WO2016142109A1 - Verfahren zum ermitteln eines charakteristischen punktes der hubbewegung eines verschlusselementes eines injektors und einspritzsystem - Google Patents

Verfahren zum ermitteln eines charakteristischen punktes der hubbewegung eines verschlusselementes eines injektors und einspritzsystem Download PDF

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    • F02D2200/063—Lift of the valve needle

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining a characteristic point of the lifting movement of a closure element of an injector, wherein the signal of a drive device for the closure element for detecting the characteristic point is used.
  • injection systems for internal combustion engines multiple injection patterns are usually carried out, sometimes with very short intervals.
  • the injection system must ensure a high quantity accuracy of the individual injections for this purpose. Another important aspect is the exact one
  • the prerequisite for such injection quantity control is the position detection of the closure element of the injector, i. the injection valve or the injection needle.
  • From DE 10 2011 082 455 B4 discloses a method for monitoring an injection quantity of a fluid is injected through an injection ⁇ nozzle, the injection nozzle is opened by a run in a reciprocating motion between a closed position and a lifting position closing element and is ge ⁇ closed, known.
  • this method four characteristic points of the stroke movement are detected. From the determined four characteristic points of the stroke movement, a calculation of the injection quantity takes place. To determine the characteristic points, a signal of the drive device for the closure element is used.
  • the signal of the drive device may preferably have a capacity
  • Voltage, a change in capacitance or a voltage change of the drive device include.
  • the capacitance signal of charge and voltage is formed to detect the opening and closing events of the injection valve.
  • the force of the injection needle on the drive device or the maximum force during closing can be detected as the minimum capacity in the capacitance signal. In this way, for example, the closing time can be determined.
  • the present invention has for its object to provide a method of the type described above, which allows a particularly accurate determination of a charac ⁇ teristic point of the lifting movement of the closure element.
  • This object is achieved in a method of the type indicated by the following steps: providing a signal of the drive device for the characteristic point;
  • Equal status with corresponding accuracy gain The signal characteristics of the minimum or maximum are standardized or only made possible.
  • the procedure according to the invention of tilting the signal provided in the evaluation window by a certain amount leads to a significant improvement in the determination of a characteristic point of the lifting movement of the closure element.
  • the influence of interference can also be greatly minimized with the method according to the invention. Corresponding measurement errors can thus be almost eliminated with respect to the detection result.
  • the closing time of the closure element is determined as a characteristic point.
  • the method according to the invention uses a piezoactuator as the drive device.
  • Piezo actuator can also be used as a sensor to detect the characteristic point.
  • a voltage and charge measurement is carried out, from which a corresponding capacitance signal is determined, which can then be evaluated in the manner according to the invention.
  • the method according to the invention likewise leads to an elimination of uncertainties.
  • the force signal is very sensitive with respect to parameter changes of the drive device, in particular a piezo actuator.
  • a temperature variation or the resulting from ⁇ parameters passed lead to different waveforms.
  • Applying the method according to the invention to the force signal results in a significant gain in informative value.
  • the maximum is stable at the same position with almost the same expression.
  • the normalization carried out according to the invention therefore leads to an evaluable and constant maximum position. n
  • the capacitance signal can no longer be meaningfully evaluated because it is divided by the piezo voltage.
  • the signal provided is normalized to a nominal signal slope of zero.
  • the capacity profile is normalized to a slope of zero.
  • the piezo capacitance is adjusted by the piezohysteresis, and the force effects are approximately constant, so that a slope of zero results.
  • the invention further relates to an injection system having at least one Inj ector, a control device and a computing unit, wherein the injector a closure element for closing and opening an injection nozzle, a drive device for guiding the closure element in a lifting movement and a sensor for detecting the characteristic point of the lifting movement of the Has closure element.
  • the senor is set up to provide a signal to the characteristic point drive device, and the arithmetic unit is configured to calculate a regression line for the provided signal, to calculate the desired signal slope, to tilt the provided signal to the desired signal slope to detect a minimum or maximum of the tilted signal and to determine the characteristic point from the minimum or maximum.
