Die
Erfindung betrifft Verfahren zum Steuern eines Injektors zum Einspritzen
eines Mediums gemäß Patentanspruch 1 sowie ein
Steuergerät zum Steuern eines Injektors zum Einspritzen
eines Mediums gemäß Anspruch 18.The
The invention relates to methods of controlling an injector for injection
a medium according to claim 1 and a
Control unit for controlling an injector for injecting
a medium according to claim 18.
Injektoren
zum Einspritzen eines Mediums, beispielsweise zum Einspritzen von
Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine, sind bekannt. Piezoelektrische Injektoren
weisen einen Piezoaktor auf, der ein Stellglied des Injektors bedient.
Das Stellglied kann beispielsweise ein Stellglied eines Servoventils
oder eine Düsennadel sein.injectors
for injecting a medium, for example for injecting
Fuel in an internal combustion engine, are known. Piezoelectric injectors
have a piezoelectric actuator that operates an actuator of the injector.
The actuator may, for example, an actuator of a servo valve
or a nozzle needle.
Bei
entspanntem Piezoaktors weist der Injektor einen Leerraum oder Leerhub
zwischen Piezoaktor und Stellglied auf. Wird eine elektrische Spannung
an den Piezoaktor angelegt, so ändert sich die Länge
des Piezoaktors. Zum Bedienen des Stellglieds wird der Piezoaktor
derart gedehnt, dass der Leerraum zwischen Piezoaktor und Stellglied überwunden
wird. Dadurch kommt der Piezoaktor mit dem Stellglied in Kontakt
und übt eine Kraft auf das Stellglied aus. Das Auftreffen
des Piezoaktors auf das Stellglied führt zu einer Geräuschemission.at
relaxed piezoelectric actuator, the injector has a free space or idle stroke
between the piezoelectric actuator and the actuator. Becomes an electrical voltage
applied to the piezoelectric actuator, so the length changes
of the piezo actuator. To operate the actuator is the piezoelectric actuator
stretched so that the space between the piezoelectric actuator and actuator overcome
becomes. As a result, the piezoelectric actuator comes into contact with the actuator
and exerts a force on the actuator. The impact
the piezoelectric actuator on the actuator leads to a noise emission.
Die DE 199 05 340 C2 beschreibt
ein Verfahren und eine Anordnung zum Einstellen und Nachführen
elektrischer Piezoaktoren. Dabei wird zum Einstellen eines gewünschten
Leerhubs zwischen dem Piezoaktor und einem Betätigungselement
dem Piezoaktor eine Gleichspannung zugeführt, die gegebenenfalls
einer gepulsten Ansteuerspannung überlagert wird und die
eine von der Ansteuerspannung unabhängige Längenänderung
des Piezoaktors bewirkt.The DE 199 05 340 C2 describes a method and an arrangement for adjusting and tracking electrical piezoelectric actuators. In this case, a DC voltage is supplied to set a desired idle stroke between the piezoelectric actuator and an actuator to the piezoelectric actuator, which is optionally superimposed on a pulsed drive voltage and causes an independent of the drive voltage length change of the piezoelectric actuator.
Die DE 10 2006 039 522
A1 beschreibt ein Verfahren zur Leerhubsteuerung einer
Kraftstoffeinspritzvorrichtung, insbesondere eines Piezoinjektors. Dabei
wird der Piezoaktor gezielt über eine Vorrichtung mit einem
berechneten Energiebetrag angesteuert, um jeweils einen definierten
Leerhub einzustellen. Der Energiebetrag wird insbesondere thermisch
zugeführt.The DE 10 2006 039 522 A1 describes a method for Leerhubsteuerung a fuel injection device, in particular a piezo injector. In this case, the piezoelectric actuator is selectively controlled by a device with a calculated amount of energy to each set a defined idle stroke. The amount of energy is supplied in particular thermally.
