WO2014027013A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines einspritzventils - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines einspritzventils Download PDF

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Peter Matthias Russe
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/06—Drive circuits; Control arrangements or methods

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for operating an injection valve, which is used in particular for metering fluid, in particular fuel.
  • the object on which the invention is based is to provide a method and a device for operating an injection valve, which enables a precise metering of fluid through the injection valve.
  • the invention is characterized by a method and a device for operating an injection valve with a nozzle needle, which prevents a metering of fluid in a closed position and otherwise releases the metering of fluid.
  • the Injection valve further includes a solid state actuator adapted to act on the nozzle needle and to affect its position. For an injection process, the following steps are performed.
  • values of a parameter for a state of charge of the solid state actuator are recorded.
  • a start reference time is determined, which is related to the injection process.
  • an end reference time is determined, and time correlated to an operating phase in which the solid state actuator is discharged to a predetermined reference state by receiving the energy in one
  • a correction reference value is determined.
  • a correction value ⁇ course is dependent on the end reference time, the
  • an injection process can be understood as a single metering of fluid.
  • an injection process also comprises a chaining of a plurality of partial injections, which are performed during a working cycle of an internal combustion engine by an injection valve, and that if between the respective partial injections not the operating phase is taken, in which the solid state actuator is discharged to a predetermined reference state Recording the energy in that
  • Discharge resistance As a result of the procedure, even during injection processes, in particular during relatively long injection processes, a drift error occurring there can be compensated particularly simply and precisely, specifically for the values of the parameter which were detected during the respective injection process. This makes it possible to provide the values with a high quality, ie a low measurement error. This has the effect that with a corresponding further processing of the values, for example for determining characteristic points which are representative of predetermined events within the injection valve, a special precise control of the fluid metering is made possible by the injection valve.
  • the correction value curve is linear. In this way, the Korrekturwer te course can be determined very easily.
  • FIG. 2 shows a hardware integrator circuit arrangement which is formed in the control device
  • FIG. 3 shows signal curves during operation of the injection valve
  • FIG. 4 shows further signal curves in the operation of the injection valve
  • FIG. 5 is a flowchart of a program.
  • An injection valve has an injector housing 1 (FIG. 1), to which an adapter plate 2, a nozzle body 4 and a nozzle retaining nut 6 are also assigned.
  • the nozzle retaining nut 6 couples the adapter plate 2 and the nozzle body 4 to the injector housing 1.
  • the adapter plate 2 and / or the nozzle body 4 may be formed integrally with the injector housing 1.
  • the injector housing 1 further has a fluid inlet 8, which is hydraulically coupled to a fluid supply, which includes, for example, a fluid high pressure accumulator.
  • a nozzle needle 12 is arranged in a recess 10 of the nozzle body 4.
  • at least one injection hole 14 is further formed, which penetrates from the recess 10 from the nozzle body 4 to the outside.
  • the injector comprises a Studentstra ⁇ supply arrangement 16, which comprises a lever and / or a stroke reversal and via which the nozzle needle 12 is mechanically coupled to a solid-state actuator 18th
  • the solid-state actuator 18 is formed, for example, as a piezoe ⁇ lectric actuator. However, it may also be any other known to those skilled in the art for such purposes Fest redesignuator, such as a
  • an electrical connection 20 is provided, via which the injection valve can be electrically conductively coupled to a control device 22.
  • the control device 22 is designed to generate at least one actuating signal depending on at least one operating variable n
  • control device 22 may also be referred to as an apparatus for operating the injection valve.
  • Fluidzuflop the solid-state actuator 18 is first supplied electrical energy by supplying a predetermined charge.
  • the injection valve can be operated in different operating modes.
  • the respective different operating modes are characterized in that a different combination of Be ⁇ operating phases is present.
  • signal curves namely idealized signal characteristics, of a detected voltage U_AV are shown, which drops on the solid-state actuator 18.
  • the hard ⁇ Effuator is discharged to a predetermined partial load 18th
  • the solid-state actuator 18 is operated as a sensor.
  • the operating time of the second operating phase BP2 is predetermined in particular in such a way that the closing position of the nozzle needle is reached during the operating period.
  • a third phase of operation BP3 is performed while the solid state actuator 18 is being further discharged to a predetermined reference state by receiving the energy in a discharge resistor.
  • the solid body actuator 18 is discharged in the third phase of operation BP3 to a predetermined Refe rence ⁇ charge, for example, corresponds to a fully or almost fully discharged solid body actuator and thus has a voltage drop across the solid body actuator 18, for example 0 V result. Due to the properties of the solid state actuator 18, however, the reference charge may possibly assume a value deviating from a neutral value.
  • the partial charge is predetermined, for example, such that 18 to approximately 20 V drop in voltage at the solid-state actuator 18.