  • the intended sensor provides the signal of the drive ⁇ device for the characteristic point, and the computing unit evaluates this signal in the inventive manner, so that a reliable and accurate determination of the character- teristic point of the lifting movement of the closure element is possible.
  • the sensor is preferably configured to provide a signal for the closing time of the closure element.
  • the detected closing time signal can therefore also be evaluated for small signal values.
  • the drive device is preferably a piezoactuator, which also preferably simultaneously acts as a sensor. In this way, a signal detection without additional facilities is possible.
  • Preferred signal quantities are a capacitance signal and a force signal.
  • the sensor is preferably a voltage signal and a charge signal to the drive device ⁇ ready and determines from a capacitance signal.
  • a capacitance signal can also be provided directly via a capacitance sensor.
  • the sensor provides a force signal of the drive device.
  • the arithmetic unit is preferably set up in such a way that it normalizes the signal provided to a desired signal slope of 0.
  • Figure 1 is a schematic representation of an injection ⁇ system
  • Figure 2 shows the time course of the lifting movement of a Closure element of the injection nozzle shown in Figure 1;
  • FIG. 3 shows the tilt of the capacitance signal on the
  • FIG. 4 shows the tilting of the force signal
  • FIG. 6 shows in the upper illustration the force output signal and in the lower illustration the force signal after machining according to the invention.
  • FIG. 1 shows in a block diagram a schematic view of an injection system 1 for injecting an injection quantity of a fluid.
  • the injection system 1 comprises a STEU ⁇ ervoriques 2 and an injection nozzle 3 and a computing unit 4.
  • the injection nozzle 3 has a closure element 7, in the illustrated embodiment, a nozzle needle which rests in a nozzle needle seat, a drive device 5 and a sensor 6.
  • the drive device 5 a piezo actuator, which by application of a voltage changes the shape of a piezo crystal contained therein, and thus lifting the closure element 7 ⁇ or lowers, so the closure element 7 into a reciprocating motion.
  • the closure element 7 is for this purpose rigidly connected to the drive device 5 and is pressed by a spring 9 by a conversion 10 of the injection nozzle 3 down, so that the closure element 7 in the idle state, ie without actuation of the drive device 5, the injection nozzle 3, more precisely, the holes 11 of the injection nozzle 3, closes.
  • the sensor 6 is a capacitance sensor having two parallel plates mounted on opposite sides of the shutter member 7. If the closure element 7 is moved by the drive device, the capacitance measured by the sensor 6 changes.
  • the sensor 6 is in this case mounted directly on the drive device 5 or may also be part of the drive device 5. Instead of a capacitance sensor, it is also possible to provide a sensor for measuring the voltage of the piezoactuator.
  • the voltage as a signal of the piezo actuator can be easily determined, with the knowledge of the charge of the piezo actuator, for example via an applied current, the capacity can also be determined in addition.
  • the sensor 6 can also be set up to qualitatively and quantitatively detect changes in the measured quantity mentioned.
  • the piezoactuator simultaneously acts as a sensor which detects the voltage and charge and derives a capacitance signal therefrom.
  • the sensor 6 detected by the timing of the capacity characteristic points of the stroke movement of the locking element 7.
  • the ⁇ Ver measured by the sensor 6 and the capacitance characteristic points are transmitted via a line 8 to the arithmetic unit 4, which performs a corresponding Sig ⁇ nalausificat ,
  • FIG. 2 shows the time course of the lifting movement of the nozzle needle.
  • OPP_l characteristic points
  • OPP_2 represented OPP_3 and OPP_4 that the needle opening ⁇ time, the maximum opening point, the beginning of the Close closing and the closing time correspond.
  • the following text describes the determination of the closing time as a characteristic point.
  • OPP_4 For detection of the closing timing (OPP_4) is detected by the sensor, the charge and voltage signal, from which the capacitance signal is calculated by Re ⁇ unit area.
