. The problem underlying the invention is achieved by a method according to claim 1, and by a control and / or regulating device and a computer program according to the independent claims. Advantageous developments are specified in the subclaims. For the invention important features can be further found in the following description and in the drawings, the features both alone and in different combinations may be important for the invention, without being explicitly referred to again.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Ventils, wobei ein Ventilelement des Ventils mittels einer Ansteuerung eines elektrisch betätigbarenThe invention relates to a method for operating a valve, wherein a valve element of the valve by means of a control of an electrically actuated
Aktors von einer ersten Position in eine zweite Position bewegt werden kann. Erfindungsgemäß wird der Aktor mindestens einmal in einem ersten Zeitintervall angesteuert und danach in einem zweiten Zeitintervall nicht angesteuert, wobei ein ein Anschlagen des Ventilelements an der ersten Position Actuator can be moved from a first position to a second position. According to the invention, the actuator is driven at least once in a first time interval and then not driven in a second time interval, wherein a striking of the valve element at the first position
charakterisierendes Signal an elektrischen Anschlüssen des Aktors ermittelt wird.characterizing signal is detected at electrical terminals of the actuator.
Weiterhin wird eine Ansteuerenergie des Aktors schrittweise verändert, wobei ein Schwellwert der Ansteuerenergie („Energiebedarf") ermittelt wird, bei welchem das Ventilelement von der ersten Position gerade noch bzw. gerade nicht mehr abheben kann. Der Schwellwert beschreibt einen Grenzfall für die Ansteuerung des Aktors, bei dessen Überschreitung das Ventilelement bewegt wird und dasFurthermore, a drive energy of the actuator is changed stepwise, whereby a threshold value of the drive energy ("energy requirement") is determined, at which the valve element can barely lift from the first position , When exceeded, the valve element is moved and the
Ventil gegebenenfalls öffnen bzw. schließen kann. Das schrittweise "Verändern" der Ansteuerenergie kann ein schrittweises Verkleinern und/oder ein If necessary open or close the valve. The stepwise "changing" the driving energy, a gradual reduction and / or a
schrittweises Vergrößern der Ansteuerenergie umfassen. Damit ist ein erster Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens charakterisiert. Diese include incrementally increasing the drive energy. This characterizes a first aspect of the method according to the invention. These
erfindungsgemäße Ermittlung des tatsächlichen Energiebedarfs des Aktors kann vorteilhaft periodisch ausgeführt werden, um einen sich über die Betriebsdauer des Ventils ändernden Energiebedarf zu ermitteln. Daraus kann vorteilhaft auf Alterungseffekte, Verschleiß usw. geschlossen werden. Ein zweiter, optionaler Aspekt der Erfindung erfolgt im weiteren Betrieb desInventive determination of the actual energy demand of the actuator can advantageously be carried out periodically to determine a changing over the operating life of the valve energy requirements. This can be used advantageously to aging effects, wear, etc. closed. A second, optional aspect of the invention takes place in the further operation of
Ventils, wobei der im ersten Teil ermittelte Schwellwert der Ansteuerenergie bzw. der Energiebedarf als Bezugswert verwendet wird, und wobei jede den Valve, wherein the threshold value of the driving energy or the energy demand determined in the first part is used as a reference value, and wherein each of the
Schwellwert übersteigende Ansteuerenergie das Ventil um eine definiertes Maß öffnen bzw. schließen kann. Insbesondere kann das Verfahren für solche Betriebsfälle verwendet werden, bei denen das Ventil vergleichsweise kurzzeitig und/oder vergleichsweise geringfügig um ein bestimmtes Maß geöffnet bzw. geschlossen werden soll. D.h., basierend auf einem zuvor erfindungsgemäß ermittelten tatsächlichen Energiebedarf kann eine Ansteuerenergie und/oder weitere Ansteuerparameter (elektrische Spannung/Strom und/oder Threshold exceeding driving energy can open or close the valve by a defined amount. In particular, the method can be used for those operating cases in which the valve is to be opened or closed comparatively briefly and / or comparatively slightly by a certain amount. In other words, based on an actual energy requirement determined beforehand according to the invention, a drive energy and / or further drive parameters (electrical voltage / current and / or
Ansteuerdauer) für eine zukünftige Ansteuerung des Aktors ermittelt werden, so dass bei der zukünftigen Ansteuerung dem tatsächlichen Energiebedarf bzw. Verschleiß Rechnung getragen werden kann. Ansteuerdauer) are determined for a future control of the actuator, so that in the future control of the actual energy demand or wear can be accommodated.
