WO2005054652A1 - Betriebsverfahren für einen aktor eines einspritzventils und zugehörige vorrichtung - Google Patents

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WO2005054652A1 PCT/EP2004/053161 EP2004053161W WO2005054652A1 WO 2005054652 A1 WO2005054652 A1 WO 2005054652A1 EP 2004053161 W EP2004053161 W EP 2004053161W WO 2005054652 A1 WO2005054652 A1 WO 2005054652A1
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Siemens AG
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    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/401—Controlling injection timing

Definitions

  • the invention relates to an operating method for an actuator of an injection valve of an internal combustion engine, in particular for a piezo actuator, according to the preamble of claim 1 and a corresponding device according to the preamble of claim 14.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method and a device which enables the most precise possible determination of the start of injection from the measured actuator voltage.
  • the invention encompasses the general technical teaching of measuring an electrical operating variable of the actuator and determining an injection variable as a function thereof, which represents the injection behavior of the injection valve, the measured electrical operating variable of the actuator being compared with a stored reference curve which represents the temporal Reproduces the course of the company size for a reference sample
  • the measured electrical operating variable is preferably the actuator voltage, but in principle it is also possible to measure and evaluate other electrical operating variables of the actuator in order to determine the injection variable of interest as a function thereof.
  • the invention is not restricted to the determination of the start of injection as an injection size of interest. Rather, other injection quantities can be determined within the scope of the invention, which reflect the injection behavior of the respective injection valve, the injection quantity and the opening speed of the nozzle needle only being mentioned as an example.
  • the predetermined reference curve preferably reproduces the time-dependent course of the measured operating variable in the case of a reference pattern of an injector in which the nozzle needle is braked, which can be achieved, for example, by soldering the nozzle needle on.
  • the determination of the reference curve of the electrical operating quantity to be measured on the reference pattern is preferably carried out in a separate calibration method outside of normal injection operation, since the soldering of the nozzle needle leads to damage to the associated injector. In principle, however, it is also possible to firmly brake the nozzle needle in a manner that does not damage the respective injector. For example, when determining the reference curve, the actuator can be controlled with an electrical control signal that is not sufficient to open the injection valve.
  • a voltage difference is preferably formed as part of the comparison between the measured electrical operating variable and the corresponding reference curve and the injection quantity of interest is determined as a function of the voltage difference.
  • the voltage difference is preferably determined for a specific point in time after the actuator has been charged, a point in time being selected for this that is as meaningful as possible. Local maxima of the measured actuator voltage are particularly suitable for this purpose, the second local maximum of the measured actuator voltage after charging of the actuator having proven to be particularly meaningful for determining the voltage difference.
  • the voltage difference for the determination of the injection quantity of interest is therefore preferably calculated at the time of the second local maximum of the actuator voltage, but at the latest at the beginning of the discharge process.
  • an area-wise consideration is carried out by determining the area integral enclosed by the measured profile of the operating variable and the reference curve.
  • the area integral is preferably determined between the time of the first local maximum of the measured operating variable and either the second local maximum of the measured operating variable or the start of the discharge process.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a control unit of an injector for an injection system of an internal combustion engine with a piezo actuator
  • FIG. 3a shows a first variant of the operating method according to the invention in the form of a flow chart
  • FIG. 3b shows a device for carrying out the first variant of the operating method according to the invention
  • FIG. 3c shows a simplified course of the actuator current when carrying out the operating method according to the first variant
  • FIG. 3d shows the time course of the actuator voltage when the operating method according to the invention is carried out in accordance with the first variant
  • FIG. 4d shows the course of the actuator voltage over time when carrying out the operating method according to the second variant
  • FIG. 5 shows an equivalent control circuit diagram for controlling a piezo actuator using the operating method according to the invention.
  • the control unit of an injector of an injection system for an internal combustion engine shown in FIG. 1 is largely conventional and is used to control a nozzle needle 1, which is linearly displaceably mounted in the control unit and releases or blocks the fuel injection depending on its position.
  • the control unit consists of three modules 2, 3, 4 arranged one above the other, a high-pressure channel 5 running through the modules 2, 3, 4, via which the fuel to be injected is supplied.
  • the high-pressure duct 5 opens into the lower module 4 in a cylindrical duct 6, through which the fuel to be injected reaches the valve opening.