  • the force ⁇ action of the closure element (the injection needle) on the drive device (the piezoelectric actuator) and the maximum force during closing can be detected as a minimum capacitance in the capacitance signal.
  • the closing time (OPP_4) is then known.
  • FIG. 3 shows the voltage signal 20 in the upper illustration and the charge signal 21 in the middle representation. From this, the capacitance signal 22 is determined. Regarding this signal, a regression line 23 is calculated and the signal is tilted to the expected slope of the signal. This normalization of the closing signal leads to a significant equal position with a corresponding gain in accuracy. The signal characteristic of the minimum is unified or until he ⁇ made possible. The piezo capacitance is adjusted for the piezohysteresis, and the force effects are approximately constant or the signal slope is zero. The capacity curve is therefore normalized to a slope of zero. The corresponding normalized capacity curve is shown at 24.
  • the capacitance signal can no longer be meaningfully evaluated. Especially then the force signal for detecting the closing time is advantageous.
  • FIG. 4 shows the tilting of the force signal for detecting the closing time.
  • FIG. 5 shows the signal processing performed with a capacitance signal.
  • the capacitance output signal is shown, while below the signal is shown after processing according to the invention. It can be seen that the minimum required corresponds to the closing time (OPP_4).
  • FIG. 6 shows the signal conditioning of the force signal. Above the force output signal is shown with strong dependence on the piezo parameters taken ⁇ . Below is the force signal to recognize after processing with the method according to the invention. The clearly pronounced maximum corresponds to the
  • Figure 7 shows a flow diagram according to the invention led Runaway ⁇ signal processing by toggling the signal to the desired pitch in the evaluation.
  • the closing timing signal of the injection valve is determined as a capacitance or force signal.
  • the calculation of the associated regression line takes place.
  • the injection parameters injection quantity, injector temperature and rail pressure are determined, from which the desired signal slope is calculated in step 53.
  • step 54 the capacitance or force signal is tipped to the desired signal slope.
  • step 55 the detection of the minimum or the maximum in the tilted signal and from this the calculation of the closing time takes place.

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Abstract

Es werden ein Verfahren zum Ermitteln eines charakteristischen Punktesder Hubbewegung eines Verschlusselementes eines Injektors und ein Einspritzsystem beschrieben. Das Signal einer Antriebsvorrichtung für das Verschlusselement wird zum Detektieren des charakteristischen Punktes verwendet, und es erfolgt eine spezielle Aufbereitung dieses Signals. Das bereitgestellte Signal wird auf die Soll-Signalsteigung gekippt, und es wird ein Minimum oder Maximum des gekippten Signals bestimmt und hieraus der charakteristische Punkt der Hubbewegung des Verschlusselementes ermittelt. Das Einspritzsystem weist einen Sensor auf, der dazu eingerichtet ist, ein Signal der Antriebsvorrichtung für den charakteristischen Punkt bereitzustellen, sowie eine Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, die spezielle Signalaufbereitung durchzuführen.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Ermitteln eines charakteristischen Punktes der Hubbewegung eines Verschlusselementes eines Injektors und Einspritzsystem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines charakteristischen Punktes der Hubbewegung eines Verschlusselementes eines Injektors, wobei das Signal einer An- triebsvorrichtung für das Verschlusselement zum Detektieren des charakteristischen Punktes verwendet wird.
Bei Einspritzsystemen für Verbrennungsmotoren werden in der Regel Mehrfacheinspritzmuster mit zum Teil sehr geringen Ab- ständen durchgeführt. Hierbei verfolgt man das Ziel, durch das Einspritzmuster und den Einspritzverlauf die Verbrennung hinsichtlich Emissionen, Verbrennungsgeräuschen und Verbrauch zu optimieren. Das Einspritzsystem muss für diese Zielsetzung eine hohe Mengengenauigkeit der einzelnen Einspritzungen ge- währleisten. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die genaue
Umsetzung des Fahrerwunschmomentes, wobei Mengenfehler meist direkt zu Drehmomentfehlern führen. Je höher die Anzahl der Einspritzvorgänge ist, desto stärker addieren sich die Ein- spritzmengenfehler zu Drehmomentabweichungen auf.