  • the operating phase BP2 can, for example, be present in approximately 80 ys. be given and the operating phase BP3 is given, for example, in about 100 ys.
  • the discharged charge is preferably temporarily stored in a capacitor in order to be able to be supplied to the solid-state actuator 18 again during a renewed charging process.
  • both the first operating phase BP1 and the second operating phase BP2 and the third operating phase BP3 are present.
  • a so-called main injection is often performed in the first operating mode.
  • the first operating phase BP1 and subsequently the second operating phase BP2 are performed, while the third operating phase BP3 is skipped.
  • the minimum possible metering interval between two successive meterings of fluid is reduced compared to the first operating mode BMI.
  • the second operating mode BM2 still remains a small residual charge in the solid state actuator 18. The residual charge in particular, the electro-hydraulic delay period is shortened.
  • the injection valve is operated in the signal waveform shown in FIG. 4, for example, in the first two partial injections and the subsequent main injection in the second operating mode BM2, while in the last partial injection, which may also be referred to as post-injection, in the first operating mode BMI is operated . 0
  • a third operation mode the first operation phase BP1 is performed while the second and third operation phases BP2, BP3 are skipped. In this way, the minimum Zumesspause is further reduced.
  • the second operating phase BP2 is omitted and so waives operation of the Fest stressesaktuators 18 as a sensor with ent ⁇ speaking detection of an impact of the nozzle needle 12 to its closed position.
  • the solid-state actuator 18 can be discharged to an increased partial charge compared to the second and / or third operating mode. This also contributes to a further reduction of the electro-hydraulic delay period.
  • a hardware integrator circuit arrangement (see FIG. 3) is preferably formed in the control device. In particular, it is designed to detect a current through the solid state actuator 18 by means of a
  • Shunt resistor R_S Shunt resistor R_S and a differential amplifier 26.
  • the output signal of the differential amplifier 26 is supplied to an integrator 28, which can be ⁇ set back by means of a reset signal to a neutral value, which is zero, for example.
  • the output signal of the integrator 28 is fed to an A / D converter 30, which is designed to convert the input signal applied to it analog / digital.
  • the output signal of the A / D converter 30 represents values KG_W of a parameter for a state of charge of the solid state actuator 18.
  • the conversion in the A / D converter 30 takes place at a predetermined sampling rate.
  • the values KG_W of the parameter for the Charge state of the solid body actuator 18 are supplied to a processing unit Signalver ⁇ 32nd This includes off-set compensation unit 34 which is adapted to determine a Cor ⁇ rekturoffsetsignal depending on the values KG_W of the characteristic variable and supplied to a D / A converter 36, which then generates a corresponding analog correction offset signal I_OFFS_KOR that the differential amplifier 26 is supplied for offset compensation.
  • the Korrekturoffsetsignal I_OFFS_KOR is in each case time correlated to the third phase of operation BP3, specifically preferably against the end determined and then acts on the output signal of the differential amplifier ⁇ 26 for a subsequent injection process.
  • the quality of the analog correction offset signal I_OFFS_KOR depends strongly on the accuracy of the
  • the reset signal RES is generated in particular temporally correlated to a beginning of a respective injection process, and in particular at the beginning of the injection process.
  • the initiation of the injection event does not necessarily signify the beginning of the metering of the fluid, but rather a temporal correlation to the beginning of the activation of the solid state actuator 18 for supplying charge for introducing the metering of the fluid.
  • the beginning of the injection process may thus be the beginning of the on ⁇ control of the solid state actuator 18 for supplying charge for initiating the metering of the fluid.
  • a program for operating the injection valve is stored in a memory of the control device 22 and is executed during operation of the injection valve in a computing unit of the control device, which may include, for example, a microprocessor.
  • the program ( Figure 5) is started in a step Sl, in which optionally initi ⁇ be alinstrument variables. 1
  • a start reference time t_BEG is determined for a respective current injection process.
  • the start reference time t_BEG corresponds for example approximately or in particular exactly to a start of the activation of the injection valve at the start of the respective injection process. Corresponding examples of this are shown in the signal curves of FIGS. 3 and 4.
  • one end reference time t_END time is determined in correlation to the third operating phase BP3 in particular assigned to that time at which the respective discharging just Test ⁇ included in the third operating phase is BP3.
  • Start reference time t_BEG and the respective end reference ⁇ time t_END extends over the entire injection process, so for example, as shown in Figure 3, via a so-called main injection.
  • the signal curve shown in FIG. 4 is a chain of partial injections, and thus the time duration between the start reference time t_BEG and that includes
  • a correction reference value KOR_BW is determined, specifically as a function of a value KG_W of the parameter, which was detected correlating to the end of the third operating phase BP3. This is in particular correlated or, in particular, approximately coincident with the end reference time t_END detected. Moreover, this is preferably a function of a reference value determined REF_W representing a remaining La ⁇ amount of manure. This can for example be fixed and be determined, for example, by tests or simulation and / or determined dynamically by means of a charge observer. It basically has a very low value, such as 65 ⁇ .
