WO2017001198A1 - Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung eines piezoaktors eines einspritzventils eines kraftstoffeinspritzsystems einer brennkraftmaschine - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method and a device for controlling a piezoelectric actuator of an injection valve of a fuel injection system of an internal combustion engine.
- An injection valve often referred to as an injector, has a closure element that can be moved by means of a drive for opening and closing the injector.
- the closure element In the closed state of the injector, in which no injection takes place, the closure element is in a closed position in which it closes all the injection openings of the injector.
- the closure element By means of the drive, the closure element can be raised starting from its closed position in order to release at least some of the injection openings and to trigger the injection in this way.
- the closure element has a nozzle needle or is designed as such. In its closed position, this nozzle needle sits on a needle seat of the injector.
- the drive of the injector comprises, for moving the closure element, an actuator which is adapted in dependence on a
- this actuator may be given by a piezo element that expands or contracts as a result of electrical charging or discharging and thus triggers a lifting or closing movement of the closure element.
- Such actuators also referred to as piezoactuators, are particularly well suited for accurate and instantaneous movement of the closure element. This is particularly the case with so-called directly driven piezo injectors, in which a direct and instantaneous power transmission between the piezoactuator and the closure element is made possible.
- a control method for an injection valve and an injection system are known.
- at least one control signal for driving a drive of the injection valve is generated in recurring injection cycles and in dependence on a desired lifting height of a closure element of the injection valve, wherein the drive is driven by the control signal for lifting the shutter ⁇ elements to the desired lifting height is and the closing element is raised to an actual stroke height at ⁇ means of the drive, at least one with the actual lifting height kor ⁇ rel founded measured variable is detected and the actual lifting height as a function of this at least one measured variable is determined, wherein the control signal is generated in at least one of the subsequent injection cycles in response to a deviation of the actual lift height from the desired lift height.
- the invention has for its object to provide a method for controlling a piezoelectric actuator of an injection valve of a fuel injection system of an internal combustion engine, which is better suited to the conditions occurring in practical operation.
- the control of the piezoelectric actuator of an injection valve of a Kraftstoffein- injection system is dependent on the injector temperature, which can be generally closed on the engine temperature.
- the actuation of the piezoelectric actuator takes place in such a way that the maximum needle stroke is achieved in order to achieve complete de-throttling of the valve needle and thus maximum fuel flow.
- the actuation of the piezoelectric actuator takes place in such a way that the needle stroke is not maximal, so that complete de-throttling of the valve needle is not achieved and the fuel flow is reduced. This lower fuel flow is compensated by an increase in the driving time of the piezoelectric actuator.
- the drive hardware of the fuel injection system only has to be designed so that it can ensure the maximum needle stroke to complete Entschrosselung and thus a maximum fuel flow in warm operation. During cold operation, the requirements for the drive hardware of the fuel injection system are reduced. This approach thus makes it possible to reduce the electrical requirements on the drive hardware of the fuel injection system. This allows use of a cheaper drive hardware of the fuel injection system, wherein the drive hardware is the electronic control unit of Kraftstoffein ⁇ injection system including an associated power amplifier.
- FIG. 1 shows a sketch of an injection valve of a fuel injection system
- FIG. 2 shows a diagram for illustrating the course of the capacitance of the piezoelectric actuator over the temperature
- Figure 3 is a diagram illustrating the course of the
- Figure 4 is a diagram illustrating the closing phase of
- FIG. 1 shows a sketch of an injection valve of a fuel injection system.
- the injection valve 1 shown has an injector body 2, which is designed in several parts in the embodiment shown.
- the injector body 2 has in its upper part an Aktoraus originallyung 2a, in which a piezoelectric actuator 3 is arranged. Furthermore, the injector body 2 has a transfer pin recess 2b, through which a transfer pin 4 is guided.
- the Sprint ⁇ supply pin 4 serves for coupling of the piezoelectric actuator 3 with a arranged in a Steuerkolbenaus simplifiedung 6 of the injector body 2 spool 5, wherein a first portion 6a of the Steuerkolbenaus simplifiedung 6 above the control piston 5 and a second portion 6b of the Steuerkolbenausnaturalung 6 below the control piston 5 is arranged , In the arranged below the control piston second part 6b of the control piston recess 6, a control piston spring 7 is arranged, which is supported on a SteuerkolbenausEnglishung 6 bottom limiting surface of the injector body 2. The upper end of the control piston spring 7 is supported on the underside of the control piston 5.