  • annular channel 7 is arranged in the lower module 4, which surrounds the nozzle needle 1 in an annular manner, a further channel branching off from the annular channel 7 on the side opposite the high-pressure channel 5 and opening into a control chamber 9 via an inlet throttle 8.
  • the middle module 3 there is a valve seat 10 and a displaceably mounted valve body 11, the valve body 11 releasing or blocking the valve seat 10 depending on its position.
  • valve body 11 is biased in the direction of the valve seat 10 by a spring 12, so that the valve body 11 seals the valve seat 10 without external forces being applied, so that no fuel can escape upward from the control chamber 9.
  • a piezo actuator 13 For the mechanical drive of the valve body 11, a piezo actuator 13 is provided, which presses via a base plate 14 and a crank pin 15 onto a valve mushroom 16 formed on the upper side of the valve body 11.
  • the piezo actuator 13 can thus push the valve body 11 out of the valve seat 9 as a function of the electrical voltage applied to the piezo actuator 13, so that fuel can escape from the control chamber 9 through the valve seat 10 and via an outlet throttle (not shown).
  • the nozzle needle is first soldered to the laboratory sample, so that the nozzle needle cannot move independently of the control by the control unit shown in FIG. 1.
  • the piezo actuator 13 is then electrically controlled as in normal injection operation, the voltage profile U REF being measured.
  • the resulting reference curve is saved and taken into account during normal injection operation, as will be described in detail.
  • the electrical voltage U IST is continuously measured at the piezo actuator 13 and temporarily stored.
  • the nozzle needle 1 has then reached its stop and does not displace any further fuel from the control chamber 9, so that the fuel pressure in the control chamber 9 decreases due to the outflowing fuel until a balance between the inlet and Expired.
  • the current time t is supplied to a characteristic curve element 19, in which the reference curve U REF is stored and which, depending on the time t, outputs an associated voltage value yi as a comparison variable.
  • FIG. 5 finally shows a control equivalent circuit diagram for controlling the piezo actuator 13 using the method described above.
  • the subtractor 24 is connected to a controller 27 which controls an output stage 28 as a function of the control deviation ⁇ t.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für einen Aktor eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Piezoaktor, mit den folgenden Schritten: Messung des zeitlichen Verlaufs (UIST) einer elektrischen Betriebs­größe des Aktors während des Einspritzbetriebs, Ermittlung einer das Einspritzverhalten des Einspritzventils wiederge­benden Einspritzgröße in Abhängigkeit von der gemessenen Be­triebsgröße, Vergleich des gemessenen Verlaufs (UIST) der Be­triebsgröße mit einer gespeicherten Referenzkurve (UREF), die den zeitlichen Verlauf der Betriebsgröße bei einem Referenz­muster wiedergibt, sowie Ermittlung der interessierenden Ein­spritzgröße in Abhängigkeit von dem Vergleich. Weiterhin um­fasst die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung.

Description

Beschreibung
Betriebsverfahren für einen Aktor eines Einspritzventils und zugehörige Vorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für einen Aktor eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Piezoaktor, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 14.
Aus DE 199 30 309 AI sowie aus DE 100 24 662 AI ist es bekannt, bei einer Einspritzanlage mit Piezoaktoren zur Ansteu- erung der Einspritzventile die Aktorspannung auszuwerten, um daraus den Einspritzbeginn zu ermitteln.
Nachteilig an diesem bekannten Erfahren zur Ermittlung des Einspritzbeginns aus der Aktorspannung ist jedoch die verbesserungsfähige Genauigkeit.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die eine möglichst genaue Bestimmung des Einspritzbeginns aus der gemessenen Ak— torspannung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem eingangs beschriebenen bekannten Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und — hinsichtlich einer entsprechenden Vorrichtung — durch die erk- male des Anspruchs 14 gelöst.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, eine elektrische Betriebsgröße des Aktors zu messen und in Abhängigkeit davon eine Einspritzgröße zu ermitteln, die das Ein- spritzverhalten des Einspritzventils wiedergibt, wobei die gemessene elektrische Betriebsgröße des Aktors mit einer gespeicherten Referenzkurve verglichen wird, die den zeitlichen Verlauf der Betriebsgröße bei einem Referenzmuster wiedergibt.