Dabei kann das Ventil in einer ersten Ausgestaltung direkt durch den Aktor betätigbar sein, oder in einer zweiten Ausgestaltung indirekt betätigbar sein, indem das Ventil als Servoventil ausgeführt ist. Die elektrische Ansteuerenergie wird dem Aktor beispielsweise durch vorübergehendes Anschalten an eine Spannung oder durch Einprägen eines Stroms zugeführt. Dabei bestimmt die Höhe der Spannung bzw. die Höhe des Stroms die jeweilige Ansteuerenergie. Alternativ oder ergänzend kann auch eine Ansteuerdauer verändert werden. In this case, the valve can be actuated directly by the actuator in a first embodiment, or be indirectly actuated in a second embodiment by the valve is designed as a servo valve. The electrical drive energy is supplied to the actuator, for example, by temporarily switching on a voltage or by impressing a current. In this case, the height of the voltage or the magnitude of the current determines the respective drive energy. Alternatively or additionally, a control period can also be changed.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass der den Betrieb des Aktors bzw. Piezo- Aktors charakterisierende Schwellwert der Ansteuerenergie, also der The invention has the advantage that the threshold value of the drive energy characterizing the operation of the actuator or piezoactuator, ie the
Energiebedarf, im betriebsmäßig verbauten Zustand des Ventils individuell ermittelt werden kann. Eine Ermittlung der Ansteuerenergie bei der Herstellung des Einspritzventils ist im Allgemeinen entbehrlich. Weiterhin kann der Energy requirement, can be determined individually in the operationally installed state of the valve. A determination of the drive energy in the manufacture of the injection valve is generally unnecessary. Furthermore, the
Schwellwert der Ansteuerenergie gelegentlich oder periodisch im Betrieb des Ventils ermittelt werden, so dass eine einfache und genaue Korrektur des Schwellwerts - und damit der Ansteuerenergie - über die Lebensdauer des Ventils ermöglicht wird. Threshold of the drive energy can be determined occasionally or periodically during operation of the valve, so that a simple and accurate correction of the threshold - and thus the drive energy - over the life of the valve is made possible.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die erste Position dem geschlossenen Ventil und die zweite Position dem geöffneten Ventil entspricht. Ein auch nur geringfügiges Öffnen des Ventils ist im Allgemeinen folgenschwerer als ein nur geringfügiges Schließen des Ventils. Daher wirkt sich die erfindungsgemäß erzielbare Präzision für den Fall des kurzzeitigen und/oder geringfügigen Öffnens besonders vorteilhaft aus. A further embodiment of the method provides that the first position corresponds to the closed valve and the second position corresponds to the open valve. Even a slight opening of the valve is generally more serious than a slight closing of the valve. Therefore, the inventively achievable precision for the case of short-term and / or minor opening has a particularly advantageous effect.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass eine Ansteuerdauer des elektrisch betätigbaren Aktors konstant gehalten wird und eine Ansteuerspannung des elektrisch betätigbaren Aktors schrittweise oder - soweit möglich - kontinuierlich bzw. quasikontinuierlich verändert wird. Dadurch wird eine besonders einfache und genaue Ermittlung des Energiebedarfs einerseits und eine Ansteuerung des Aktors andererseits ermöglicht. Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders einfach und genau für solche Ventile durchgeführt werden, bei welchen das ein Anschlagen des Furthermore, it can be provided that a drive duration of the electrically actuatable actuator is kept constant and a drive voltage of the electrically actuatable actuator is changed stepwise or, as far as possible, continuously or quasi-continuously. As a result, a particularly simple and accurate determination of the energy requirement on the one hand and a control of the actuator on the other hand allows. The inventive method can be carried out particularly simple and accurate for such valves, in which a striking of the
Ventilelements an der ersten Position charakterisierende Signal im Wesentlichen einer Sprungfunktion entspricht. Eine Sprungfunktion kann vergleichsweise leicht von eventuell überlagerten anderen Signalen unterschieden werden und ermöglicht es außerdem, einen Zeitpunkt des Anschlagens des Ventilelements eindeutig zu ermitteln. Anstelle einer Sprungfunktion kommt auch ein zeitlicher Signalverlauf in Betracht, bei dem eine zeitliche Änderung (z.B. erste zeitliche Ableitung) des Signals einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Valve element at the first position characterizing signal substantially corresponds to a jump function. A jump function can be distinguished comparatively easily from any other superimposed signals and also makes it possible to unambiguously determine a point in time at which the valve element strikes. Instead of a jump function, a temporal signal curve is also considered, in which a temporal change (for example, the first time derivative) of the signal exceeds a predefinable threshold value.
Das Verfahren ist besonders nützlich, wenn der elektrisch betätigbare Aktor ein Piezo-Aktor ist. Bei einem Piezo-Aktor wird die Geometrie, insbesondere ein Längenmaß, in Abhängigkeit von der Ansteuerenergie verändert. Als Folge von Stoffeigenschaften, Herstelleinflüssen oder Veränderungen während der Lebensdauer können Piezo-Aktoren vergleichsweise stark in ihren Eigenschaften streuen. Ebenso können übrige Elemente des Ventils, auf weiche der Piezo- Aktor direkt oder indirekt wirkt, für die erforderliche Ansteuerenergie des Piezo- Aktors individuell von Bedeutung sein. Durch die Erfindung kann trotz dieser Einflüsse und Veränderungen das Abheben des Ventilelements von der ersten Position und somit die Funktion des Ventils überprüft und gegebenenfalls korrigiert werden. The method is particularly useful when the electrically actuatable actuator is a piezo actuator. In the case of a piezo actuator, the geometry, in particular a length dimension, is changed as a function of the drive energy. As a result of material properties, production influences or changes during the lifetime, piezo actuators can scatter their properties comparatively strongly. Likewise, remaining elements of the valve, on which the piezoelectric actuator acts directly or indirectly, can be of individual importance for the required drive energy of the piezoactuator. Despite the influences and changes, the invention makes it possible to check the lifting of the valve element from the first position, and thus the function of the valve, and if necessary correct it.