Die DE 199 21 456 A1 beschreibt
ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit der Überschwingen
und Prellen eines mit einem piezoelektrischen Aktor ausgestatteten
Hochdruckeinspritzventils vermieden werden. Eine Schaltungsanordnung
zur Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors ist so gestaltet, dass
sie den Aktor zunächst nur über einen Teilhub
mit einer maximalen Steigung umlädt und nach einer Pause mit
einer anderen Steigung zum Erreichen des endgültigen Hubs
lädt. Dabei ist die Restladephase so gewählt,
dass für das mechanische System aus Aktor-Ventilnadel-Hydraulik
ein aperiodischer Übergang zum Endwert angenähert
wird.The DE 199 21 456 A1 describes a method and apparatus for avoiding overshoot and bounce of a high pressure injector equipped with a piezoelectric actuator. A circuit arrangement for controlling the piezoelectric actuator is designed so that it initially reloads the actuator only over a partial stroke with a maximum slope and loads after a break with a different pitch to reach the final stroke. The residual charge phase is selected such that an aperiodic transition to the final value is approximated for the mechanical system of actuator-valve needle hydraulics.
Aufgabe
der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Steuern eines
Injektors zum Einspritzen eines Mediums bereitzustellen. Diese Aufgabe
wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1
gelöst. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes
Steuergerät zur Steuerung eines Injektors bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Steuergerät gemäß Anspruch
18. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.task
The invention is an improved method for controlling a
To provide injector for injecting a medium. This task
is achieved by a method according to claim 1
solved. It is another object of the invention to provide an improved
To provide control unit for controlling an injector.
This object is achieved by a control device according to claim
18. Preferred developments of the invention are in the dependent
Claims specified.
Ein
erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern eines
Injektors zum Einspritzen eines Mediums, wobei der Injektor einen
Piezoaktor und ein Stellglied aufweist, ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Piezoaktor während einer ersten Injektionszeit mit
einer ersten Injektionsspannung beaufschlagt wird, wobei das Stellglied
während der ersten Injektionszeit vom Piezoaktor betätigt
wird, und dass der Piezoaktor während einer Wartezeit mit
einer Wartespannung beaufschlagt wird, wobei die Wartespannung einen
niedrigeren Betrag als die erste Injektionsspannung aufweist, und
die Wartezeit der ersten Injektionszeit zeitlich nachfolgt, und
dass der Piezoaktor während einer zweiten Injektionszeit
mit einer zweiten Injektionsspannung beaufschlagt wird, wobei das
Stellglied während der zweiten Injektionszeit vom Piezoaktor
betätigt wird, und die zweite Injektionszeit der Wartezeit
zeitlich nachfolgt, und dass der Piezoaktor während einer
Ruhezeit mit einer Grundspannung beaufschlagt wird, wobei die Grundspannung
einen niedrigeren Betrag als die zweite Injektionsspannung aufweist,
und die Ruhezeit der zweiten Injektionszeit zeitlich nachfolgt.
Vorteilhafterweise können dadurch mechanische, hydraulische
und elektrische Verzögerungen während der Öffnungs- und
Schließphasen des Injektors reduziert werden. Dies gestattet
es, das von einer Brennkraftmaschine abgegebene Drehmoment und die
von einer Brennkraftmaschine abgegebene Leistung zu erhöhen
und den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemission einer Brennkraftmaschine
zu reduzieren. Außerdem können die Geräusch-,
Vibrations- und Laufunruheemissionen reduziert werden.One
inventive method for controlling a
Injector for injecting a medium, wherein the injector a
Piezoactuator and having an actuator is characterized in that
that the piezoelectric actuator during a first injection time with
a first injection voltage is applied, wherein the actuator
actuated by the piezo actuator during the first injection time
is, and that the piezo actuator during a wait with
a waiting voltage is applied, the waiting voltage a
lower amount than the first injection voltage, and
the waiting time of the first injection time follows in time, and
that the piezo actuator during a second injection time
is applied with a second injection voltage, wherein the
Actuator during the second injection time from the piezoelectric actuator
is pressed, and the second injection time of the waiting time
succeeds in time, and that the piezoelectric actuator during a
Resting time is applied to a basic voltage, the basic voltage
has a lower amount than the second injection voltage,
and the rest period of the second injection time follows in time.
Advantageously, thereby mechanical, hydraulic
and electrical delays during opening and closing
Closing phases of the injector can be reduced. This allows
it, the output from an internal combustion engine torque and the
to increase output from an internal combustion engine
and the fuel consumption and pollutant emission of an internal combustion engine
to reduce. In addition, the noise,
Vibration and Laufunruheemissionsen be reduced.