Um die Mengengenauigkeit eines derartigen Einspritzsystems zu verbessern, führt man eine Einspritzmengenregelung durch.
Voraussetzung für eine derartige Einspritzmengenregelung ist die Positionsdetektion des Verschlusselementes des Injektors, d.h. des Einspritzventils bzw. der Einspritznadel.
Hierbei ist eine sichere und genaue Detektion der Öffnungs- und Schließereignisse des Einspritzventils über alle Betriebsweisen und den äußeren Einflüssen sowie Toleranz gegenüber von
Spannungs- und Ladungsmessfehlern von Bedeutung.
Aus der DE 10 2011 082 455 B4 ist ein Verfahren zum Überwachen einer Einspritzmenge eines Fluids, welches durch eine Einspritz¬ düse eingespritzt wird, wobei die Einspritzdüse durch ein in einer Hubbewegung zwischen einer Schließposition und einer Hubposition geführtes Verschlusselement geöffnet und ge¬ schlossen wird, bekannt. Bei diesem Verfahren werden vier charakteristische Punkte der Hubbewegung detektiert. Aus den ermittelten vier charakteristischen Punkten der Hubbewegung erfolgt eine Berechnung der Einspritzmenge. Zum Bestimmen der charakteristischen Punkte wird ein Signal der Antriebsvorrichtung für das Verschlusselement verwendet. Das Signal der Antriebsvorrichtung kann vorzugsweise eine Kapazität, eine
Spannung, eine Kapazitätsänderung oder eine Spannungsänderung der Antriebsvorrichtung umfassen.
Beispielsweise wird zur Detektion der Öffnungs- und Schließ- ereignisse des Einspritzventils das Kapazitätssignal aus Ladung und Spannung gebildet. Die Krafteinwirkung der Einspritznadel auf die Antriebsvorrichtung bzw. das Kraftmaximum beim Schließen kann als Kapazitätsminimum im Kapazitätssignal detektiert werden. Auf diese Weise kann beispielsweise der Schließzeitpunkt ermittelt werden.
Bei dieser Vorgehensweise bereiten aber schwache Signale, die insbesondere durch kleine Einspritzmengen bei hohen Drücken hervorgerufen werden, Probleme. Diese schwachen Signale verfügen über keine oder nur über eine unzureichende Signalausprägung bzw. nur über eine minimale Ausprägung, so dass das entsprechende Ereignis bzw. der charakteristische Punkt der Hubbewegung des Verschlusselementes nicht oder nur unzureichend detektiert werden kann. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, das eine besonders genaue Ermittlung eines charak¬ teristischen Punktes der Hubbewegung des Verschlusselementes ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der angegebenen Art durch die folgenden Schritte gelöst: Bereitstellen eines Signals der Antriebsvorrichtung für den charakteristischen Punkt;
Berechnen der Regressionsgeraden für das Signal; Berechnen der Soll-Signalsteigung;
Kippen des bereitgestellten Signals auf die Soll-Signalsteigung; Detektion eines Minimums oder Maximums des gekippten Signals; und
Ermitteln des charakteristischen Punktes aus dem detektierten Minimum oder Maximum.
Um das Signal zum Ermitteln des charakteristischen Punktes der Hubbewegung des Verschlusselementes auch für kleine Signal¬ ausprägungen auswerten zu können, wird es um ein zu berechnendes Maß gekippt, nämlich auf die zu erwartende Steigung des Signals. Diese Normierung des Signals führt zu einer deutlichen
Gleichstellung mit entsprechendem Genauigkeitsgewinn. Die Signalausprägung des Minimums oder Maximums wird vereinheitlicht bzw. erst ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise, das bereitgestellte Signal im Auswertefenster um ein bestimmtes Maß zu kippen, führt zu einer deutlichen Verbesserung bei der Ermittlung eines charakteristischen Punktes der Hubbewegung des Verschlusselementes. Neben der ermöglichten Detektion schwacher Signale kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch der Einfluss von Störungen stark minimiert werden. Entsprechende Messfehler können so bezüglich des Detektionsergebnisses fast eliminiert werden.