Vorzugsweise handelt es sich bei der gemessenen elektrischen Betriebsgröße um die Aktorspannung, jedoch ist es grundsätzlich auch möglich, andere elektrische Betriebsgrößen des Aktors zu messen und auszuwerten, um in Abhängigkeit davon die interessierende Einspritzgröße zu ermitteln.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht auf die Bestimmung des Einspritzbeginns als interessierende Ein— spritzgröße beschränkt ist. Vielmehr können im Rahmen der Erfindung grundsätzlich auch andere Einspritzgrößen ermittelt werden, die das Einspritzverhalten des jeweiligen Einspritz- ventils wiedergeben, wobei lediglich beispielhaft die Einspritzmenge und die Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel zu erwähnen sind.
Die vorgegebene Referenzkurve gibt vorzugsweise den zeit— liehen Verlauf der gemessenen Betriebsgröße bei einem Referenzmuster eines Injektor wieder, bei dem die Düsennadel festgebremst ist, was beispielsweise durch Festlöten der Dusennadel erreicht werden kann. Die Bestimmung der Referenzkurve der zu messenden elektrischen Betriebsgröße an dem Re- ferenzmuster erfolgt vorzugsweise in einem separaten Kalibrierverfahren außerhalb des normalen Einspritzbetriebs, da das Festlöten der Düsennadel zu einer Beschädigung des zugehörigen Injektors führt. Es ist jedoch grundsätzlich auch möglich, die Düsennadel in einer Weise fest zu bremsen, die nicht zu einer Beschädigung des jeweiligen Injektors führt. Beispielsweise kann der Aktor bei der Ermittlung der Referenzkurve mit einem elektrischen Steuersignal angesteuert werden, das nicht ausreicht, um das Einspritzventil zu öffnen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Spannungsamplitude des elektrischen Steuersignals oder die zeitliche Dauer des Steuersignals entsprechend gering gewählt wird. Vorzugsweise wird im Rahmen des Vergleichs zwischen der gemessenen elektrischen Betriebsgröße und der entsprechenden Referenzkurve eine Spannungsdifferenz gebildet und die interessierende Einspritzgröße in Abhängigkeit von der Spannungs- differenz bestimmt.
Die Bestimmung der Spannungsdifferenz erfolgt vorzugsweise für einen bestimmten Zeitpunkt nach der Aufladung des Aktors, wobei hierfür ein Zeitpunkt gewählt wird, der möglichst aus- sagekräftig ist. Hierzu eignen sich insbesondere lokale Maxi- ma der gemessenen Aktorspannung, wobei sich das zweite lokale Maximum der gemessenen Aktorspannung nach dem Aufladen des Aktors als besonders aussagekräftig für die Bestimmung der Spannungsdif erenz erwiesen hat.
In bestimmten Betriebs zuständen der Einspritzanlage kann es jedoch vorkommen, dass die Aktorspannung nach dem Aufladen des Aktors kein zweites lokales Maximum aufweist, da der Entladevorgang bereits vor dem Auftreten des zweiten lokalen Ma- ximums eingeleitet wurde. In einem solchen Fall ist es zweckmäßig, die Berechnung der Spannungsdifferenz zwischen der gemessenen Aktorspannung und dem entsprechenden Spannungswert der Referenzkurve spätestens zu Beginn des Entladevorgangs durchzuführen .
Die Berechnung der Spannungsdifferenz für die Bestimmung der interessierenden Einspritzgröße erfolgt also vorzugsweise zum Zeitpunkt des zweiten lokalen Maximums der Aktorspannung, spätestens jedoch zu Beginn des Entladevorgangs .
In einer anderen Variante der Erfindung erfolgt bei dem Vergleich des zeitlichen Verlaufs der gemessenen elektrischen Betriebsgröße des Aktors mit der gespeicherten Referenzkurve eine flächenmäßig Betrachtung, indem das von dem gemessenen Verlauf der Betriebsgröße und der Referenzkurve eingeschlossene Flächenintegral bestimmt wird. Die Bestimmung des Flächenintegrals erfolgt hierbei vorzugsweise zwischen dem Zeitpunkt des ersten lokalen Maximums der gemessenen Betriebsgröße und entweder dem zweiten lokalen Maximum der gemessenen Betriebsgröße oder dem Beginn des Entla- devorgangs .