Bevorzugterweise
bedingt die Wartespannung eine Dehnung des Piezoaktors, durch die
ein Abstand zwischen dem Piezoaktor und dem Stellglied reduziert
wird. Dadurch kann der Abstand zwischen dem Piezoaktor und dem Stellglied
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen gering
gehalten werden.preferably,
causes the waiting voltage stretching of the piezoelectric actuator, through the
reduces a distance between the piezoelectric actuator and the actuator
becomes. This allows the distance between the piezoelectric actuator and the actuator
low between two consecutive injections
being held.
Zweckmäßigerweise
weist die erste Injektionsspannung den gleichen Betrag wie die zweite
Injektionsspannung auf.Conveniently,
the first injection voltage has the same amount as the second one
Injection voltage on.
Ebenfalls
ist es zweckmäßig, dass die Wartespannung einen
höheren Betrag als die Grundspannung aufweist.It is also appropriate that the war tespannung has a higher amount than the base voltage.
Gemäß einer
Ausführungsform des Verfahrens wird der Piezoaktor während
einer ersten Ausgleichszeit mit einer ersten Ausgleichsspannung
beaufschlagt, wobei die erste Ausgleichsspannung einen höheren
Betrag als die Grundspannung und einen niedrigeren Betrag als die
erste Injektionsspannung aufweist, und die erste Injektionszeit
der ersten Ausgleichszeit zeitlich nachfolgt. Vorteilhalfterweise werden
dadurch die vom Injektor ausgehenden Geräuschemissionen
reduziert.According to one
Embodiment of the method, the piezoelectric actuator during
a first compensation time with a first compensation voltage
acted upon, wherein the first compensation voltage has a higher
Amount as the basic voltage and a lower amount than that
first injection voltage, and the first injection time
the first balancing time follows in time. Vorteilhalfterweise be
thereby the noise emissions emanating from the injector
reduced.
Zweckmäßigerweise
weist die erste Ausgleichsspannung den gleichen Betrag wie die Wartespannung
auf.Conveniently,
the first equalizing voltage has the same amount as the waiting voltage
on.
In
einer Weiterbildung des Verfahrens wird der Piezoaktor während
einer zweiten Ausgleichszeit mit einer zweiten Ausgleichsspannung
beaufschlagt, wobei die zweite Ausgleichsspannung einen höheren Betrag
als die Grundspannung und einen niedrigeren Betrag als die zweite
Injektionsspannung aufweist, und die zweite Ausgleichszeit der zweiten
Injektionszeit zeitlich nachfolgt, und die Ruhezeit der zweiten Ausgleichszeit
zeitlich nachfolgt. Dadurch können auch beim Beenden eines
Einspritzzyklusses auftretende Geräusche reduziert werden.In
a development of the method is the piezoelectric actuator during
a second compensation time with a second compensation voltage
acted upon, wherein the second compensation voltage a higher amount
as the fundamental voltage and a lower amount than the second one
Injection voltage, and the second compensation time of the second
Injection time follows in time, and the rest period of the second compensation time
succeeds in time. This can also be done when quitting a
Einspritzzyklusses occurring noise can be reduced.
Zweckmäßigerweise
weist die zweite Ausgleichsspannung den gleichen Betrag wie die
Wartespannung auf.Conveniently,
the second equalizing voltage has the same amount as the
Waiting voltage on.
In
einer Ausführungsform der Erfindung liegen die erste Injektionszeit
und die zweite Injektionszeit in einem gemeinsamen Verbrennungszyklus. Dies
gestattet eine Anwendung des Verfahrens in einem System, in dem
pro Verbrennungszyklus mehrere Teileinspritzungen erfolgen.In
an embodiment of the invention are the first injection time
and the second injection time in a common combustion cycle. This
allows application of the method in a system in which
per combustion cycle several partial injections take place.
In
einer Weiterbildung des Verfahrens gehen der ersten Injektionszeit
eine oder mehrere weitere Injektionszeiten voraus, die jeweils durch
weitere Wartezeiten getrennt sind, wobei der Piezoaktor während
der weiteren Injektionszeiten mit weiteren Injektionsspannungen
beaufschlagt wird, und der Piezoaktor während der weiteren
Wartezeiten mit weiteren Wartespannungen beaufschlagt wird, wobei
die weiteren Injektionsspannungen höhere Beträge
als die weiteren Wartespannungen aufweisen. Dies gestattet es, das
Verfahren auch in einem System anzuwenden, in dem pro Verbrennungszyklus
mehr als zwei Teileinspritzungen durchgeführt werden.In
a development of the method go the first injection time
one or more injection times ahead, each by
further waiting times are separated, the piezoelectric actuator during
the further injection times with further injection voltages
is acted upon, and the piezoelectric actuator during the further
Waiting times with further waiting voltages is applied, wherein
the further injection voltages higher amounts
have as the other waiting voltages. This allows the
Method also apply in a system in which per combustion cycle
more than two partial injections are performed.