In einem bevorzugten Anwendungsfall ist das Ventil ein Einspritzventil einer Brennkraftmaschine. Insbesondere bei Voreinspritzungen oder In a preferred application, the valve is an injection valve of an internal combustion engine. Especially with pre-injections or
Nacheinspritzungen wird das Einspritzventil vergleichsweise kurz und Nacheinspritzungen the injector is comparatively short and
vergleichsweise wenig geöffnet. Dank der Erfindung kann die dabei eingespritzte Kraftstoffmenge besonders genau bemessen werden, weil stets der comparatively little open. Thanks to the invention, the amount of fuel injected thereby can be particularly accurately measured, because always the
Energiebedarf bekannt ist, der gerade zum Öffnen des Ventils aus seiner Schließposition heraus ausreicht. Energy consumption is known, which is just sufficient to open the valve from its closed position.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Ventil bzw. das Einspritzventil ein Servoventil. Dabei wird ein Ventilelement des Servoventils mittels des Aktors bzw. Piezo-Aktors bewegt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann der Betrieb des Servoventils und somit des gesamten Ventils bzw. Einspritzventils besonders präzise überprüft und eingestellt werden. Vorzugsweise wird der ermittelte Schwellwert in einem Datenspeicher abgespeichert, wobei der abgespeicherte Schwellwert nachfolgend für eine Bemessung der Ansteuerenergie berücksichtigt werden kann. Aufbauend auf dem ermittelten Schwellwert kann die Ansteuerenergie erhöht werden, wobei ein Zusammenhang zwischen einer jeweiligen Erhöhung der Ansteuerenergie und der eingespritzten Kraftstoff menge besonders genau ist. Einer weiteren In a further embodiment, the valve or the injection valve comprises a servo valve. In this case, a valve element of the servo valve is moved by means of the actuator or piezoelectric actuator. By the method according to the invention, the operation of the servo valve and thus of the entire valve or injection valve can be checked and adjusted particularly precisely. Preferably, the determined threshold value is stored in a data memory, wherein the stored threshold value can subsequently be taken into account for a dimensioning of the drive energy. Based on the determined threshold, the drive energy can be increased, with a relationship between a respective increase in the drive energy and the injected fuel quantity is particularly accurate. Another
Ausführungsform zufolge kann der ermittelte Energiebedarf auch für According to an embodiment, the determined energy requirement can also be applied to
Diagnosezwecke herangezogen werden. Z.B. kann eine Fehlerreaktion eingeleitet werden, wenn der erfindungsgemäß ermittelte Energiebedarf eine vorgebbare Schwelle überschreitet. Diagnostic purposes are used. For example, an error reaction can be initiated if the energy demand determined according to the invention exceeds a predefinable threshold.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Verfahren mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung für die Brennkraftmaschine durchgeführt. In der Steuer- und/oder Regeleinrichtung liegen zentral für die Einspritzung wichtige Größen bzw. Werte vor, die daher von dem Verfahren genutzt werden können. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren zumindest teilweise mittels eines Computerprogramms durchgeführt, welches zur Durchführung des Verfahrens programmiert ist. In a further advantageous embodiment of the invention, the method is carried out by means of a control and / or regulating device for the internal combustion engine. The control and / or regulating device has parameters or values that are important for the injection, which can therefore be used by the method. Preferably, the method according to the invention is at least partially carried out by means of a computer program which is programmed to carry out the method.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen: Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be explained with reference to the drawings. In the drawing show:
Figur 1 ein vereinfachtes Schema einer Brennkraftmaschine und einer Ansteuer- und Auswerteeinrichtung; Figure 1 is a simplified diagram of an internal combustion engine and a drive and evaluation device;
Figur 2 ein vereinfachtes Schema eines Ventils; Figure 2 is a simplified diagram of a valve;
Figur 3 ein Zeitdiagramm mit einem Signal eines elektrisch betätigbaren Aktors; und FIG. 3 shows a time diagram with a signal of an electrically actuatable actuator; and
Figur 4 ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben des Ventils. FIG. 4 shows a flow chart for a method for operating the valve.
Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet. Figur 1 zeigt ein stark vereinfachtes Schema einer Brennkraftmaschine 10 eines Kraftfahrzeugs zusammen mit einer Ansteuer- und Auswerteeinrichtung 12. Vorliegend ist die Ansteuer- und Auswerteeinrichtung 12 Teil einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 14 der Brennkraftmaschine 10. Die The same reference numerals are used for functionally equivalent elements and sizes in all figures, even in different embodiments. FIG. 1 shows a greatly simplified diagram of an internal combustion engine 10 of a motor vehicle together with a control and evaluation device 12. In the present case, the control and evaluation device 12 is part of a control and / or regulating device 14 of the internal combustion engine 10
Brennkraftmaschine 10 der Figur 1 weist vier Zylinder 16a bis 16d auf, dazu vierInternal combustion engine 10 of Figure 1 has four cylinders 16a to 16d, four
Einspritzventile 18 und vier elektrisch betätigbare Aktoren 20, welche an die Ansteuer- und Auswerteeinrichtung 12 angeschlossen sind. Die Aktoren 20 sind elektrisch ansteuerbare Betätigungseinrichtungen der Einspritzventile 18 und sind beispielsweise als Piezo (piezoelektrische)-Aktoren 42 (siehe Figur 2) ausgeführt. Die Einspritzventile 18 bzw. die Aktoren 20 werden vorliegend durch die Bezugszeichen 18a bis 18d bzw. 20a bis 20d unterschieden. Injectors 18 and four electrically actuated actuators 20 which are connected to the control and evaluation device 12. The actuators 20 are electrically controllable actuating devices of the injection valves 18 and are designed, for example, as piezo (piezoelectric) actuators 42 (see FIG. 2). The injection valves 18 and the actuators 20 are distinguished here by the reference numerals 18a to 18d or 20a to 20d.