Bei einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als charakteristischer Punkt der Schließ- Zeitpunkt des Verschlusselementes ermittelt.
Insbesondere wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem Piezoaktuator als Antriebsvorrichtung gearbeitet. Der
Piezoaktuator kann gleichzeitig als Sensor eingesetzt werden, um den charakteristischen Punkt zu detektieren. Hierbei wird insbesondere eine Spannungs- und Ladungsmessung durchgeführt, woraus ein entsprechendes Kapazitätssignal ermittelt wird, das dann in der erfindungsgemäßen Weise ausgewertet werden kann. Erfindungsgemäß wird daher bevorzugt, ein Kapazitätssignal oder ein Kraftsignal der entsprechenden Antriebsvorrichtung bereitzustellen.
Bezieht man die Erfindung auf das Kraftsignal, führt das er- findungsgemäße Verfahren ebenfalls zu einer Eliminierung von Unsicherheiten. Das Kraftsignal ist sehr sensitiv in Bezug auf Parameteränderungen der Antriebsvorrichtung, insbesondere eines Piezoaktuators . Eine Temperaturvariation bzw. die daraus ab¬ geleiteten Parameter führen zu unterschiedlichen Signalformen. Wendet man das erfindungsgemäße Verfahren auf das Kraftsignal an, resultiert ein deutlicher Gewinn an Aussagekraft. Das Maximum liegt stabil an gleicher Position mit nahezu gleicher Ausprägung. Die erfindungsgemäß durchgeführte Normalisierung führt daher zu einer auswertbaren und konstanten Maximumlage. n
5
Insbesondere bei niedrigen Piezospannungen um 0 V ist das Kapazitätssignal nicht mehr sinnvoll auswertbar, weil durch die Piezospannung dividiert wird. Insbesondere dann ist das
Kraftsignal vorteilhaft, und zwar insbesondere zur Detektion des Schließzeitpunktes.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das bereitgestellte Signal auf eine Soll-Signalsteigung von Null normiert. Insbesondere wird hierbei der Kapazitätsverlauf auf eine Steigung von Null normiert. Die Piezokapazität ist dabei um die Piezohysterese bereinigt, und die Krafteinwirkungen sind annähernd konstant, so dass eine Steigung von Null resultiert.
Die Erfindung betrifft ferner ein Einspritzsystem mit mindestens einem Inj ektor, einer Steuervorrichtung und einer Recheneinheit, wobei der Injektor ein Verschlusselement zum Verschießen und Öffnen einer Einspritzdüse, eine Antriebsvorrichtung zum Führen des Verschlusselementes in einer Hubbewegung und einen Sensor zum Detektieren des charakteristischen Punktes der Hubbewegung des Verschlusselementes aufweist.
Erfindungsgemäß ist der Sensor dazu eingerichtet, ein Signal der Antriebsvorrichtung für den charakteristischen Punkt bereitzustellen, und ist die Recheneinheit dazu eingerichtet, eine Regressionsgerade für das bereitgestellte Signal zu berechnen, die Soll-Signalsteigung zu berechnen, das bereitgestellte Signal auf die Soll-Signalsteigung zu kippen, ein Minimum oder Maximum des gekippten Signals zu detektieren und den charakteristischen Punkt aus dem Minimum oder Maximum zu ermitteln.
Der vorgesehene Sensor stellt daher das Signal der Antriebs¬ vorrichtung für den charakteristischen Punkt bereit, und die Recheneinheit wertet dieses Signal in erfindungsgemäßer Weise aus, so dass eine sichere und genaue Ermittlung des charak- teristischen Punktes der Hubbewegung des Verschlusselementes möglich ist.
Der Sensor ist vorzugsweise dazu eingerichtet, ein Signal für den Schließzeitpunkt des Verschlusselementes bereitzustellen. Das detektierte Schließzeitpunktsignal kann daher auch für kleine Signalausprägungen ausgewertet werden.