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Querschnittsansicht einer Steuereinheit eines Injektors für eine Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine mit einem Piezoaktor,
Figur 2 ein Kalibrierverfahren zur Erzeugung einer Referenzkurve in Form eines Flussdiagramms,
Figur 3a eine erste Variante des erfindungsgemäßen Be- triebsverfahrens in Form eines Flussdiagramms,
Figur 3b eine Vorrichtung zur Durchführung der ersten Variante des erfindungsgemäßen Betriebs erfahrens,
Figur 3c einen vereinfachten Verlauf des Aktorstroms bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens entsprechend der ersten Variante,
Figur 3d den zeitlichen Verlauf der Aktorspannung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens entsprechend der ersten Variante,
Figur 4a eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens in Form eines Flussdiagramms,
Figur 4b eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens entsprechend der zweiten Variante,
Figur 4c den zeitlichen Verlauf des Aktorstroms bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebs— Verfahrens entsprechend der zweiten Variante,
Figur 4d den zeitlichen Verlauf der Aktorspannung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebs— Verfahrens entsprechend der zweiten Variante sowie
Figur 5 ein regelungstechnisches Ersatzschaltbild zur Re- gelung eines Piezoaktors unter Verwendung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens .
Die in Figur 1 dargestellte Steuereinheit eines Injektors einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine ist weitge— hend herkömmlich aufgebaut und dient zur Ansteuerung einer Düsennadel 1, die in der Steuereinheit linear verschiebbar gelagert ist und die Kraftsto feinspritzung in Abhängigkeit von ihrer Position freigibt oder sperrt.
Die Steuereinheit besteht drei übereinander angeordneten Modulen 2, 3, 4, wobei durch die Module 2, 3, 4 ein Hochdruckkanal 5 verläuft, über den der einzuspritzende Kraftstoff zugeführt wird. Der Hochdruckkanal 5 mündet in dem unteren Modul 4 in einem zylindrischen Kanal 6, über den der einzuspritzende Kraftstoff zu der Ventilöffnung gelangt.
Darüber hinaus ist in dem unteren Modul 4 ein Ringkanal 7 angeordnet, der die Düsennadel 1 ringförmig umgibt, wobei von dem Ringkanal 7 auf der dem Hochdruckkanal 5 gegenüberlie— genden Seite ein weiterer Kanal abzweigt, der über eine Zulaufdrossel 8 in einen Steuerraum 9 mündet. In dem mittleren Modul 3 befindet sich ein Ventilsitz 10 und ein verschiebbar gelagerter Ventilkörper 11, wobei der Ventilkörper 11 in Abhängigkeit von seiner Position den Ventilsitz 10 freigibt oder sperrt.
Der Ventilkörper 11 wird hierbei durch eine Feder 12 in Richtung auf den Ventilsitz 10 vorgespannt, so dass der Ventilkörper 11 ohne Anliegen äußerer Kräfte den Ventilsitz 10 abdichtet, so dass kein Kraftstoff aus dem Steuerraum 9 nach oben entweichen kann.
Zum mechanischen Antrieb des Ventilkörpers 11 ist ein Piezoaktor 13 vorgesehen, der über eine Bodenplatte 14 und einen Hubzapfen 15 auf einen an der Oberseite des Ventilkörpers 11 angeformten Ventilpilz 16 drückt. Der Piezoaktor 13 kann also den Ventilkörper 11 in Abhängigkeit von der an den Piezoaktor 13 angelegten elektrischen Spannung aus dem Ventilsitz 9 herausdrücken, so dass Kraftstoff aus dem Steuerraum 9 durch den Ventilsitz 10 und über eine nicht dargestellte Ablaufdrossel entweichen kann.
Im Folgenden wird nun unter Bezugnahme auf das in Figur 2 dargestellte Flussdiagramm zunächst beschrieben, wie eine Referenzkurve aufgenommen wird, die den Spannungsverlauf UREF (t) bei einem Labormuster des Aktors wiedergibt, bei dem die Düsennadel festgebremst ist.
Hierzu wird die Düsennadel bei dem Labormuster zunächst festgelötet, so dass sich die Düsennadel unabhängig von der An- Steuerung durch die in Figur 1 dargestellte Steuereinheit nicht bewegen kann.
Anschließend wird der Piezoaktor 13 wie im normalen Einspritzbetrieb elektrisch angesteuert, wobei der Spannungs- verlauf UREF gemessen wird. Die entstehende Referenzkurve wird gespeichert und während des normalen Einspritzbetriebs berücksichtigt, wie noch detailliert beschrieben wird.
Im Folgenden wird nun eine erste Variante der Erfindung beschrieben, die in den Figuren 3a-3d dargestellt ist.