Bevorzugt
bewirkt das Betätigen des Stellglieds ein Einspritzen von
Medium durch den Injektor.Prefers
Actuating the actuator causes injection of
Medium through the injector.
Gemäß einer
Ausführungsform ist das Stellglied ein Stellglied eines
Servoventils des Injektors.According to one
Embodiment, the actuator is an actuator of a
Servo valve of the injector.
Gemäß einer
anderen Ausführungsform ist das Stellglied eine Düsennadel
des Injektors.According to one
In another embodiment, the actuator is a nozzle needle
of the injector.
In
einer Weiterbildung des Verfahrens wird der Wert der Wartespannung
in Abhängigkeit von einem Wert für eine Lautstärke,
einer Intensität einer Vibration und/oder eine Intensität
einer Laufunruhe gewählt. Dadurch kann der Wert der Wartespannung so
angepasst werden, dass die Geräusch-, Vibrations- und/oder
Laufunruheemissionen des Injektors wirksam reduziert werden.In
a development of the method is the value of the waiting voltage
depending on a value for a volume,
an intensity of a vibration and / or an intensity
a rough running chosen. This allows the value of the waiting voltage so
be adjusted so that the noise, vibration and / or
Ripple emissions of the injector can be effectively reduced.
Eine
zusätzliche Weiterbildung sieht vor, dass der Wert der
Wartespannung in Abhängigkeit von einem Wert für
eine Temperatur und/oder einen Druck gewählt wird. Dadurch
können temperatur- und/oder druckabhängige Änderungen
des Leerraums zwischen Piezoaktor und Stellglied berücksichtigt
werden.A
additional training provides that the value of
Waiting voltage as a function of a value for
a temperature and / or pressure is selected. Thereby
may be temperature and / or pressure dependent changes
the white space between the piezoelectric actuator and the actuator taken into account
become.
Eine
zusätzliche Weiterbildung sieht vor, dass der Wert der
Wartespannung in Abhängigkeit von einem Wert für
eine Motordrehzahl und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit gewählt
wird. Dadurch können Einflüsse der Motordrehzahl
und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit auf die Geräuschemission des
Injektors berücksichtigt werden.A
additional training provides that the value of
Waiting voltage as a function of a value for
selected an engine speed and / or a vehicle speed
becomes. This can influences the engine speed
and / or the vehicle speed on the noise emission of the
Injectors are taken into account.
Eine
zusätzliche Weiterbildung sieht vor, dass der Wert der
Wartespannung in Abhängigkeit von einem Wert für
ein Alter des Injektors, einer Anzahl von Betriebsstunden des Injektors
und/oder eine Anzahl von durch den Injektor durchgeführten
Einspritzzyklen gewählt wird. Dadurch können über
die Lebenszeit des Injektors auftretende Veränderungen des
Injektors berücksichtigt werden.A
additional training provides that the value of
Waiting voltage as a function of a value for
an age of the injector, a number of operating hours of the injector
and / or a number of times performed by the injector
Injection cycles is selected. This can be over
the lifetime of the injector changes occurring in the
Injectors are taken into account.
Ein
erfindungsgemäßes Steuergerät ist dadurch
gekennzeichnet, dass das Steuergerät dazu ausgebildet ist,
einen Injektor mittels eines der genannten Verfahren zu steuern.One
inventive control device is characterized
characterized in that the control unit is designed to
to control an injector by means of one of said methods.
In
einer bevorzugten Ausführungsform ist das Steuergerät
mit einem oder mehreren Sensoren verbunden, wobei das Steuergerät
ausgebildet ist, die Wartespannung in Abhängigkeit von
einem oder mehreren von den Sensoren bereitgestellten Werten zu
ermitteln. Vorteilhafterweise können dadurch äußere
und Umwelteinflüsse auf das Verhalten des Injektors berücksichtigt
werden.In
A preferred embodiment is the control unit
connected to one or more sensors, wherein the control unit
is formed, the waiting voltage in dependence of
to one or more values provided by the sensors
determine. Advantageously, this can be external
and environmental influences on the behavior of the injector
become.