Die Antriebsvorrichtung ist vorzugsweise ein Piezoaktuator, der ferner vorzugsweise gleichzeitig als Sensor wirkt. Auf diese Weise ist eine Signaldetektion ohne zusätzliche Einrichtungen möglich .
Bevorzugte Signalgrößen sind ein Kapazitätssignal und ein Kraftsignal. Im erstgenannten Fall stellt der Sensor vorzugsweise ein Spannungssignal und ein Ladungssignal der An¬ triebsvorrichtung bereit und ermittelt hieraus ein Kapazitätssignal. Natürlich kann auch direkt ein Kapazitätssignal über einen Kapazitätssensor bereitgestellt werden. Im zweiten Fall stellt der Sensor ein Kraftsignal der Antriebsvorrichtung bereit .
Was die Signalauswertung anbetrifft, so ist die Recheneinheit vorzugsweise so eingerichtet, dass sie das bereitgestellte Signal auf eine Soll-Signalsteigung von 0 normiert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen :
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Einspritz¬ systems ;
Figur 2 den zeitlichen Verlauf der Hubbewegung eines Verschlusselementes der in Figur 1 gezeigten Einspritzdüse ;
Figur 3 die Kippung des Kapazitätssignals auf die
Soll-Steigung;
Figur 4 die Kippung des Kraftsignals;
Figur 5 in der oberen Darstellung das Kapazitätsaus- gangssignal und in der unteren Darstellung das
Signal nach erfindungsgemäßer Bearbeitung;
Figur 6 in der oberen Darstellung das Kraftausgangssignal und in der unteren Darstellung das Kraftsignal nach erfindungsgemäßer Bearbeitung; und
Figur 7 ein Ablaufschema der erfindungsgemäß durchge¬ führten Signalaufbereitung.
In Figur 1 ist in einem Blockdiagramm als schematische Ansicht ein Einspritzsystem 1 zum Einspritzen einer Einspritzmenge eines Fluids dargestellt. Das Einspritzsystem 1 umfasst eine Steu¬ ervorrichtung 2 sowie eine Einspritzdüse 3 und eine Recheneinheit 4. Die Einspritzdüse 3 besitzt ein Verschlusselement 7, im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Düsennadel, die in einem Düsennadelsitz aufliegt, eine Antriebsvorrichtung 5 sowie einen Sensor 6. Die Antriebsvorrichtung 5 ist ein Piezoaktuator, welcher durch Anlegen einer Spannung die Form eines darin enthaltenen Piezokristalles ändert und somit das Verschluss¬ element 7 anhebt oder absenkt, also das Verschlusselement 7 in einer Hubbewegung führt. Das Verschlusselement 7 ist hierzu starr mit der Antriebsvorrichtung 5 verbunden und wird über eine Feder 9 von einer Umwandung 10 der Einspritzdüse 3 nach unten gedrückt, so dass das Verschlusselement 7 im Ruhezustand, also ohne Betätigung der Antriebsvorrichtung 5, die Einspritzdüse 3, genauer die Löcher 11 der Einspritzdüse 3, verschließt. Der Sensor 6 ist ein Kapazitätssensor, welcher zwei parallele Platten aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten des Verschlusselementes 7 angebracht sind. Wird das Verschlusselement 7 durch die Antriebsvorrichtung bewegt, so ändert sich die von dem Sensor 6 gemessene Kapazität. Der Sensor 6 ist hierbei direkt an der Antriebsvorrichtung 5 angebracht bzw. kann auch Teil der Antriebsvorrichtung 5 sein. Anstelle eines Kapazitätssensors kann auch ein Sensor zum Messen der Spannung des Piezoaktuators vorgesehen sein. Die Spannung als Signal des Piezoaktuators kann einfach bestimmt werden, wobei bei Kenntnis der Ladung des Piezoaktuators, beispielsweise über einen anliegenden Strom, die Kapazität auch zusätzlich ermittelt werden kann. Der Sensor 6 kann allerdings auch eingerichtet sein, Änderungen der genannten Messgröße qualitativ und quantitativ zu detektieren. Bei einer anderen nichtgezeigten Ausführungsform wirkt der Piezoaktuator gleichzeitig als Sensor, der die Spannung und Ladung erfasst und hieraus ein Kapazitätssignal ableitet.