Hierbei erfolgt eine Ansteuerung des Aktors im normalen Einspritzbetrieb ohne Besonderheiten.
Während der elektrischen Ansteuerung des Aktors wird jedoch laufend die elektrische Spannung UIST an dem Piezoaktor 13 gemessen und zwischengespeichert.
Nach einem Einspritzvorgang wird dann geprüft, ob der Spannungsverlauf UIST ein zweites lokales Maximum 17 aufweist, dessen zeitliche Lage tMΛχ2 einen Rückschluss auf den tatsächlichen Einspritzbeginn zulässt .
So führt das Aufladen des Piezoaktors 13 zwischen dem Zeitpunkt
Figure imgf000009_0001
zunächst zu einem Anstieg der Aktorspannung U.
Zum Zeitpunkt
Figure imgf000009_0002
wird der Ventilkörper 11 dann aufgrund der Längung des Piezoaktors 13 aus dem Ventilsitz 10 gehoben, so dass Kraftstoff aus dem Steuerraum 9 nach oben in den darüber befindlichen Leckageraum entweichen kann. Dadurch sinkt der auf den Piezoaktor 13 wirkende hydraulische Druck in dem Steuerraum 9, was zunächst zu einem entsprechenden Spannungs- abfall zwischen dem Zeitpunkt =tMAxι und dem Zeitpunkt t=tMIN ührt .
Der Druckabfall in dem Steuerraum 9 hat jedoch auch zur Folge, dass sich die Düsennadel 1 in Richtung des Steuerraums 9 bewegt und dabei Kraftstoff verdrängt. Diese Düsennadel- bewegung überwiegt ab dem Zeitpunkt
Figure imgf000009_0003
den Druckverlust durch abströmenden Kraftstoff, so dass der Druck in dem Steu- erraum 9 und damit die Spannung U bis zum Zeitpunkt t=tMAX2 wieder ansteigen.
Zum Zeitpunkt t=tMRX2 hat die Düsennadel 1 dann ihren Anschlag erreicht und verdrängt keinen weiteren Kraftstoff aus dem Steuerraum 9, so dass der Kraftstof druck in dem Steuerraum 9 durch den abfließenden Kraftstoff abnimmt, bis sich in dem Steuerraum 9 ein Gleichgewicht zwischen Zulauf und Ablauf eingestellt hat.
Zum Zeitpunkt
Figure imgf000010_0001
wird der Piezoaktor 13 dann entladen, wodurch sich der Piezoaktor 13 verkürzt, so dass der Ventilkörper 11 den Ventilsitz 10 wieder verschließt.
Falls die Entladung so früh erfolgt, dass sich das zweite lokale Maximum 17 nicht ausbilden kann, so macht es keinen Sinn, auf das zweite lokale Maximum 17 zu warten.
In diesem Fall wird eine Vergleichsgröße xl bestimmt, die gleich der gemessenen Aktorspannung U zu Beginn des Entladevorgangs ist. Darüber hinaus wird eine weitere Vergleichs— große yl bestimmt, die gleich dem entsprechenden Spannungs— wert der gespeicherten Referenzkurve ist.
Falls der gemessene Spannungsverlauf UιST dagegen das zweite lokale Maximum 17 aufweist, so werden die beiden Vergleichsgrößen xl, yl für den Zeitpunkt tMAX2 des zweiten lokalen Maximums 17 ermittelt.
In einem weiteren Schritt wird dann eine Differenz zl der beiden Vergleichsgrößen xl, yl berechnet, um daraus anschließend den Einspritzbeginn tBEGiNN berechnen zu können.
Das Blockschaltbild in Figur 3b zeigt eine stark vereinfachte Aus ührungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 18 zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens. Als Eingangsgrößen erhält die Vorrichtung 18 die aktuelle Zeit t, ein Entladesignal sowie die aktuelle Aktorspannung
UIST«
Die aktuelle Zeit t wird einem Kennlinienglied 19 zugeführt, in dem die Referenzkurve UREF gespeichert wird und das in Abhängigkeit von der Zeit t einen zugehörigen Spannungswert yi als Vergleichsgröße ausgibt.