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:The
The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS.
Show it:
1 in
schematischer Schnittdarstellung einen Injektor in einem ersten
Zustand; 1 in a schematic sectional view of an injector in a first state;
2 in
schematischer Schnittsdarstellung einen Injektor in einem zweiten
Zustand; 2 in a schematic sectional view of an injector in a second state;
3 in
schematischer Schnittsdarstellung einen Injektor in einem dritten
Zustand; 3 a schematic sectional view of an injector in a third state;
4 in
schematischer Schnittsdarstellung einen Injektor in einem vierten
Zustand; 4 a schematic sectional view of an injector in a fourth state;
5 in
schematischer Schnittsdarstellung einen Injektor in einem fünften
Zustand; 5 in a schematic sectional view of an injector in a fifth state;
6 in
schematischer Schnittsdarstellung einen Injektor in einem sechsten
Zustand; 6 a schematic sectional view of an injector in a sixth state;
7 eine
schematische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs unterschiedlicher
Parameter eines Injektors; und 7 a schematic representation of a time course of different parameters of an injector; and
8 in
schematischer Darstellung ein Motorsteuergerät. 8th a schematic representation of an engine control unit.
1 zeigt
schematisch einen Schnitt durch einen Injektor 100. Der
Injektor 100 kann beispielsweise ein Piezoinjektor sein.
Der Injektor ist dazu ausgebildet, ein Medium, bei spielsweise einen
Kraftstoff, in einen Raum, beispielsweise einen Brennraum einer
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, einzuspritzen. 1 schematically shows a section through an injector 100 , The injector 100 may be, for example, a piezo injector. The injector is designed to inject a medium, for example a fuel, into a space, for example a combustion chamber of an internal combustion engine of a motor vehicle.
Der
Injektor 100 umfasst ein Injektorgehäuse 110.
Das Injektorgehäuse 110 weist einen im Wesentlichen
zylindrischen Hohlraum auf. Im zylindrischen Hohlraum des Injektorgehäuses 110 ist
ein Piezoaktor 120 angeordnet. Der Piezoaktor 120 besteht
aus einem oder mehreren piezoelektrischen Elementen, beispielsweise
aus piezoelektrischen Kristallen oder Polymeren. Der Piezoaktor 120 ist
mit einer Spannungsversorgung 140 verbunden. Über die
Spannungsversorgung 140 kann eine Steuerspannung V an den
Piezoaktor 120 angelegt werden. In Abhängigkeit
von der mittels der Spannungsversorgung 140 an den Piezoaktor 120 angelegten
Steuerspannung V ändert sich eine Länge l des
Piezoaktors 120. In der Darstellung von 1 ist
eine Grundspannung V0 an den Piezoaktor 120 angelegt, wodurch
der Piezoaktor 120 eine Grundlänge l0 aufweist.The injector 100 includes an injector housing 110 , The injector housing 110 has a substantially cylindrical cavity. In the cylindrical cavity of the injector 110 is a piezoelectric actuator 120 arranged. The piezo actuator 120 consists of one or more piezoelectric elements, such as piezoelectric crystals or polymers. The piezo actuator 120 is with a power supply 140 connected. About the power supply 140 can a control voltage V to the piezoelectric actuator 120 be created. Depending on the means of power supply 140 to the piezoelectric actuator 120 applied control voltage V changes a length l of the piezoelectric actuator 120 , In the presentation of 1 is a basic voltage V0 to the piezo actuator 120 created, causing the piezoelectric actuator 120 has a basic length l0.