- the second part 6b of the control piston recess 6 provided below the control piston 5 is connected via a connecting bore 8 to a high-pressure fuel line 9, through which high-pressure fuel is supplied to the injection valve 1 and is conducted through the injector body into a nozzle chamber 10 of the injector body 2.
- a nozzle needle 11 is positioned, which is movable in the nozzle chamber 10 in its axial direction.
- injection openings 12 provided in the injector body 2 are closed by the nozzle needle 11.
- one or more of the injector openings 12 provided in the injector body 2 are opened.
- the nozzle needle 11 has a web 13 projecting from it in the radial direction. Between this web 13 and the upper end wall of the nozzle chamber 10, a nozzle spring 14 is arranged, is pressed by the force of the nozzle needle in the non-actuated state of the piezoelectric actuator 3 down to securely close the injection openings 12.
- the upper end region of the nozzle needle 11 is guided through a further recess 15 of the injector body 2, which is narrower than the nozzle chamber 10.
- the dimensions of the nozzle chamber 10 and the further recess 15 are selected such that even in the fully open
- the upper end surface of the nozzle needle does not abut against a stop of the injector body 2, d. H. that the nozzle needle 12 is moved upwards without stopping when the injection openings are opened.
- FIG. 1 shows a control unit 17 which outputs control signals s for the controllable components of the injection valve 1 by evaluating sensor signals supplied to it and by using a stored work program and stored maps, tables and / or characteristic curves.
- FIG. 2 shows a diagram for illustrating the course of the capacitance of the piezoactuator as a function of the temperature for two different types of piezoactuators. This is in each case the capacity that is set by a stroke of the valve needle by 80 ym.
- the course VI indicates the course of the capacitance of a first pattern of a first type of piezoelectric actuators as a function of the temperature
- the curve V2 the course of the capacitance of a second pattern of the first type of piezo actuators
- the curve V3 the course of the capacitance of a first pattern of a second type of piezo actuators as a function of the temperature
- the course V4 the curve of the capacitance of a second pattern of the second type of piezo actuators.
- FIG. 3 shows a diagram for illustrating the variation of the voltage as a function of the temperature for two different types of piezo actuators. This is in each case the voltage that is necessary to achieve a stroke of the valve needle by 80 ym.
- the curve U1 indicates the course of the voltage for the first pattern of the first type of piezoelectric actuators as a function of the temperature
- the curve U2 the profile of the voltage of the second pattern of the first type of piezoelectric actuators
- the curve U3 the profile of the voltage of the first pattern of the second type of piezoelectric actuators
- the course U4 the course of the voltage of the second pattern of the second type of piezoelectric actuators.
- the drive hardware is oversized in this case and causes comparatively high hardware costs.
- it is dispensed with in the present invention, regardless of the temperature at all times to achieve the same Nadelhub.
- the desired stroke height of the piezoelectric actuator is varied as a function of the present temperature.
- the piezoelectric actuator is driven with a lower voltage, which leads to the desired smaller Nadelhub. This reduced needle stroke results in a lower maximum flow. This lower maximum flow is compensated by a corresponding increase in the activation duration.
- FIG. 4 shows a diagram for illustrating the closing phase of the valve needle.
- This diagram illustrates the course kl of the needle stroke, the curve k2 of the stroke of the control piston, the curve k3 of the piezoelectric force, the curve k4 of the capacitance, the curve k5 of the current, the curve k6 of the voltage and the curve k7 of the stroke of the piezoelectric actuator ,
- ⁇ sondere be seen from Figure 4 that the needle stroke correlated with the energy, and that the needle stroke correlated with the closing time. This ensures that a lower needle stroke also means lower energy. Since the closing time can be detected, the needle stroke can be checked based on the detected closing time and corrected if necessary.