Die Ansteuer- und Auswerteeinrichtung 12 umfasst ein Ansteuermodul 22, welches mittels Ansteuerleitungen 24a bis 24d die vier Einspritzventile 18 ansteuern kann. Beispielhaft ist der Aktor 20d in der Figur 1 an eine The control and evaluation device 12 comprises a control module 22, which can control the four injection valves 18 by means of control lines 24a to 24d. By way of example, the actuator 20d in FIG. 1 is connected to a
Auswerteeinrichtung 26 angeschlossen, welcher von der Ansteuerleitung 24d eine Signalspannung 28 zugeführt wird. Die Auswerteeinrichtung 26 ist über eine elektrische Leitung 29 mit einem Datenspeicher 30 verbunden. In dem  Evaluation device 26 is connected, which is supplied from the drive line 24d, a signal voltage 28. The evaluation device 26 is connected via an electrical line 29 to a data memory 30. By doing
Datenspeicher 30 können Schwellwerte 31 einer Ansteuerenergie, welche den Betrieb der Einspritzventile 18 charakterisieren, gespeichert werden. Dies wird weiter unten noch näher erläutert werden. Weiterhin umfasst die Ansteuer- und Auswerteeinrichtung 12 bzw. die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 14 einen Prozessor 32 und ein Computerprogramm 34. Die Beschaltung der übrigen Ansteuerleitungen 24a bis 24c ist in Figur 1 nur symbolisch durch je eine kurze vertikale gestrichelte Linie angedeutet (ohne Bezugszeichen). Die Beschaltung der Ansteuerleitungen 24a bis 24c entspricht jedoch der oben beschriebenen Beschaltung der Ansteuerleitung 24d. Im Betrieb der Brennkraftmaschine 10 steuert das Ansteuermodul 22 die AktorenData memory 30 can threshold values 31 of a drive energy, which characterize the operation of the injectors 18, are stored. This will be explained in more detail below. Furthermore, the control and evaluation device 12 or the control and / or regulating device 14 comprises a processor 32 and a computer program 34. The wiring of the other control lines 24a to 24c is symbolically indicated in FIG. 1 by a short vertical dashed line (without numbered). However, the wiring of the drive lines 24a to 24c corresponds to the wiring of the drive line 24d described above. During operation of the internal combustion engine 10, the control module 22 controls the actuators
20a bis 20d nacheinander an. Beispielsweise wird der Aktor 20d über die Ansteuerleitung 24d mit einem elektrischen Ansteuersignal 36 für eine vorgegebene Ansteuerdauer und mit einer vorgegebenen Ansteuerenergie angesteuert. Daraufhin öffnet das zugehörige Einspritzventil 18d und spritzt eine Kraftstoff menge in einen Brennraum des Zylinders 16d ein. Nach Ablauf der Ansteuerdauer schaltet das Ansteuermodul 22 das elektrische Ansteuersignal 36 wieder ab. 20a to 20d in succession. For example, the actuator 20d is controlled via the drive line 24d with an electrical drive signal 36 for a predetermined drive time and with a predetermined drive energy. Then opens the associated injection valve 18 d and injected a quantity of fuel into a combustion chamber of the cylinder 16 d. After expiration of Activation duration, the control module 22 switches off the electrical control signal 36 again.
Es versteht sich, dass die in der Figur 1 gezeigte Ansteuer- und It is understood that the Ansteuer- shown in the figure 1 and
Auswerteeinrichtung 12 nahezu beliebig ausgeführt sein kann. Beispielsweise können die dargestellten Elemente auch auf verschiedenen Einrichtungen der Brennkraftmaschine 10 bzw. des Kraftfahrzeugs verteilt angeordnet sein, und/oder sie können zu beliebigen Teilen als elektrische Schaltung oder durch das Computerprogramm 34 ausgeführt sein. Die Einspritzventile 18 können in einer ersten Ausgestaltung derart ausgeführt sein, dass die Aktoren 20 ein jeweiliges Ventilelement 56 (siehe Figur 2) mittels eines in dem jeweiligen Einspritzventil 18 integrierten Servoventils 38 (siehe Figur 2) betätigen können. In einer alternativen zweiten Ausgestaltung können die Aktoren 20 das jeweilige Ventilelement 56 ohne die Verwendung des Servoventils 38 betätigen, wie bei der Figur 2 noch erläutert werden wird. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Verwendung von Piezo-Aktoren 42 beschränkt. Evaluation device 12 can be performed almost arbitrarily. For example, the illustrated elements can also be distributed on different devices of the internal combustion engine 10 or of the motor vehicle, and / or they can be designed as arbitrary parts as an electrical circuit or by the computer program 34. In a first embodiment, the injection valves 18 may be designed such that the actuators 20 can actuate a respective valve element 56 (see FIG. 2) by means of a servo valve 38 (see FIG. 2) integrated in the respective injection valve 18. In an alternative second embodiment, the actuators 20 may actuate the respective valve element 56 without the use of the servo valve 38, as will be explained later in FIG. Furthermore, the inventive method is not limited to the use of piezo actuators 42.