  • the correction reference value KOR_BW is determined in particular as a function of a difference of the value KG_W of the parameter, which was detected correlating to the end of the third operating phase BP3, and the reference value REF_W. For example, he can directly match this difference.
  • the correction reference value KOR_BW represented as a Ge ⁇ feloffset that arises during each injection event.
  • a correction value course KOR_VERL is dependent on the end reference time t_END,
  • a predetermined function is assigned to the correction value profile, such as, for example, a linear function or a function approaching exponentially to the correction reference value KOR_BW.
  • the linear function for example, the slope corresponds to the quotient of the correction reference value KOR_BW and the difference between the end reference time t_END and the start reference time t_BEG.
  • the detected values KG_W of the parameter for the state of charge are then corrected as a function of the correction value profile KOR_VERL. This takes place in a corresponding temporal assignment of the respective values KG_W to their position in the respective injection process.
  • the so-corrected values KG_W_COR the parameter for the La ⁇ deschreib are then particularly other programs that are stored in the control device 22 and be executed during operation of the injection valve, available ge ⁇ is to evaluate them further and that, for example, with regard to a recognition of certain characteristic points, which may be representative, for example, of an impact of the nozzle needle 12 in its closed position.
  • the program is then terminated in a step Sil. Preferably, it is called again for each injection process.

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Abstract

Ein Einspritzventil hat eine Düsennadel, die in einer Schließposition ein Zumessen von Fluid unterbindet und ansonsten das Zumessen von Fluid freigibt. Es hat ferner einen Festkörperaktuator, der dazu ausgebildet ist, auf die Düsennadel einzuwirken und ihre Position zu beeinflussen. Zum Betreiben des Einspritzventils werden für einen Einspritzvorgang mit einer vorgegebenen Abtastrate Werte (KG_W) einer Kenngröße für einen Ladezustand des Festkörperaktuators erfasst. Ferner wird ein Beginnbezugszeitpunkt (t_BEG) ermittelt und es wird ein Endebezugszeitpunkt (t_END) ermittelt und zwar zeitlich korrelierend zu einer Betriebsphase, in der der Festkörperaktuator auf einen vorgegebenen Referenzzustand entladen wird durch Aufnahme der Energie in einem Entladewiderstand. Abhängig von einem Wert (KG_W) der Kenngröße, der korrelierend zu einem Ende der Betriebsphase erfasst wurde, und einem vorgegebenen Referenzwert (REF_W) wird ein Korrekturbezugswert (KOR_BW) ermittelt. Ein Korrekturwertverlauf (KOR_VERL) wird abhängig von dem Endebezugszeitpunkt (t_END), dem Beginnbezugszeitpunkt (t_BEG) und dem Korrekturbezugswert (KOR_BW) ermittelt. Die erfassten Werte (KG_W) der Kenngröße für den Ladezustand werden abhängig von dem Korrekturwertverlauf (KOR_VERL) ermittelt.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils, das insbesondere eingesetzt wird zum Zumessen von Fluid und zwar insbesondere von Kraftstoff.
Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich der zu- lässigen Schadstoff-Emissionen von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch die die Schadstoff-Emissionen gesenkt werden können. Ein Ansatzpunkt hierbei ist, die während des Verbrennungsprozesses des Luft-/Kraftstoff-Gemisches er- zeugten Schadstoff-Emissionen zu senken. In diesem Zusammenhang ist ein äußerst präzises Zumessen von Kraftstoff vorteilhaft.
Ferner ist in diesem Zusammenhang auch vorteilhaft, wenn zumindest in bestimmten Betriebszuständen Mehrfacheinspritzungen während eines Arbeitszyklusses erfolgen.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils zu schaffen, die beziehungsweise das ein präzises Zumessen von Fluid durch das Einspritzventil ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils mit einer Düsennadel, die in einer Schließposition ein Zumessen von Fluid unterbindet und ansonsten das Zumessen von Fluid freigibt. Das Einspritzventil weist ferner einen Festkörperaktuator auf, der dazu ausgebildet ist, auf die Düsennadel einzuwirken und ihre Position zu beeinflussen. Für einen Einspritzvorgang werden folgende Schritte durchgeführt.