Der Sensor 6 detektiert durch den zeitlichen Verlauf der Ka- pazität charakteristische Punkte der Hubbewegung des Ver¬ schlusselementes 7. Die vom Sensor 6 gemessene Kapazität sowie die charakteristischen Punkte werden über eine Leitung 8 an die Recheneinheit 4 übermittelt, welche eine entsprechende Sig¬ nalauswertung vornimmt.
Figur 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Hubbewegung der Düsennadel. Es sind hierbei vier charakteristische Punkte OPP_l, OPP_2, OPP_3 und OPP_4 dargestellt, die dem Nadelöffnungs¬ zeitpunkt, dem maximalen Öffnungspunkt, dem Beginn des Schließvorganges und dem Schließzeitpunkt entsprechen. Im folgenden Text wird die Ermittlung des Schließzeitpunktes als charakteristischen Punkt beschrieben. Zur Detektion des Schließzeitpunktes (OPP_4) wird vom Sensor das Ladungs- und Spannungssignal ermittelt, woraus von der Re¬ cheneinheit das Kapazitätssignal berechnet wird. Die Kraft¬ einwirkung des Verschlusselementes (der Einspritznadel) auf die Antriebseinrichtung (den Piezoaktuator) bzw. das Kraftmaximum beim Schließen kann als Kapazitätsminimum im Kapazitätssignal detektiert werden. Damit ist der Schließzeitpunkt (OPP_4) dann bekannt .
Probleme bereiten hierbei aber schwache Signale, welche über keine oder nur eine unzureichende Signalausprägung verfügen. Diesbezüglich wird die nachfolgend beschriebene Signalaufbe¬ reitung durchgeführt.
Figur 3 zeigt in der oberen Darstellung das Spannungssignal 20 und in der mittleren Darstellung das Ladungssignal 21. Hieraus wird das Kapazitätssignal 22 ermittelt. In Bezug auf dieses Signal wird eine Regressionsgerade 23 berechnet, und das Signal wird auf die zu erwartende Steigung des Signals gekippt. Diese Normierung des Schließsignals führt zu einer deutlichen Gleich- Stellung mit entsprechendem Genauigkeitsgewinn. Die Signalausprägung des Minimums wird vereinheitlicht bzw. erst er¬ möglicht. Die Piezokapazität ist bereinigt um die Piezo- hysterese, und die Krafteinwirkungen sind annähernd konstant bzw. die Signalsteigung ist Null. Der Kapazitätsverlauf wird daher auf eine Steigung von Null normiert. Der entsprechende normierte Kapazitätsverlauf ist bei 24 dargestellt.
Insbesondere bei niedrigen Piezospannungen um 0 V ist das Kapazitätssignal nicht mehr sinnvoll auswertbar. Insbesondere dann ist das Kraftsignal zur Detektion des Schließzeitpunktes vorteilhaft .
Figur 4 zeigt die Kippung des Kraftsignals zur Detektion des Schließzeitpunktes.
Figur 5 zeigt die durchgeführte Signalaufbereitung bei einem Kapazitätssignal. In der oberen Darstellung ist das Kapazitätsausgangssignal gezeigt, während unten das Signal nach erfindungsgemäßer Bearbeitung dargestellt ist. Es ist ein deutlich ausgeprägtes Minimum zu erkennen, das dem gesuchten Schließzeitpunkt (OPP_4) entspricht.
Figur 6 zeigt die Signalaufbereitung des Kraftsignals. Oben ist das Kraftausgangssignal mit starker Abhängigkeit von den an¬ genommenen Piezoparametern gezeigt. Unten ist das Kraftsignal nach Bearbeitung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu erkennen. Das deutlich ausgeprägte Maximum entspricht dem
Schließzeitpunkt .