Figur 2 zeigt ein vereinfachtes Schema des Servoventils 38, welches in den Einspritzventilen 18 verbaut sein kann. Das Servoventil 38 umfasst vorliegend ein Gehäuse 40. In dem Gehäuse 40 sind in der Zeichnung von oben nach unten dargestellt: Der an einem Abschnitt des Gehäuses 40 angeordnete Piezo-Aktor 42, ein erster Stößel 44, ein erster Teller 46, ein hydraulischer Koppler 48, ein zweiter Stößel 50, ein zweiter Teller 52, ein dritter Stößel 54 und das oben bereits erwähnte Ventilelement 56. Der Piezo-Aktor 42 weist zwei elektrische Anschlüsse 55a und 55b auf, über welche dem Piezo-Aktor 42 eine elektrische Ansteuerenergie zugeführt werden kann. Figure 2 shows a simplified diagram of the servo valve 38, which may be installed in the injection valves 18. In the present case, the servo valve 38 comprises a housing 40. The housing 40 in the drawing shows from top to bottom: the piezoactuator 42, a first plunger 44, a first plate 46, a hydraulic coupler 48 arranged on a section of the housing 40 , a second plunger 50, a second plate 52, a third plunger 54 and the above-mentioned valve element 56. The piezo-actuator 42 has two electrical connections 55a and 55b, via which the piezo-actuator 42, an electrical driving energy can be supplied ,
Zwischen einem in der Zeichnung unteren Endabschnitt des ersten Stößels 44 und einem in der Zeichnung oberen Endabschnitt des zweiten Stößels 50 ist ein hydraulischer Druckraum 57 angeordnet. In der Zeichnung oben rechts ist ein von dem Gehäuse 40 umschlossener Fluidraum (ohne Bezugszeichen) mittels einer Fluidleitung 59 an einen nicht dargestellten hydraulischen Between a lower end portion in the drawing of the first plunger 44 and an upper end portion of the second plunger 50 in the drawing, a hydraulic pressure chamber 57 is arranged. In the drawing at the top right, a fluid space enclosed by the housing 40 (without reference numeral) is connected by means of a fluid line 59 to a hydraulic fluid, not shown
Niederdruckbereich angeschlossen. Der erste, der zweite und der dritte Stößel 44, 50 und 54 weisen jeweils eine in etwa zylinderförmige Geometrie auf. Das Ventilelement 56 weist eine in etwa halbkugelförmige Geometrie auf. Zwischen dem ersten Teller 46 und dem hydraulischen Koppler 48 ist eine erste Schraubenfeder 58 angeordnet, und zwischen dem zweiten Teller 52 und dem hydraulischen Koppler 48 ist eine zweite Schraubenfeder 60 angeordnet. Low pressure area connected. The first, the second and the third plunger 44, 50 and 54 each have an approximately cylindrical geometry. The valve element 56 has an approximately hemispherical geometry on. Between the first plate 46 and the hydraulic coupler 48, a first coil spring 58 is disposed, and between the second plate 52 and the hydraulic coupler 48, a second coil spring 60 is arranged.
Die Figur 2 zeigt das Ventilelement 56 in einer - in der Zeichnung oberen - ersten Position. Die erste Position entspricht vorliegend dem geschlossenen Servoventil 38. Dabei ist ein in der Zeichnung oberer Dichtabschnitt des Ventilelements 56 an einem Dichtsitz (ohne Bezugszeichen) des Gehäuses 40 angeschlagen. Mittels des ersten, des zweiten und des dritten Stößels 44, 50 und 54 sowie mittels des hydraulischen Druckraums 57 ist eine Kraftübertragung zwischen dem Piezo-Aktor 42 und dem Ventilelement 56 möglich. Dadurch kann das Ventilelement 56 in der Zeichnung nach unten in eine - nicht dargestellte - zweite Position bewegt werden, welche beispielsweise einer Offenstellung des FIG. 2 shows the valve element 56 in a first position (upper in the drawing). In the present case, the first position corresponds to the closed servovalve 38. In this case, an upper sealing section of the valve element 56 in the drawing is struck against a sealing seat (without reference numeral) of the housing 40. By means of the first, the second and the third plunger 44, 50 and 54 and by means of the hydraulic pressure chamber 57, a power transmission between the piezo-actuator 42 and the valve element 56 is possible. As a result, the valve element 56 in the drawing down into a - not shown - second position to be moved, which, for example, an open position of the
Servoventils 38 entspricht. Servo valve 38 corresponds.
Im Betrieb des Servoventils 38 wird dem Piezo-Aktor 42 eine Ansteuerenergie mittels eines elektrischen Stroms zugeführt. Dadurch erfolgt eine - in der During operation of the servo valve 38, a drive energy is supplied to the piezo actuator 42 by means of an electrical current. This is done - in the
Zeichnung vertikale - Ausdehnung des Piezo-Aktors 42, wodurch der mit dem Piezo-Aktor 42 gekoppelte erste Stößel 44 in der Zeichnung entsprechend nach unten bewegt wird. Mittels einer daraus folgenden Druckerhöhung in dem hydraulischen Druckraum 57 erfolgt daraufhin eine Beaufschlagung des zweiten und des dritten Stößels 50 und 54 sowie des Ventilelements 56. Sofern die Ansteuerenergie des Piezo-Aktors 42 größer ist als der von der Ausführung des Servoventils 38, von hydraulischen Drücken und von exemplarabhängigen Toleranzen abhängige Schwellwert 31 , kann das Ventilelement 56 von dem Dichtsitz abheben und somit das Servoventil 38 zumindest kurzzeitig öffnen. Drawing vertical - expansion of the piezo-actuator 42, whereby the coupled with the piezo-actuator 42 first plunger 44 is moved in accordance with the drawing down. By means of a consequent increase in pressure in the hydraulic pressure chamber 57, the second and third plungers 50 and 54 and the valve element 56 are then acted on. If the activation energy of the piezoactuator 42 is greater than that of the servo valve 38, hydraulic pressures and dependent on copy-dependent tolerances threshold 31, the valve element 56 can lift off the sealing seat and thus open the servo valve 38, at least for a short time.