- the requirements are injection system to the hardware of the driving Kraftstoffein- thereby lowered to the desired needle lift is varied from ⁇ dependence of the prevailing temperature, after all, the particular in the presence of a low temperature
- Target needle stroke is reduced to reduce the maximum drive voltage of the piezoelectric actuator.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines einen Piezoaktor und eine Düsennadel aufweisenden Einspritzventils eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine, bei welchem von einer Steuereinheit in Abhängigkeit von einer Sollhubhöhe des Piezoaktors in aufeinanderfolgenden Einspritzzyklen ein Steuersignal zur Veränderung der Isthubhöhe des Piezoaktors ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Sollhubhöhe des Piezoaktors zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit der Kapazität des Piezoaktors in Abhängigkeit von seiner Temperatur verändert.
Description
Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Piezoaktors eines Einspritzventils eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Piezoaktors eines Einspritzventils eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine.
Es ist bereits bekannt, die Einspritzventile eines Kraft¬ stoffeinspritzsystems so anzusteuern, dass diese möglichst exakt zu vorgegebenen Zeitpunkten geöffnet und wieder geschlossen werden, um möglichst genau eine vorgegebene Menge eines unter Druck stehenden Kraftstoffs in einen Zylinder der Brennkraftmaschine einzuspritzen. Auf diese Weise und gegebenenfalls auch mittels zusätzlicher Vor- und/oder Nacheinspritzungen zusätzlich zu einer Haupteinspritzung innerhalb eines Einspritzzyklus lässt sich die Effizienz der Brennkraftmaschine steigern und gleichzeitig Abgas- und Lärmemissionen verringern.
Ein Einspritzventil, häufig auch als Injektor bezeichnet, weist ein Verschlusselement auf, das mittels eines Antriebs zum Öffnen und Schließen des Injektors bewegt werden kann. Im verschlossenen Zustand des Injektors, in dem keine Einspritzung erfolgt, befindet sich das Verschlusselement in einer Schließposition, in der es alle Einspritzöffnungen des Injektors verschließt. Mittels des Antriebs kann das Verschlusselement ausgehend von seiner Schließposition angehoben werden, um auf diese Weise zumindest manche der Einspritzöffnungen freizugeben und die Einspritzung auszulösen.
Häufig weist das Verschlusselement eine Düsennadel auf oder ist als eine solche ausgestaltet. In ihrer Verschlussposition sitzt diese Düsennadel auf einem Nadelsitz des Injektors. Der Antrieb des Injektors umfasst zum Bewegen des Verschlusselements einen Aktor, der dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit eines
Steuersignals das Verschlusselement aus der Schließposition auf
eine Hubhöhe anzuheben, es in dieser Hubhöhe zu halten und/oder das Verschlusselement wieder zurück in die Schließposition zu bewegen. Beispielsweise kann dieser Aktor durch ein Piezoelement gegeben sein, das sich infolge von elektrischen Lade- oder Entladevorgängen ausdehnt oder zusammenzieht und auf diese Weise eine Hub- oder Schließbewegung des Verschlusselements auslöst. Solche auch als Piezoaktoren bezeichnete Aktoren eignen sich besonders gut für ein genaues und verzögerungsfreies Bewegen des Verschlusselements. Dies ist besonders bei sogenannten direkt angetriebenen Piezo-Inj ektoren der Fall, bei denen eine direkte und verzögerungsfreie Kraftübertragung zwischen dem Piezoaktor und dem Verschlusselement ermöglicht wird.
Aus der DE 10 2011 075 732 AI sind ein Regelverfahren für ein Einspritzventil und ein Einspritzsystem bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird in wiederkehrenden Einspritzzyklen und in Abhängigkeit von einer Soll-Hubhöhe eines Verschlusselementes des Einspritzventils jeweils mindestens ein Steuersignal zum Ansteuern eines Antriebs des Einspritzventils erzeugt, wobei der Antrieb durch das Steuersignal zum Anheben des Verschluss¬ elements auf die Soll-Hubhöhe angesteuert wird und das Ver¬ schlusselement mittels des Antriebs auf eine Ist-hubhöhe an¬ gehoben wird, wobei mindestens eine mit der Ist-Hubhöhe kor¬ relierte Messgröße erfasst wird und die Ist-Hubhöhe in Ab- hängigkeit von dieser mindestens einen Messgröße bestimmt wird, wobei das Steuersignal in mindestens einem der nachfolgenden Einspritzzyklen in Abhängigkeit von einer Abweichung der Ist-Hubhöhe von der Soll-Hubhöhe erzeugt wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ansteuerung eines Piezoaktors eines Einspritzventils eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine anzugeben, welches den im praktischen Betrieb auftretenden Bedingungen besser gerecht wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteile Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .
Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt die Ansteuerung des Piezoaktors eines Einspritzventils eines Kraftstoffein- spritzsystems abhängig von der Injektortemperatur, auf welche im Allgemeinen über die Motortemperatur geschlossen werden kann. Im Falle eines Betriebs mit warmem Injektor erfolgt die Ansteuerung des Piezoaktors derart, dass der maximale Nadelhub erreicht wird, um eine vollständige Entdrosselung der Ventilnadel und damit einen maximalen Kraftstoffdurchfluss zu erreichen. Im Falle eines Betriebs mit kaltem Injektor erfolgt die Ansteuerung des Piezoaktors derart, dass der Nadelhub nicht maximal ist, so dass keine vollständige Entdrosselung der Ventilnadel erreicht wird und der Kraftstoffdurchfluss erniedrigt ist. Dieser niedrigere Kraftstoffdurchfluss wird durch eine Erhöhung der Ansteuerdauer des Piezoaktors kompensiert.
Die Vorteile dieser Vorgehensweise bestehen insbesondere darin, dass die Ansteuer-Hardware des Kraftstoffeinspritzsystems lediglich derart ausgelegt sein muss, dass sie im warmen Betrieb den maximalen Nadelhub zu einer vollständigen Entdrosselung und damit einem maximalen Kraftstoffdurchfluss sicherstellen kann. Im kalten Betrieb sind die Anforderungen an die Ansteuer-Hardware des Kraftstoffeinpritzsystems reduziert. Diese Vorgehensweise ermöglicht es folglich, die elektrischen Anforderungen an die Ansteuer-Hardware des Kraftstoffeinspritzsystems zu reduzieren. Dies erlaubt eine Verwendung einer preisgünstigeren Ansteuer- Hardware des Kraftstoffeinspritzsystems , wobei die Ansteuer- Hardware die elektronische Steuereinheit des Kraftstoffein¬ spritzsystems inklusive einer zugehörigen Endstufe ist.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt
Figur 1 eine Skizze eines Einspritzventils eines Kraftstoff- einpritzsystems ,
Figur 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verlaufs der Kapazität des Piezoaktors über der Temperatur,
Figur 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verlaufs der
Ansteuerspannung des Piezoaktors über seiner Temperatur und
Figur 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Schließphase der
Ventilnadel .
Die Figur 1 zeigt eine Skizze eines Einspritzventils eines Kraftstoffeinspritzsystems . Das dargestellte Einspritzventil 1 weist einen Injektorkörper 2 auf, welcher beim gezeigten Ausführungsbeispiel mehrteilig ausgebildet ist. Der Injektorkörper 2 weist in seinem oberen Teil eine Aktorausnehmung 2a auf, in welcher ein Piezoaktor 3 angeordnet ist. Des Weiteren weist der Injektorkörper 2 eine Übertragungsstiftausnehmung 2b auf, durch welche ein Übertragungsstift 4 geführt ist. Der Übertra¬ gungsstift 4 dient zur Kopplung des Piezoaktors 3 mit einem in einer Steuerkolbenausnehmung 6 des Injektorkörpers 2 angeordneten Steuerkolben 5, wobei ein erster Teil 6a der Steuerkolbenausnehmung 6 oberhalb des Steuerkolbens 5 und ein zweiter Teil 6b der Steuerkolbenausnehmung 6 unterhalb des Steuerkolbens 5 angeordnet ist. In dem unterhalb des Steuerkolbens angeordneten zweiten Teil 6b der Steuerkolbenausnehmung 6 ist eine Steuerkolbenfeder 7 angeordnet, die sich auf einer die Steuerkolbenausnehmung 6 unten begrenzenden Fläche des Injektorkörpers 2 abstützt. Das obere Ende der Steuerkolbenfeder 7 stützt sich auf der Unterseite des Steuerkolbens 5 ab.