Die aktuelle Aktorspannung U|Hι- wird als Vergleichsgröße xl zusammen mit der Vergleichsgröße yl einem Subtrahierer 20 zugeführt, der eine Differenzspannung zl berechnet und diese an ein nachgeordnetes Abtast—/Halteglied 21 weitergibt. Das Ab- tast-/Halteglied wird von einer Steuereinheit 22 angesteuert, die zum einen die aktuelle Aktorspannung UISτ und zum anderen ein Entladesignal auswertet. Die Steuereinheit 22 triggert das Abtast-/Halteglied 21 dann, wenn die aktuelle Aktorspan- nung UIST das zweite lokale Maximum 17 aufweist oder spätestens, wenn das Entladesignal erscheint.
Das Abtast-/Halteglied 21 gibt dann die Spannungsdifferenz Zi an eine Auswertungseinheit 23 weiter, die in Abhängigkeit von der Spannungsdifferenz zi und weiteren Größen den Einspritz— beginn BEGiN, IST berechnet .
Im folgenden wird nun anhand der Figuren 4a-4d eine zweite Variante der Erfindung beschrieben. Diese Variante stimmt jedoch weitgehend mit der vorstehend beschriebenen ersten Variante der Erfindung überein, so dass zur Vermeidung von Wie— derholungen auf die vorstehende Beschreibung zu den Figuren
3a-3d verwiesen wird und im Folgenden für entsprechende Teile dieselben Bezugszeichen verwendet werden wie in den Figuren 3a-3d, die jedoch lediglich zur Unterscheidung durch ein A- postroph gekennzeichnet sind.
Eine Besonderheit dieser zweiten Variante der Anmeldung besteht darin, dass bei dem Vergleich des gemessenen tat- sächlichen Spannungsverlaufs UIS der Aktorspannung mit der gespeicherten Referenzkurve UREΓ eine flächenmäßige Betrachtung erfolgt, indem die Spannungsdifferenz zi durch einen Integrierer 21' aufintegriert wird, wobei mit dem Zeitpunkt tMAxi des ersten lokalen Maximums begonnen wird, wohingegen die Integration entweder zum Zeitpunkt tMa2 des zweiten lokalen Maximums 17 ' oder spätestens mit dem Beginn des Entladevorgangs beendet wird.
Die von dem Integrierer 21" berechnete Fläche A wird dann der Auswertungseinheit 23' zugeführt, die in Abhängigkeit davon und unter Berücksichtigung weiterer Größen den Einspritz— beginn tDEGiNNf IST berechnet .
Figur 5 zeigt schließlich ein regelungstechnisches Ersatzschaltbild zur Regelung des Piezoaktor 13 unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens .
Als Sollwert wird hierbei der gewünschte Einspritzbeginn tBE- GINN, SOLL vorgegeben, der einem Subtrahierer 24 zugeführt wird.
Der Subtrahierer 24 erhält als weitere Eingangsgröße über eine Rückkopplungs schleife 25 den Ist-Wert tBEciNN, IST für den Einspritzbeginn, der von der vorstehend beschriebenen Vor- richtung 18 ermittelt wird. Hierzu ist die Vorrichtung 18 eingangsseitig mit einem Spannungssensor 26 verbunden, der die Aktorspannung UIST misst.
Ausgangsseitig ist der Subtrahierer 24 mit einem Regler 27 verbunden, der in Abhängigkeit von der Regelabweichung Δt eine Endstufe 28 ansteuert.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.

Claims

Patentansprüche
1. Betriebsverfahren für einen Aktor (13) eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Pie- zoaktor, mit den folgenden Schritten:
- Messung des zeitlichen Verlaufs (UIST) einer elektrischen Betriebsgröße des Aktors (13) während des Einspritzbetriebs,
- Ermittlung einer das Einspritzverhalten des Einspritz- ventils wiedergebenden Einspritzgröße (tHKGiNN) in Abhängigkeit von der gemessenen Betriebsgröße, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Schritte:
- Vergleich des gemessenen Verlaufs (UISI) der Betriebsgröße mit einer gespeicherten Referenzkurve (UREF) , die den zeitlichen Verlauf der Betriebsgröße bei einem Referenzmuster wiedergibt,
- Ermittlung der interessierenden Einspritzgröße (tBEGiN) in Abhängigkeit von dem Vergleich.
2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei dem Referenzmuster die Düsennadel festgebremst ist, so dass die Referenzkurve (URBF) den zeitlichen Verlauf der Betriebsgröße bei festgebremster Düsennadel wiedergibt.
3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die gemessene Betriebsgröße des Aktors (13) die Ak- torspannung ist.