Es sei angemerkt, dass das Ventilelement 56 des Servoventils 38 einen in der Figur 2 nicht dargestellten Ventilkörper - beispielsweise eine Ventilnadel - hydraulisch ansteuert, mittels welchem Kraftstoff in einen Brennraum der Zylinder 16 eingespritzt werden kann. Für den Fall, dass das Einspritzventil 18 ein direkt arbeitendes Einspritzventil 18 ist, entspricht das Ventilelement 56 dem besagten Ventilkörper bzw. der Ventilnadel. Figur 3 zeigt ein Zeitdiagramm eines Signals 62, welches zwischen den It should be noted that the valve element 56 of the servo valve 38 hydraulically controls a valve body, not shown in FIG. 2, for example a valve needle, by means of which fuel the cylinder 16 can be injected into a combustion chamber. In the event that the injection valve 18 is a direct-acting injection valve 18, the valve element 56 corresponds to said valve body or the valve needle. FIG. 3 shows a time diagram of a signal 62 which is between the
Anschlüssen 55a und 55b des Piezo-Aktors 42 ermittelt werden kann. In dem in der Zeichnung dargestellten Koordinatensystem ist auf der Abszisse eine Zeit t aufgetragen und auf der Ordinate die Signalspannung 28. Der Connections 55a and 55b of the piezo-actuator 42 can be determined. In the coordinate system shown in the drawing, a time t is plotted on the abscissa and the signal voltage 28 on the ordinate
Koordinatenursprung charakterisiert einen Zeitpunkt tO, an welchem eine durch das Ansteuermodul 22 erfolgte Ansteuerung (Bestromung) beendet wird. Somit charakterisiert der Zeitpunkt tO den Beginn eines Zeitintervalls 64, in welchem der Aktor 20 nicht angesteuert wird. Verfahrensgemäß wird der Aktor 20 mindestens einmal in einem ersten Zeitintervall vor dem Zeitpunkt tO angesteuert und danach in dem zweiten Zeitintervall 64 nicht angesteuert. Zu dem Zeitpunkt tO weist der Piezo-Aktor 42 seine größte Ausdehnung auf und das Ventilelement 56 ist von seinem Dichtsitz zumindest geringfügig abgehoben. Coordinate origin characterizes a time tO at which a control (energization) by the control module 22 is ended. Thus, the time tO characterizes the beginning of a time interval 64, in which the actuator 20 is not driven. According to the method, the actuator 20 is actuated at least once in a first time interval before the time t0 and then not driven in the second time interval 64. At the time t0, the piezoelectric actuator 42 has its greatest extent and the valve element 56 is at least slightly raised from its sealing seat.
Als Folge der in dem Servoventil 38 herrschen hydraulischen Drücke wird das Ventilelement 56 nach dem Ende der Ansteuerung in der Zeichnung der Figur 2 nach oben gedrückt und schlägt zu einem Zeitpunkt t1 an seinem Dichtsitz an. Dieses Anschlagen wird wegen der bei Figur 2 beschriebenen Kraftübertragung zumindest abgeschwächt auf den Piezo-Aktor 42 übertragen. Dadurch weist das Signal 62 zum Zeitpunkt t1 eine in etwa sprunghafte Änderung (Sprungfunktion) auf. As a result of the hydraulic pressures prevailing in the servo valve 38, the valve element 56 is pushed upward after the end of the drive in the drawing of FIG. 2 and strikes its sealing seat at a time t1. Due to the transmission of force described in FIG. 2, this impact is transmitted to the piezo actuator 42 at least in a weakened manner. As a result, the signal 62 has an approximately abrupt change (jump function) at the time t1.
Die in der Figur 3 dargestellte Kurve des Signals 62 kann gegebenenfalls durch eventuelle elektrische Störsignale und/oder Ausgleichsvorgänge oder The curve of the signal 62 shown in FIG. 3 can optionally be replaced by any electrical interference signals and / or compensation processes or
dergleichen überlagert sein. Diese störenden Überlagerungen in der superimposed on it. These disturbing overlays in the
Signalspannung 28 sind in der Zeichnung jedoch nicht mit dargestellt. Signal voltage 28 are not shown in the drawing.