Figur 7 zeigt ein Ablaufschema der erfindungsgemäß durchge¬ führten Signalaufbereitung durch Kippen des Signals auf die Soll-Steigung im Auswertefenster. Gemäß Schritt 50 wird das Schließzeitpunktsignal des Einspritzventils als Kapazitäts- oder Kraftsignal ermittelt. In Schritt 52 erfolgt die Berechnung der zugehörigen Regressionsgeraden. Gemäß Schritt 51 werden die Einspritzparameter Einspritzmenge, Injektortemperatur und Raildruck ermittelt, woraus in Schritt 53 die Berechnung der Soll-Signalsteigung erfolgt.
In Schritt 54 wird das Kapazitäts- oder Kraftsignal auf die Soll-Signalsteigung gekippt. In Schritt 55 erfolgt die Detektion des Minimums bzw. des Maximums in dem gekippten Signal und hieraus die Berechnung des Schließzeitpunktes.

Claims

Verfahren zum Ermitteln eines charakteristischen Punktes der Hubbewegung eines Verschlusselementes (7) eines Injektors, wobei das Signal einer Antriebsvorrichtung (5) für das Verschlusselement (7) zum Detektieren des charakteristischen Punktes verwendet wird, mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Signals der Antriebsvorrichtung (5) für den charakteristischen Punkt;
Berechnen der Regressionsgeraden (23) für das Signal;
Berechnen der Soll-Signalsteigung;
Kippen des bereitgestellten Signals auf die
Soll-Signalsteigung;
Detektion eines Minimums oder Maximums des gekippten Signals; und
Ermitteln des charakteristischen Punktes aus dem de- tektierten Minimum oder Maximum.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als charakteristischer Punkt der Schließzeitpunkt (OPP_4) des Verschlusselementes (7) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Piezoaktuator als Antriebsvorrichtung (5) gearbeitet wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kapazitätssignal oder ein Kraftsignal der Antriebsvorrichtung (5) bereitgestellt wird .
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bereitgestellte Signal auf eine Soll-Signalsteigung von Null normiert wird.
Einspritzsystem (1) mit mindestens einem Inj ektor, einer Steuervorrichtung (2) und einer Recheneinheit (4), wobei der Injektor ein Verschlusselement (7) zum Verschließen und Öffnen einer Einspritzdüse (3) , eine Antriebsvor¬ richtung (5) zum Führen des Verschlusselementes (7) in einer Hubbewegung und einen Sensor (6) zum Detektieren eines charakteristischen Punktes der Hubbewegung des Verschlusselementes (7) aufweist, wobei der Sensor (6) dazu eingerichtet ist, ein Signal der Antriebsvorrichtung (5) für den charakteristischen Punkt bereitzustellen, und die Recheneinheit (4) dazu eingerichtet ist, eine Regressionsgerade (23) für das bereitgestellte Signal zu berechnen, die Soll-Signalsteigung zu berechnen, das bereitgestellte Signal auf die Soll-Signalsteigung zu kippen, ein Minimum oder Maximum des gekippten Signals zu detektieren und den charakteristischen Punkt aus dem Minimum oder Maximum zu ermitteln.
Einspritzsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6) dazu eingerichtet ist, ein Signal für den Schließzeitpunkt (OPP_4) des Verschlusselementes (7) bereitzustellen.
8. Einspritzsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (7) ein Piezoaktuator ist. 9. Einspritzsystem nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet , dass der Sensor ein als Sensor wirkender Piezoaktuator ist .
10. Einspritzsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Spannungssignal und ein Ladungssignal der Antriebsvorrichtung (7) bereitstellt und hieraus ein Kapazitätssignal ermittelt.
11. Einspritzsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Kraftsignal der
Antriebsvorrichtung bereitstellt .
12. Einspritzsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (4) so eingerichtet ist, dass sie das bereitgestellte Signal auf eine Soll-Signalsteigung von Null normiert.
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