Mit einer vorgegebenen Abtastrate werden Werte einer Kenngröße für einen Ladezustand des Festkörperaktuators erfasst. Ein Beginnbezugszeitpunkt wird ermittelt, der bezogen ist auf den Einspritzvorgang. Ferner wird ein Endebezugszeitpunkt ermittelt und zwar zeitlich korrelierend zu einer Betriebsphase, in der der Festkörperaktuator auf einen vorgegebenen Referenzzustand entladen wird durch Aufnahme der Energie in einem
Entladewiderstand. Abhängig von einem Wert der Kenngröße, der korrelierend zu einem Ende der Betriebsphase erfasst wurde, in der der Festkörperaktuator auf den vorgegebenen Referenzzustand entladen wird, und abhängig von einem vorgegebenen Referenzwert wird ein Korrekturbezugswert ermittelt. Ein Korrekturwert¬ verlauf wird abhängig von dem Endebezugszeitpunkt, dem
Beginnbezugszeitpunkt und dem Korrekturbezugswert ermittelt. Die erfassten Werte der Kenngröße für den Ladezustand werden abhängig von dem Korrekturwertverlauf korrigiert.
Unter einem Einspritzvorgang kann in diesem Zusammenhang eine einzelne Zumessung von Fluid verstanden werden. Ein Ein- spritzvorgang umfasst jedoch auch eine Verkettung von mehreren Teileinspritzungen, die während eines Arbeitsspiels einer Brennkraftmaschine durch ein Einspritzventil durchgeführt werden, und zwar dann, wenn zwischen jeweiligen Teileinspritzungen nicht die Betriebsphase eingenommen wird, in der der Festkörperaktuator auf einen vorgegebenen Referenzzustand entladen wird durch Aufnahme der Energie in dem
Entladewiderstand . Durch das Vorgehen kann auch bei Einspritzvorgängen, insbesondere bei relativ langen Einspritzvorgängen, ein dort auftretender Driftfehler besonders einfach und präzise kompensiert werden und zwar insbesondere für die Werte der Kenngröße, die während des jeweiligen Einspritzvorgangs erfasst wurden. Dies ermöglicht so die Werte mit einer hohen Güte, also einem geringen Messfehler, bereitzustellen. Dies hat die Wirkung, dass bei entsprechender weiterer Bearbeitung der Werte, beispielsweise zum Ermitteln charakteristischer Punkte, die repräsentativ sind für vorgegebene Ereignisse innerhalb des Einspritzventils, eine besondere präzise Steuerung der Fluidzumessung durch das Einspritzventil ermöglicht ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Korrekturwerteverlauf linear. Auf diese Weise kann der Korrekturwer teverlauf besonders einfach ermittelt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Einspritzventil mit einer Steuervorrichtung,
Figur 2 eine Hardware-Integrator-Schaltungsanordnung, die in der Steuervorrichtung ausgebildet ist,
Figur 3 Signalverläufe beim Betrieb des Einspritzventils,
Figur 4 weitere Signalverläufe bei dem Betrieb des Ein- spritzventils und
Figur 5 ein Ablaufdiagramm eines Programms.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Ein Einspritzventil weist ein Injektorgehäuse 1 (Figur 1) auf, dem ferner eine Adapterplatte 2, ein Düsenkörper 4 und eine Düsenspannmutter 6 zugeordnet sind. Die Düsenspannmutter 6 koppelt die Adapterplatte 2 und den Düsenkörper 4 mit dem Injektorgehäuse 1. Grundsätzlich kann auch die Adapterplatte 2 und/oder der Düsenkörper 4 einstückig mit dem Injektorgehäuse 1 ausgebildet sein.
Das Injektorgehäuse 1 weist ferner einen Fluideinlass 8 auf, der hydraulisch gekoppelt ist mit einer Fluidzuführung, die beispielsweise einen Fluidhochdruckspeicher umfasst.
In einer Ausnehmung 10 des Düsenkörpers 4 ist eine Düsennadel 12 angeordnet. In dem Düsenkörper 4 ist ferner mindestens ein Einspritzloch 14 ausgebildet, das von der Ausnehmung 10 aus den Düsenkörper 4 nach außen durchdringt.
Darüber hinaus umfasst das Einspritzventil eine Übertra¬ gungsanordnung 16, die einen Hebel und/oder eine Hubumkehr umfasst und über die die Düsennadel 12 mit einem Festkörper- aktuator 18 mechanisch koppelbar ist.
Der Festkörperaktuator 18 ist beispielsweise als ein piezoe¬ lektrischer Aktuator ausgebildet. Er kann jedoch auch als ein beliebiger anderer dem zuständigen Fachmann für derartige Zwecke bekannter Festkörperaktuator, wie beispielsweise ein
magnetostriktiver Aktuator ausgebildet sein.
Ferner ist ein elektrischer Anschluss 20 vorgesehen, über den das Einspritzventil elektrisch leitend koppelbar ist mit einer Steuervorrichtung 22.