Der unterhalb des Steuerkolbens 5 vorgesehene zweite Teil 6b der Steuerkolbenausnehmung 6 ist über eine Verbindungsbohrung 8 mit einer Hochdruckkraftstoffleitung 9 verbunden, durch welche dem Einspritzventil 1 unter hohem Druck stehender Kraftstoff zu- geführt und durch den Injektorkörper in einen Düsenraum 10 des Injektorkörpers 2 geleitet wird. In diesem Düsenraum 10 ist eine Düsennadel 11 positioniert, welche im Düsenraum 10 in ihrer Axialrichtung beweglich ist. Im nicht angesteuerten Zustand des
Piezoaktors 3 sind im Injektorkörper 2 vorgesehene Ein- spritzöffnungen 12 durch die Düsennadel 11 verschlossen. Im angesteuerten Zustand des Piezoaktors 3 werden eine oder mehrere der im Injektorkörper 2 vorgesehenen Einspritzöffnungen 12 geöffnet.
Die Düsennadel 11 weist einen von ihr in Radialrichtung abstehenden Steg 13 auf. Zwischen diesem Steg 13 und der oberen Abschlusswand des Düsenraumes 10 ist eine Düsenfeder 14 an- geordnet, durch deren Kraft die Düsennadel im nicht angesteuerten Zustand des Piezoaktors 3 nach unten gedrückt wird, um die Einspritzöffnungen 12 sicher zu verschließen.
Der obere Endbereich der Düsennadel 11 ist durch eine weitere Ausnehmung 15 des Injektorkörpers 2 geführt, welche schmäler ist als der Düsenraum 10.
Im Falle einer Ansteuerung des Piezoaktors 3 wird der obere Endbereich der Düsennadel 11 innerhalb dieser weiteren Aus- nehmung 15 nach oben bewegt, wobei durch diese Bewegung der untere Endbereich der Düsennadel von seinem Dichtsitz abgehoben wird und die Einspritzöffnungen 12 freigibt.
Die Abmessungen des Düsenraumes 10 und der weiteren Aussparung 15 sind derart gewählt, dass auch im vollständig geöffneten
Zustand aller Einspritzöffnungen 12 die obere Abschlussfläche der Düsennadel nicht an einen Anschlag des Injektorkörpers 2 stößt, d. h. dass die Düsennadel 12 beim Öffnen der Ein- spritzöffnungen anschlagfrei nach oben bewegt wird.
Die weitere Aussparung 15 ist in ihrem oberen Endbereich über eine weitere Verbindungsbohrung 16 mit dem oberhalb des Steuerkolbens 5 vorgesehenen ersten Teil 6a der Steuerkolbenausnehmung 6 gekoppelt. Aufgrund dieser Kopplung bilden die weitere Aus- sparung 15 und der erste Teil 6a der Steuerkolbenaussparung 6 einen Ausgleichsraum, über welchen ein hydraulischer Druckausgleich erfolgen kann.
Des Weiteren ist in der Figur 1 eine Steuereinheit 17 dargestellt, welche unter Auswertung von ihr zugeführten Sensorsignalen se und unter Verwendung eines abgespeicherten Arbeitsprogrammes und abgespeicherter Kennfelder, Tabellen und/oder Kennlinien Steuersignale s für die ansteuerbaren Bauteile des Ein- spritzventils 1 ausgibt.
Untersuchungen haben ergeben, dass die Kapazität eines Piezo¬ aktors abhängig ist von seiner Temperatur. Bei niedrigen Temperaturen haben Piezoaktoren eine geringere Kapazität als bei hohen Temperaturen. Um denselben Hub der Ventilnadel zu erreichen, muss folglich die an den Piezoaktor angelegte Spannung beim Vorliegen niedriger Temperaturen höher sein als beim Vorliegen höherer Temperaturen.
Dies wird nachfolgend anhand der Figuren 2 und 3 erläutert.