Ausgehend von einer elektrischen Ansteuerenergie des Piezo-Aktors 42, welche groß genug ist, das Ventilelement 56 von seinem Dichtsitz vorübergehend abzuheben und somit das Signal 62 entsprechend der Figur 3 zu erzeugen, kann die Ansteuerung schrittweise vermindert werden. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass eine Ansteuerdauer des Piezo-Aktors 42 konstant gehalten wird und eine zugehörige Amplitude einer impulsartigen Ansteuerspannung zwischen den Anschlüssen 55a und 55b schrittweise vermindert wird. Entsprechend wird die jeweilige maximale Ausdehnung des Piezo-Aktors 42 schrittweise vermindert. Daraus ergibt sich, dass der in der Figur 3 gezeigte Zeitpunkt t1 schrittweise früher auftritt. Zugleich kann auch das Anschlagen des Ventilelements 56 an seinem Dichtsitz entsprechend schwächer erfolgen, wobei eine Amplitude des Signals 62 entsprechend schrittweise kleiner wird. Durch die schrittweise Starting from an electrical drive energy of the piezo-actuator 42, which is large enough to temporarily lift the valve element 56 from its sealing seat and thus to generate the signal 62 according to the figure 3, the control can be gradually reduced. This is done, for example, by keeping a drive duration of the piezo actuator 42 constant and gradually reducing an associated amplitude of a pulse-like drive voltage between the terminals 55a and 55b. Accordingly, the respective maximum extent of the piezo-actuator 42 is gradually reduced. It follows that the time t1 shown in FIG. 3 occurs earlier in a stepwise manner. At the same time, the abutment of the valve element 56 at its sealing seat can be made correspondingly weaker, with an amplitude of the signal 62 correspondingly decreasing stepwise. By the gradual
Ermittlung des Zeitpunkts t1 kann somit der Schwellwert 31 der AnsteuerenergieDetermining the time t1 can thus the threshold value 31 of the drive energy
(- 'Energiebedarf ) ermittelt werden, bei welcher das Ventilelement 56 gerade noch bzw. gerade nicht mehr von dem Dichtsitz abheben kann. (- 'energy demand) can be determined, in which the valve element 56 just or can no longer lift off the sealing seat.
Alternativ oder ergänzend kann der Schwellwert 31 auch ermittelt werden, indem ausgehend von einer sehr geringen oder gar verschwindenden Ansteuerenergie, die Ansteuerenergie schrittweise erhöht wird, bis erstmalig das Signal 62 ermittelbar ist. As an alternative or in addition, the threshold value 31 can also be determined by increasing the drive energy step by step, starting from a very small or even vanishing drive energy, until the signal 62 can be determined for the first time.
Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm zur Durchführung eines Verfahrens zum FIG. 4 shows a flow chart for carrying out a method for
Betreiben des Einspritzventils 18 bzw. des Servoventils 38. Die in der Zeichnung dargestellte Prozedur kann beispielsweise mittels des Computerprogramms 34 durch den Prozessor 32 abgearbeitet werden. Operation of the injection valve 18 and the servo valve 38. The procedure shown in the drawing can be processed by the processor 32, for example by means of the computer program 34.
In einem Startblock 66 beginnt die in der Figur 4 dargestellte Prozedur. In einem folgenden Block 68 wird eine erste Ansteuerenergie für den Piezo-Aktor 42 eingestellt, so dass ein Abheben des Ventilelements 56 von seinem Dichtsitz ermöglicht wird. In einem folgenden Block 70 wird eine Höhe der In a start block 66, the procedure shown in FIG. 4 begins. In a following block 68, a first drive energy for the piezo actuator 42 is set, so that a lifting of the valve element 56 is made possible by its sealing seat. In a following block 70, a height of the
Ansteuerspannung um einen Schritt vermindert. In einem folgenden Block 72 wird das Signal 62 an den Anschlüssen 55a und 55b des Piezo-Aktors 42 ermittelt sowie eine Differenz der Zeitpunkte t1 und tO gebildet. Letzteres kann auch zur Plausibilisierung des Verfahrens und zur sicheren Erkennung des Signals 62 von Vorteil sein. Drive voltage reduced by one step. In a following block 72, the signal 62 at the terminals 55a and 55b of the piezo actuator 42 is determined and a difference between the times t1 and t0 is formed. The latter can also be advantageous for checking the plausibility of the method and for reliable detection of the signal 62.
In einem folgenden Abfrageblock 74 wird geprüft, ob das Signal 62 und/oder der Zeitpunkt t1 noch ermittelbar ist, bzw. ob eine Amplitude des Signals 62 oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt. Falls zutreffend, so wird zum Anfang des Blocks 70 verzweigt. Falls unzutreffend, so kann darauf geschlossen werden, dass die zuletzt eingestellte Ansteuerenergie den Schwellwert 31 erreicht hat, bei dem das Ventilelement 56 von der ersten Position gerade noch bzw. gerade nicht mehr abheben kann. Dann wird zu einem folgenden Block 76 verzweigt. Im Block 76 wird der ermittelte Schwellwert 31 der Ansteuerenergie in dem Datenspeicher 30 nichtflüchtig für das betreffende Einspritzventil 18 In a following query block 74 it is checked whether the signal 62 and / or the time t1 can still be determined, or whether an amplitude of the signal 62 is above a predetermined limit value. If applicable, the system branches to the beginning of block 70. If inaccurate, it can be concluded that the last set drive energy has reached the threshold value 31, at which the valve element 56 can not or may not lift off from the first position. Then, a branch is made to a following block 76. In block 76, the determined threshold value 31 of the drive energy in the data memory 30 is non-volatile for the relevant injection valve 18
abgespeichert. Die Prozedur kann anschließend für die übrigen Einspritzventile 18 der Brennkraftmaschine 10 in gleicher weise durchgeführt werden. Dies ist in der Zeichnung durch eine gestrichelte Linie dargestellt. stored. The procedure can then be carried out in the same way for the other injection valves 18 of the internal combustion engine 10. This is shown in the drawing by a dashed line.