Die Steuervorrichtung 22 ist ausgebildet abhängig von zumindest einer Betriebsgröße zumindest ein Stellsignal zu erzeugen, das n
5 beispielsweise vorgesehen ist zum Ansteuern des Einspritzventils. Betriebsgrößen umfassen in diesem Zusammenhang beliebige Messgrößen oder auch von diesen abgeleitete Größen. Die Steuervorrichtung 22 kann auch als Vorrichtung zum Betreiben des Einspritzventils bezeichnet werden.
In einer Schließposition der Düsennadel 12 unterbindet diese ein Zumessen von Fluid durch das mindestens eine Einspritzloch 14. Außerhalb der Schließposition der Düsennadel 12, also wenn die Düsennadel sich in axialer Richtung entlang der Längsachse des Einspritzventils in einer zu ihrer Schließposition in der Zeichnungsebene nach oben veränderten Position befindet, gibt sie das Zumessen von Fluid frei. Zum Durchführen einer
Fluidzumessung wird dem Festkörperaktuator 18 zunächst elektrische Energie zugeführt und zwar durch Zuführen einer vorgegebenen Ladung.
Dies hat zur Folge, dass sich der Festkörperaktuator 18 längt in axialer Richtung und diese Längung über die Übertragungsan- Ordnung 16 auf die Düsennadel 12 übertragen wird. Auf diese Weise wird somit eine Kraft auf die Düsennadel 12 ausgeübt, die so auf die Düsennadel 12 einwirkt, dass ohne weitere auf sie einwirkende Kräfte die Düsennadel 12 sich aus ihrer Schließposition herausbewegt. Auf die Düsennadel 12 wirken ferner insbesondere eine Federkraft einer Rückstellfeder ein und auch durch den Fluiddruck des Fluids in der Ausnehmung 10 hervorgerufene hydraulischen Kräfte ein. Abhängig von der Kräftebilanz der auf sie einwirkenden Kräfte erfolgt somit eine Bewegung der Dü¬ sennadel 12 heraus aus ihrer Schließposition. Allerdings muss zum Herausbewegen der Düsennadel auch noch ihre Trägheitskraft überwunden werden, so dass sich daraus eine sogenannte elektro-hydraulische Verzögerungszeitdauer ergibt, bis sich die Düsennadel 12 tatsächlich aus ihrer Schließposition
herausbewegt . Für einen Schließvorgang der Düsennadel 12, während dessen sie sich von einer Position außerhalb der Schließposition zurück in ihre Schließposition bewegt, kann das Einspritzventil in verschiedenen Betriebsmodi betrieben werden.
Die jeweiligen verschiedenen Betriebsmodi sind dadurch gekennzeichnet, dass eine unterschiedliche Kombination von Be¬ triebsphasen vorhanden ist. In den Figuren 3 und 4 sind Signalverläufe und zwar idealisierte Signalverläufe, einer er- fassten Spannung U_AV dargestellt, die an dem Festkörperaktuator 18 abfällt. In einer ersten Betriebsphase BP1 wird der Fest¬ körperaktuator 18 auf eine vorgegebene Teilladung entladen. In einer zweiten Betriebsphase BP2 wird der Festkörperaktuator 18 als Sensor betrieben. Die Betriebsdauer der zweiten Be- triebsphase BP2 ist insbesondere derart vorgegeben, dass während der Betriebsdauer ein Erreichen der Schließposition der Düsennadel erfolgt.
Eine dritte Betriebsphase BP3 wird durchgeführt, während der Festkörperaktuator 18 auf einen vorgegebenen Referenzzustand weiter entladen wird und zwar durch Aufnahme der Energie in einem Entladewiderstand. Insbesondere wird der Festkörperaktuator 18 in der dritten Betriebsphase BP3 auf eine vorgegebene Refe¬ renzladung entladen, die beispielsweise einem vollständig oder nahezu vollständig entladenen Festkörperaktuator entspricht und somit einen Spannungsabfall an dem Festkörperaktuator 18 von beispielsweise 0 V zur Folge hat. Aufgrund der Eigenschaften des Festkörperaktuators 18 kann ggf. jedoch die Referenzladung einen von einem Neutralwert abweichenden Wert annehmen.
Die Teilladung ist beispielsweise so vorgegeben, dass an dem Festkörperaktuator 18 bis zirka 20 V an Spannung abfallen. Die Betriebsphase BP2 kann beispielsweise mit in etwa 80 ys vor- gegeben sein und die Betriebsphase BP3 ist beispielsweise mit in etwa 100 ys vorgegeben.
Während des Durchführens des Entladevorgangs in der ersten und auch in der zweiten Betriebsphase BP1, BP2 wird die abgeführte Ladung bevorzugt in einem Kondensator zwischengespeichert, um bei einem erneuten Ladevorgang erneut dem Festkörperaktuator 18 zugeführt werden zu können.