Die Figur 2 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verlaufs der Kapazität des Piezoaktors in Abhängigkeit von der Temperatur für zwei verschiedene Typen von Piezoaktoren. Dabei handelt es sich jeweils um diejenige Kapazität, die sich bei einem Hub der Ventilnadel um 80 ym einstellt.
Der Verlauf VI kennzeichnet dabei den Verlauf der Kapazität eines ersten Musters von einem ersten Typ von Piezoaktoren in Abhängigkeit von der Temperatur, der Verlauf V2 den Verlauf der Kapazität eines zweiten Musters vom ersten Typ von Piezoaktoren, der Verlauf V3 den Verlauf der Kapazität eines ersten Musters von einem zweiten Typ von Piezoaktoren in Abhängigkeit von der Temperatur und der Verlauf V4 den Verlauf der Kapazität eines zweiten Musters vom zweiten Typ von Piezoaktoren.
Aufgrund der unterschiedlichen Kapazität stellt sich eine unterschiedliche Ansteuerspannung ein. Dabei sind für große Raildrücke und niedrige Temperaturen die vergleichsweise höchsten Spannungen notwendig.
Die Figur 3 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verlaufs der Spannung in Abhängigkeit von der Temperatur für zwei verschiedene Typen von Piezoaktoren . Dabei handelt es sich jeweils um diejenige Spannung, die notwendig ist, um einen Hub der Ventilnadel um 80 ym zu erreichen. Der Verlauf Ul kennzeichnet dabei den Verlauf der Spannung für das erste Muster vom ersten Typ von Piezoaktoren in Abhängigkeit von der Temperatur, der Verlauf U2 den Verlauf der Spannung des zweiten Musters vom ersten Typ von Piezoaktoren, der Verlauf U3 den Verlauf der Spannung des ersten Musters vom zweiten Typ von Piezoaktoren und der Verlauf U4 den Verlauf der Spannung des zweiten Musters vom zweiten Typ von Piezoaktoren.
Die vorgenannten Spannungen zur Ansteuerung des jeweiligen Piezoaktors müssen von einer jeweils geeigneten Ansteuer-
Hardware bereitgestellt werden. Dies ist mit vergleichsweise hohen Hardwarekosten verbunden, die nur im Falle eines Vorliegens von niedrigen Temperaturen erforderlich sind. Bei manchen bisher verwendeten Konzepten zum Direktantrieb eines Piezoinj ektors konnte ein maximaler Raildruck von 2000 bar bei niedrigen Temperaturen nicht eingestellt werden, da ansonsten die Ansteuerspannung des Piezoaktors einen maximal zulässigen Grenzwert von 210 V überschritten hätte. Als Folge davon musste der maximale Druck des Kraftstoffs im Rail temperaturabhängig so lange begrenzt werden, bis der Injektor seine erwartete Be¬ triebstemperatur, die mit einer Erhöhung seiner Aktorkapazität korreliert ist, erreicht hat. Eine alternative Lösung bei bisher verwendeten Konzepten besteht darin, die Ansteuer-Hardware des Piezoinj ektors derart aus¬ zulegen, dass sie dazu geeignet ist, die notwendige hohe Spannung bereitzustellen. Da diese hohe Spannung aber nur bei niedrigen Temperaturen notwendig ist, ist die Ansteuer-Hardware in diesem Falle überdimensioniert und verursacht vergleichsweise hohe Hardwarekosten .
Demgegenüber wird bei der vorliegenden Erfindung darauf verzichtet, unabhängig von der vorliegenden Temperatur stets denselben Nadelhub zu erreichen. Vielmehr wird bei der vorliegenden Erfindung die Sollhubhöhe des Piezoaktors in Ab- hängigkeit von der vorliegenden Temperatur verändert. Dabei wird insbesondere dafür Sorge getragen, dass bei niedrigen Tempe¬ raturen der Entdrosselungsgrad der Ventilnadel verringert ist, um die elektrischen Anforderungen an die Ansteuer-Hardware des Einspritzsystems zu reduzieren. Zum Erreichen dieses Zieles wird der Piezoaktor mit einer geringeren Spannung angesteuert, die zu dem gewünschten kleineren Nadelhub führt. Dieser verringerte Nadelhub führt zu einem niedrigeren maximalen Durchfluss. Dieser niedrigere maximale Durchfluss wird durch eine entsprechende Vergrößerung der Ansteuerdauer kompensiert. Im Falle des Vorliegens niedrigerer Temperaturen hat diese im Vergleich zum Stand der Technik veränderte Vorgehensweise nur einen sehr geringen Einfluss auf den Verbrennungsvorgang und auf das gesamte KraftStoffeinspritzsystem. Beim Vorliegen hoher Temperaturen, insbesondere beim Vorliegen der üblichen Betriebstemperatur des Einspritzsystems, wird im Unterschied dazu dafür gesorgt, dass der maximale Nadelhub vorliegt, um eine möglichst vollständige Entdrosselung der Ventilnadel zu erreichen.