Im nachfolgenden Block 78 können die ermittelten Schwellwerte 31 im weiteren Betrieb der Brennkraftmaschine 10 aus dem Datenspeicher 30 ausgelesen werden und als Bezugswert (Basiswert, Referenzwert) für die Ansteuerung der Einspritzventile 18 bzw. der Piezo-Aktoren 42 verwendet werden. Die In the subsequent block 78, the determined threshold values 31 can be read from the data memory 30 during further operation of the internal combustion engine 10 and used as a reference value (base value, reference value) for controlling the injection valves 18 or the piezoactuators 42. The
Ansteuerung der Einspritzventile 18 kann dadurch besonders genau erfolgen, insbesondere für Betriebsfälle, bei denen für eine Voreinspritzung und/oder Nacheinspritzung nur geringe Mengen von Kraftstoff in Brennräume der Zylinder 16 eingespritzt werden sollen. Triggering of the injection valves 18 can thereby be carried out particularly accurately, in particular for operating cases in which only small amounts of fuel are to be injected into combustion chambers of the cylinders 16 for a pilot injection and / or post-injection.
In einem folgenden Endeblock 80 endet die in der Figur 4 beschriebene In a following end block 80 ends that described in Figure 4
Prozedur. Vorzugsweise kann die Ermittlung des Schwellwerts 31 im Betrieb der Brennkraftmaschine 10 bzw. im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden, beispielsweise in einem Leerlaufbetrieb oder einem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine 10. Insbesondere können dadurch eventuelle Änderungen des Schwellwerts 31 über der Lebensdauer des Einspritzventils 18 ermittelt und ausgeglichen werden. Procedure. Preferably, the determination of the threshold value 31 during operation of the internal combustion engine 10 or while driving the motor vehicle can be carried out, for example in an idle mode or a coasting operation of the internal combustion engine 10. In particular, any changes in the threshold value 31 over the life of the injector 18 can be determined and compensated ,

Claims

Ansprüche claims
1 . Verfahren zum Betreiben eines Ventils (18; 38), wobei ein Ventilelement (56) des Ventils (18; 38) mittels einer Ansteuerung eines elektrisch betätigbaren Aktors (20) von einer ersten Position in eine zweite Position bewegt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (20) mindestens einmal in einem ersten Zeitintervall angesteuert wird und danach in einem zweiten Zeitintervall (64) nicht angesteuert wird, wobei ein ein Anschlagen des Ventilelements (56) an der ersten Position charakterisierendes Signal (62) an elektrischen Anschlüssen (55a, 55b) des Aktors (20) ermittelt wird, und dass eine Ansteuerenergie des Aktors (20) schrittweise verändert wird, wobei ein Schwellwert (31 ) der Ansteuerenergie ermittelt wird, bei welchem das Ventilelement (56) von der ersten Position gerade noch bzw. gerade nicht mehr abheben kann. 1 . Method for operating a valve (18; 38), wherein a valve element (56) of the valve (18; 38) can be moved from a first position to a second position by actuating an electrically actuatable actuator (20), characterized in that the actuator (20) is actuated at least once in a first time interval and is then not actuated in a second time interval (64), wherein a signal (62) at electrical terminals (55a) characterizing abutment of the valve element (56) at the first position 55b) of the actuator (20) is determined, and that a drive energy of the actuator (20) is changed stepwise, wherein a threshold value (31) of the drive energy is determined, wherein the valve element (56) from the first position just or straight can not take off anymore.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die erste Position dem geschlossenen Ventil (18; 38) und die zweite Position dem geöffneten Ventil (18; 38) entspricht. 2. The method of claim 1, wherein the first position corresponds to the closed valve (18; 38) and the second position corresponds to the opened valve (18; 38).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Ansteuerdauer des elektrisch betätigbaren Aktors (20) konstant gehalten wird und eine Ansteuerspannung des elektrisch betätigbaren Aktors (20) schrittweise verändert wird. 3. The method of claim 1 or 2, wherein a drive duration of the electrically actuable actuator (20) is kept constant and a drive voltage of the electrically actuable actuator (20) is changed stepwise.
4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Signal (62) im Wesentlichen einer Sprungfunktion entspricht. 4. The method according to at least one of the preceding claims, wherein the signal (62) substantially corresponds to a jump function.
5. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektrisch betätigbare Aktor (20) ein Piezo-Aktor (42) ist. 5. The method according to at least one of the preceding claims, wherein the electrically actuable actuator (20) is a piezoelectric actuator (42).
6. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ventil (18; 38) ein Einspritzventil (18) für eine Brennkraftmaschine (10) ist. 6. The method of claim 1, wherein the valve is an injection valve for an internal combustion engine.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ventil (18; 38) ein Servoventil (38) umfasst. The method of at least one of the preceding claims, wherein the valve (18; 38) comprises a servo valve (38).
8. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der ermittelte Schwellwert (31 ) in einem Datenspeicher (30) abgespeichert wird, und wobei der abgespeicherte Schwellwert (31 ) nachfolgend für eine Bemessung der Ansteuerenergie berücksichtigt wird. 8. The method according to at least one of the preceding claims, wherein the determined threshold value (31) is stored in a data memory (30), and wherein the stored threshold value (31) is subsequently taken into account for a dimensioning of the drive energy.
9. Steuer- und/oder Regeleinrichtung (14) für eine Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen. 9. control and / or regulating device (14) for an internal combustion engine (10), characterized in that it is adapted to carry out a method according to one of claims 1 to 8.
10. Computerprogramm (34) für eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (14), dadurch gekennzeichnet, dass es dazu programmiert ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen. Computer program (34) for a control and / or regulating device (14), characterized in that it is programmed to carry out a method according to one of Claims 1 to 8.
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