In einem ersten Betriebsmodus sind sowohl die erste Betriebsphase BP1 als auch die zweite Betriebsphase BP2 als auch die dritte Betriebsphase BP3 vorhanden. Eine so genannte Haupteinspritzung wird häufig in dem ersten Betriebsmodus durchgeführt.
Im Gegensatz zu dem ersten Betriebsmodus wird in einem zweiten Betriebsmodus die erste Betriebsphase BP1 und nachfolgend die zweite Betriebsphase BP2 durchgeführt, während die dritte Betriebsphase BP3 ausgelassen wird. Auf diese Weise ist die minimal mögliche Zumesspause zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zumessungen von Fluid reduziert im Vergleich zu dem ersten Betriebsmodus BMI . In dem zweiten Betriebsmodus BM2 verbleibt noch eine kleine Restladung in dem Festkörperaktuator 18. Durch die Restladung wird insbesondere auch die elektrohydraulische Verzugs Zeitdauer verkürzt.
Das Einspritzventil wird bei dem in der Figur 4 dargestellten Signalverlauf beispielsweise bei den dort dargestellten ersten zwei Teileinspritzungen und der nachfolgenden Haupteinspritzung in dem zweiten Betriebsmodus BM2 betrieben, während es in der letzten Teileinspritzung, welche auch als Nacheinspritzung bezeichnet werden kann, in dem ersten Betriebsmodus BMI betrieben wird . 0
o
In einem dritten Betriebsmodus wird die erste Betriebsphase BP1 durchgeführt, während die zweite und dritte Betriebsphase BP2, BP3 ausgelassen werden. Auf diese Weise ist die minimale Zumesspause weiter reduziert. In dem dritten Betriebsmodus wird auch die zweite Betriebsphase BP2 ausgelassen und so auch auf einen Betrieb des Festkörperaktuators 18 als Sensor mit ent¬ sprechender Detektion eines Auftreffens der Düsennadel 12 auf ihre Schließposition verzichtet. In diesem Zusammenhang kann auch in dem dritten Betriebsmodus in der ersten Betriebsphase BP1 der Festkörperaktuator 18 auf eine im Vergleich zu dem zweiten und/oder dritten Betriebsmodus erhöhte Teilladung entladen werden. Auch dies trägt zu einer weiteren Verkürzung der elektrohydraulischen Verzugszeitdauer bei.
Eine Hardware-Integrator-Schaltungsanordnung (siehe Figur 3) ist bevorzugt in der Steuervorrichtung ausgebildet. Sie ist insbesondere dazu ausgebildet, einen Strom durch den Fest- körperaktuator 18 zu erfassen und zwar mittels eines
Shunt-Widerstands R_S und einem Differenzverstärker 26. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 26 ist einem Integrator 28 zugeführt, der mittels eines Rücksetzsignals RES zurück¬ gesetzt werden kann auf einen Neutralwert, der beispielsweise Null ist.
Das Ausgangssignal des Integrators 28 ist einem A/D-Wandler 30 zugeführt, der dazu ausgebildet ist, das bei ihm anliegende Eingangssignal analog/digital zu wandeln.
Das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 30 repräsentiert Werte KG_W einer Kenngröße für einen Ladezustand des Festkörperaktuators 18. Die Wandlung in dem A/D-Wandler 30 erfolgt mit einer vorgegebenen Abtastrate. Die Werte KG_W der Kenngröße für den Ladezustand des Festkörperaktuators 18 sind einer Signalver¬ arbeitungseinheit 32 zugeführt. Diese umfasst eine Off- set-Ausgleichseinheit 34, die dazu ausgebildet ist, ein Kor¬ rekturoffsetsignal abhängig von den Werten KG_W der Kenngröße zu ermitteln und einem D/A-Wandler 36 zuzuführen, der dann ein entsprechend analoges Korrekturoffsetsignal I_OFFS_KOR erzeugt, das dem Differenzverstärker 26 zur Offsetkompensation zugeführt wird. Das Korrekturoffsetsignal I_OFFS_KOR wird j eweils zeitlich korrelierend zu der dritten Betriebsphase BP3 und zwar bevorzugt gegen deren Ende neu ermittelt und wirkt dann auf das Aus¬ gangssignal des Differenzverstärkers 26 für einen nachfolgenden Einspritzvorgang ein. Die Güte des analogen Korrekturoffset- signals I_OFFS_KOR hängt stark von der Genauigkeit des
D/A-Wandlers 36 ab.
Das Rücksetzsignal RES wird insbesondere zeitlich korrelierend zu einem Beginn eines jeweiligen Einspritzvorgangs erzeugt und zwar insbesondere am Beginn des Einspritzvorgangs . Der Beginn des Einspritzvorgangs bezeichnet nicht notwendigerweise das Be- ginnen des Zumessens des Fluids, sondern vielmehr eine zeitliche Korrelation zu dem Beginn des Ansteuerns des Festkörperaktuators 18 zum Zuführen von Ladung zum Einleiten des Zumessens des Fluids . Der Beginn des Einspritzvorgangs kann so der Beginn des An¬ steuerns des Festkörperaktuators 18 zum Zuführen von Ladung zum Einleiten des Zumessens des Fluids sein.