Die Figur 4 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Schließphase der Ventilnadel . In diesem Diagramm sind der Verlauf kl des Nadelhubes, der Verlauf k2 des Hubes des Steuerkolbens, der Verlauf k3 der Piezokraft, der Verlauf k4 der Kapazität, der Verlauf k5 des Stromes, der Verlauf k6 der Spannung und der Verlauf k7 des Hubes des Piezoaktors veranschaulicht. Insbe¬ sondere ist aus der Figur 4 ersichtlich, dass der Nadelhub mit der Energie korreliert und dass der Nadelhub auch mit der Schließzeit korreliert. Dadurch ist sichergestellt, dass ein niedrigerer Nadelhub auch eine niedrigere Energie bedeutet. Da die Schließzeit detektiert werden kann, kann der Nadelhub anhand der detektierten Schließzeit kontrolliert und bei Bedarf korrigiert werden.
Bei der vorliegenden Erfindung werden nach alledem die Anforderungen an die Ansteuer-Hardware des Kraftstoffein- spritzsystems dadurch gesenkt, dass der Soll-Nadelhub in Ab¬ hängigkeit von der vorliegenden Temperatur verändert wird, wobei insbesondere beim Vorliegen einer niedrigen Temperatur der
Soll-Nadelhub verringert wird, um die maximale Ansteuerspannung des Piezoaktors zu reduzieren.
Claims
1. Verfahren zur Ansteuerung eines einen Piezoaktor und eine Düsennadel aufweisenden Einspritzventils eines Kraftstoffein- spritzsystems einer Brennkraftmaschine, bei welchem von einer Steuereinheit in Abhängigkeit von einer Sollhubhöhe des
Piezoaktors in aufeinanderfolgenden Einspritzzyklen ein
Steuersignal zur Veränderung der Isthubhöhe des Piezoaktors ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Sollhubhöhe des Piezoaktors zur Kompensation der Tempe¬ raturabhängigkeit der Kapazität des Piezoaktors in Abhängigkeit von seiner Temperatur verändert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Sollhubhöhe des Piezoaktors beim Vorliegen einer niedrigeren Temperatur kleiner vorgibt als beim Vorliegen einer höheren Temperatur.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Sollhubhöhe des Piezoaktors beim Vorliegen der
Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine derart vorgibt, dass eine vollständige Entdrosselung der Düsennadel erreicht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Sollhubhöhe des Piezoaktors beim Vorliegen von unterhalb der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine liegenden Temperaturen derart vorgibt, dass eine teilweise Entdrosselung der Düsennadel erreicht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Ansteuerdauer des Piezoaktors beim Vorliegen einer niedrigeren Temperatur größer vorgibt als beim Vorliegen einer höheren Temperatur.
6. Vorrichtung zur Ansteuerung eines einen Piezoaktor und eine Düsennadel aufweisenden Einspritzventils eines Kraftstoff¬ einspritzsystems einer Brennkraftmaschine, mit einer Steuer¬ einheit, die in Abhängigkeit von einer Sollhubhöhe des
Piezoaktors in aufeinanfolgenden Einspritzzyklen ein Steuersignal zur Veränderung der Isthubhöhe des Piezoaktors ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (17) derart ausgebildet ist, dass sie die Sollhubhöhe des Piezoaktors zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit des Piezoaktors in Abhängigkeit von der Temperatur verändert.
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