4. Betriebsverfahren nach Anspruch 3, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Schritte: - Berechnung einer Spannungsdifferenz (zx) zwischen der gemessenen Aktorspannung und einem entsprechenden Spannungs— wert der Referenzkurve (UUK ) , - Bestimmung der interessierenden Einspritzgröße (tBECINN) in Abhängigkeit von der Spannungsdifferenz (zx) .
5. Betriebsverfahren nach Anspruch 4, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Schritte:
- Bestimmung eines lokalen Maximums (17) der gemessenen Ak— torspannung,
- Berechnung der Spannungsdifferenz (zi) für den Zeitpunkt des lokalen Maximums (17) .
6. Betriebsverfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das lokale Maximum (17) für die Berechnung der Span— nungsdifferenz das zweite lokale Maximum nach dem Aufladen des Aktors (13) ist.
7. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Schritte:
- Entladen des Aktors (13) zu einem vorgegebenen Ξntlade- zeitpunkt (tENTLADE) ,
- Berechnung der Spannungsdifferenz für den Entladezeitpunkt (tENTLADE) •
8. Betriebsverfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Spannungsdifferenz (zi) nur beim Fehlen des zweiten lokalen Maximums (17) der AktorSpannung für den Ξntladezeit— punkt (tBκιτLADE) berechnet wird.
9. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
- Berechnung des von dem gemessenen Verlauf (UIST) der Betriebsgröße und der Referenzkurve (UREF) eingeschlossenen Flächenintegrals (A) ,
- Bestimmung der interessierenden Einspritzgröße ^BEGI N) in Abhängigkeit von dem Flächenintegral (A) .
10. Betriebsverfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Flächenintegral (A) zwischen dem ersten lokalen Ma- ximum (tMAxi) der gemessenen Betriebsgröße und entweder dem zweiten lokalen Maximum (t xi) der gemessenen Betriebsgröße oder dem Entladezeitpunkt ^ENTADEN) ermittelt wird.
11. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , dass die interessierende Einspritzgröße der Einspritzbeginn (toEGi ii) ist.
12. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Betriebsgröße des Aktors (13) während und/oder nach einem Ladevorgang, aber vor dem folgenden Entladevorgang ge- messen wird.
13. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Aktor (13) in Abhängigkeit von der ermittelten Ein- spritzgröße ( HκsiNN) geregelt wird.
14. Vorrichtung zur Überwachung eines Aktors (13) für ein Einspritzventil einer Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Piezoaktor, mit
einer mit dem Aktor (13) verbundenen Messeinheit (26) zur Messung des zeitlichen Verlaufs (UIST) einer elektrischen Betriebsgröße des Aktors (13) ,
einer mit der Messeinheit (26) verbundenen Auswertungseinheit (18) zur Bestimmung einer das Einspritzverhalten des Ein— spritzventils wiedergebenden Einspritzgröße (tBEciNis) in Abhängigkeit von der elektrischen Betriebsgröße des Aktors (13) ,
g e k e n n z e i c h n e t d u r c h
ein Kennlinienglied (19, 19') zur Speicherung einer Referenzkurve (UREF) r die den zeitlichen Verlauf der Betriebsgröße bei einem Re erenzmuster wiedergibt sowie
eine Vergleichseinheit (20, 20') zum Vergleich des gemessenen Verlaufs (UIST) der Betriebsgröße mit der gespeicherten Referenzkurve (UREF) und zur Bestimmung der Einspritzgröße ( BEciN ) in Abhängigkeit von dem Vergleich.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei dem Referenzmuster die Düsennadel festgebremst ist, so dass die Referenzkurve (UREF) den zeitlichen Verlauf der Betriebsgröße bei festgebremster Düsennadel wiedergibt .
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , dass die gemessene Betriebsgröße des Aktors (13) die Aktorspannung ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Vergleichseinheit einen Subtrahierer (20) aufweist, um die Differenz zwischen der gemessenen Betriebsgröße des Aktors (13) und dem entsprechenden Wert der Referenzkurve (UREF) ZU bilden.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Integrierer (21') zur Bildung des von der Referenzkurve (UREF) und dem gemessenen Verlauf (UISτ) der Betriebsgröße eingeschlossenen Flächenintegrals (A) .
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die interessierende Einspritzgröße der Einspritzbeginn (tßEGINKl) ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Regler (27) zur elektrischen Regelung des Aktors (13) in Abhängigkeit von der ermittelten Einspritzgröße.
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