Ein Programm zum Betreiben des Einspritzventils ist in einem Speicher der Steuervorrichtung 22 gespeichert und wird während des Betriebs des Einspritzventils in einer Recheneinheit der Steuervorrichtung, die beispielsweise einen Mikroprozessor umfassen kann, abgearbeitet. Das Programm (Figur 5) wird in einem Schritt Sl gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initi¬ alisiert werden. 1
In einem Schritt S3 wird für einen jeweiligen aktuellen Ein- spritzvorgang ein Beginnbezugszeitpunkt t_BEG ermittelt. Der Beginnbezugszeitpunkt t_BEG entspricht beispielsweise in etwa oder insbesondere genau einem Beginn des Ansteuerns des Ein- spritzventils bei dem Start des jeweiligen Einspritzvorgangs. Entsprechende Beispiele dazu sind in den Signalverläufen der Figuren 3 und 4 dargestellt.
Ferner wird ein Endebezugszeitpunkt t_END zeitlich korrelierend zu der dritten Betriebsphase BP3 ermittelt und zwar insbesondere zugeordnet zu demjenigen Zeitpunkt, an dem der jeweilige Entladevorgang in der dritten Betriebsphase BP3 gerade abge¬ schlossen ist. Eine Zeitdauer zwischen dem jeweiligen
Beginnbezugszeitpunkt t_BEG und dem jeweiligen Endebezugs¬ zeitpunkt t_END erstreckt sich so über den gesamten Ein- spritzvorgang, also beispielsweise, wie in der Figur 3 dargestellt, über eine so genannte Haupteinspritzung. Bei den Signalverläufen gemäß der Figur 3 können auch entsprechende Beginn- und Bezugszeitpunkte t_BEG, t_END für die dort dar¬ gestellte Voreinspritzung beziehungsweise Nacheinspritzung ermittelt werden.
Bei dem in der Figur 4 dargestellten Signalverlauf handelt es sich um eine Verkettung von Teileinspritzungen und somit umfasst die Zeitdauer zwischen dem Beginnbezugszeitpunkt t_BEG und dem
Endebezugszeitpunkt t_END die gesamte Zeitdauer der Teilein¬ spritzungen, wobei die Teileinspritzungen sowohl Vor- als auch Nacheinspritzungen als auch die Haupteinspritzung sein können. In einem Schritt S5 wird ein Korrekturbezugswert KOR_BW ermittelt und zwar abhängig von einem Wert KG_W der Kenngröße, der korrelierend zu dem Ende der dritten Betriebsphase BP3 erfasst wurde. Dieser ist insbesondere korrelierend oder insbesondere auch in etwa zusammenfallend mit dem Endebezugszeitpunkt t_END erfasst. Darüber hinaus wird dieser bevorzugt abhängig von einem Referenzwert REF_W ermittelt, der eine noch verbleibende La¬ dungsmenge repräsentiert. Diese kann beispielsweise fest vorgegeben sein und beispielsweise durch Versuche oder Simu- lation ermittelt sein und/oder mittels eines Ladungsbeobachters dynamisch ermittelt werden. Sie weist grundsätzlich einen sehr geringen Wert wie beispielsweise 65 μΑβ auf.
Der Korrekturbezugswert KOR_BW wird insbesondere abhängig von einer Differenz des Wertes KG_W der Kenngröße, der korrelierend zu dem Ende der dritten Betriebsphase BP3 erfasst wurde, und dem Referenzwert REF_W ermittelt. Er kann beispielsweise dieser Differenz direkt entsprechen. Der Korrekturbezugswert KOR_BW repräsentiert so einen Ge¬ samtoffset, der während eines jeweiligen Einspritzvorgangs entsteht .
In einem Schritt S7 wird ein Korrekturwertverlauf KOR_VERL abhängig von dem Endebezugszeitpunkt t_END, dem
Beginnbezugszeitpunkt t_BEG und dem Korrekturbezugswert KOR_BW ermittelt. Dabei ist dem Korrekturwertverlauf eine vorgegebene Funktion zugeordnet, wie beispielsweise eine lineare oder auch eine sich exponentiell an den Korrekturbezugswert KOR_BW an- nähernde Funktion. Im Falle der linearen Funktion korrespondiert die Steigung beispielsweise zu dem Quotienten aus dem Korrekturbezugswert KOR_BW und der Differenz zwischen dem Endebezugszeitpunkt t_END und dem Beginnbezugszeitpunkt t_BEG. In einem Schritt S9 werden dann die erfassten Werte KG_W der Kenngröße für den Ladezustand abhängig von dem Korrekturwertverlauf KOR_VERL korrigiert. Dies erfolgt in entsprechender zeitlicher Zuordnung der jeweiligen Werte KG_W zu ihrer Lage in dem jeweiligen Einspritzvorgang. So wird beispielsweise im Falle einer linearen Funktion bei dem Korrekturwertverlauf KOR_VERL einem Wert KG_W, der genau in der Mitte des Zeitintervalls zwischen dem Beginnbezugszeitpunkt t_BEG und dem Endebezugs¬ zeitpunkt t_END liegt, der halbe Wert des Korrekturbezugswertes KOR_BW zur Korrektur zugerechnet.
Die so korrigierten Werte KG_W_COR der Kenngröße für den La¬ dezustand werden dann insbesondere anderen Programmen, die in der Steuervorrichtung 22 gespeichert sind und während des Betriebs des Einspritzventils abgearbeitet werden, zur Verfügung ge¬ stellt, um diese weiter auszuwerten und zwar beispielsweise im Hinblick auf ein Erkennen bestimmter charakteristischer Punkte, die beispielsweise repräsentativ für ein Auftreffen der Düsennadel 12 in ihre Schließposition sein können.
Das Programm wird anschließend in einem Schritt Sil beendet. Bevorzugt wird es für jeden Einspritzvorgang erneut aufgerufen.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils mit einer Düsennadel (12), die in einer Schließposition ein Zumessen von Fluid unterbindet und ansonsten das Zumessen von Fluid freigibt, und mit einem Festkörperaktuator (18), der dazu ausgebildet ist, auf die Düsennadel (12) einzuwirken und ihre Position zu beeinflussen,
wobei für einen Einspritzvorgang
- mit einer vorgegebenen Abtastrate Werte (KG_W) einer Kenngröße für einen Ladezustand des Festkörperaktuators (18) erfasst werden,
- ein Beginnbezugszeitpunkt (t_BEG) ermittelt wird,
- ein Endebezugszeitpunkt (t_END) ermittelt wird und zwar zeitlich korrelierend zu einer Betriebsphase, in der der Festkörperaktuator (18) auf einen vorgegebenen Referenzzustand entladen wird durch Aufnahme der Energie in einem Entladewiderstand,
- abhängig von einem Wert (KG_W) der Kenngröße für den Ladezustand des Festkörperaktuators (18), der korrelierend zu einem Ende der Betriebsphase erfasst wird, und einem vorgegebenen Referenzwert (REF_W) ein Korrekturbezugswert (KOR_BW) ermittelt wird,
- ein Korrekturwertverlauf (KOR_VERL) abhängig von dem Endebezugszeitpunkt (t_END) , dem Beginnbezugszeitpunkt (t_BEG) und dem Korrekturbezugswert (KOR_BW) ermittelt wird und
- die erfassten Werte (KG_W) der Kenngröße für den Ladezustand abhängig von dem Korrekturwertverlauf (KOR_VERL) korrigiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem der Korrekturwertverlauf (KOR VERL) linear ist. Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils mit einer Düsennadel (12), die in einer Schließposition ein Zumessen von Fluid unterbindet und ansonsten das Zumessen von Fluid freigibt, und mit einem Festkörperaktuator (18), der dazu ausgebildet ist, auf die Düsennadel (12) einzuwirken und ihre Position zu beeinflussen,
wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, für einen Einspritzvorgang
- mit einer vorgegebenen Abtastrate Werte (KG_W) einer Kenngröße für einen Ladezustand des Festkörperaktuators (18) zu erfassen,
- einen Beginnbezugszeitpunkt (t_BEG) zu ermitteln,
- einen Endebezugszeitpunkt (t_END) zu ermitteln und zwar zeitlich korrelierend zu einer Betriebsphase, in der der Festkörperaktuator (18) auf einen vorgegebenen Referenzzustand entladen wird durch Aufnahme der Energie in einem Entladewiderstand,
- abhängig von einem Wert (KG_W) der Kenngröße für den Ladezustand des Festkörperaktuators (18), der korrelierend zu einem Ende der Betriebsphase ermittelt wurde, und einem vorgegebenen Referenzwert (REF_W) einen Korrekturbe¬ zugswert (KOR_BW) zu ermitteln,
- einen Korrekturwertverlauf (KOR_VERL) abhängig von dem Endebezugszeitpunkt (t_END) , dem Beginnbezugszeitpunkt (t_BEG) und dem Korrekturbezugswert (KOR_BW) zu ermitteln und
- die erfassten Werte (KG_W) der Kenngröße für den Ladezustand abhängig von dem Korrekturwertverlauf (KOR_VERL) zu korrigieren.
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