Im
zylindrischen Hohlraum des Injektorgehäuses 110 des
Injektors 100 ist weiter ein Stellglied 130 vorgesehen,
das in 1 lediglich schematisch dargestellt ist. Das Stellglied 130 kann
ein Stellglied eines Servoventils oder servohydraulischen Ventils des
Injektors 100 sein, mit dem eine Düsennadel betätigt
wird. Dabei wird über das Servoventil ein Druck in einem
Druckraum gesteuert, wobei der Druck im Druckraum die Position der
Düsennadel festlegt. Ein entsprechender Injektor ist beispielsweise
in der DE 102 20 931
C1 beschrieben. Das Stellglied 130 kann aber auch
eine Düsennadel des Injektors 100 sein. Das Stellglied 130 kann
innerhalb des Injektorgehäuses 110 unterschiedliche
Stellungen einnehmen. In der Darstellung der 1 bis 6 ist
die Stellung des Stellglieds 130 beispielhaft durch einen
Abstand p einer Oberkante des Stellglieds 130 von einer Oberkante
des Piezoaktors 120 gekennzeichnet. In der Darstellung
der 1 befindet sich das Stellglied 130 in
einer ersten Stellung, in der seine Oberkante einen Abstand p0 von
der Oberkante des Piezoaktors 120 aufweist. Wenn sich das
Stellglied 130 in der ersten Stellung p0 befindet, ist
der Injektor 100 geschlossen, so dass kein Medium durch
den Injektor 100 eingespritzt wird.In the cylindrical cavity of the injector 110 of the injector 100 is still an actuator 130 provided in 1 is shown only schematically. The actuator 130 may be an actuator of a servo valve or servohydraulic valve of the injector 100 be, with which a nozzle needle is actuated. In this case, a pressure in a pressure chamber is controlled via the servo valve, wherein the pressure in the pressure chamber determines the position of the nozzle needle. A corresponding injector is for example in the DE 102 20 931 C1 described. The actuator 130 but can also be a nozzle needle of the injector 100 be. The actuator 130 can be inside the injector housing 110 occupy different positions. In the presentation of the 1 to 6 is the position of the actuator 130 for example, by a distance p of an upper edge of the actuator 130 from an upper edge of the piezo actuator 120 characterized. In the presentation of the 1 is the actuator 130 in a first position, in which its top edge is a distance p0 from the top edge of the piezo actuator 120 having. When the actuator 130 is in the first position p0, the injector is 100 closed, so no medium through the injector 100 is injected.
Zwischen
dem Piezoaktor 120 und dem Stellglied 130 befindet
sich ein Leerraum, der als Leerhub h bezeichnet wird. Der Leerhub
h kann durch eine Änderung der Länge l des Piezoaktors 120 variiert
werden. In 1 weist der Piezoaktor 120 die
Grundlänge l0 auf, wodurch sich ein Grundleerhub h0 zwischen
dem Piezoaktor 120 und dem Stellglied 130 einstellt.
In der ersten Stellung des Stellglieds 130 entspricht der
Abstand p0 somit der Summe der Grundlänge l0 und des Grundleerhubs h0.Between the piezo actuator 120 and the actuator 130 there is a white space called idle stroke h. The idle stroke h can be changed by changing the length l of the piezoelectric actuator 120 be varied. In 1 has the piezoelectric actuator 120 the basic length l0, resulting in a Grundleerhub h0 between the piezoelectric actuator 120 and the actuator 130 established. In the first position of the actuator 130 The distance p0 thus corresponds to the sum of the basic length l0 and the basic idle stroke h0.
2 zeigt
eine weitere schematische Darstellung des Injektors 100.
In der Darstellung der 2 ist mittels der Spannungsversorgung 140 eine erste
Ausgleichsspannung V1 an den Piezoaktor 120 angelegt. Die
erste Ausgleichsspannung V1 kann beispielsweise einen größeren
Betrag als die Grundspannung V0 aufweisen. Unter dem Einfluss der
ersten Ausgleichsspannung V1 hat der Piezoaktor 120 seine
Länge l gegenüber dem Zustand bei angelegter Grundspannung
V0 geändert und weist in der Darstellung der 2 eine
erste Ausgleichslänge l1 auf. Die erste Ausgleichslänge
l1 ist größer als die Grundlänge l0.
Dadurch hat sich der Leerhub h zwischen dem Piezoaktor 120 und
dem Stellglied 130 gegenüber dem Grundleerhub
h0 reduziert und beträgt nun einen ersten Leerhub h1. Trotzdem
besteht auch im in 2 gezeigten Zustand des Injektors 100 kein Kontakt
zwischen dem Piezoaktor 120 und dem Stellglied 130.
Das Stellglied 130 befindet sich weiterhin in der ersten
Stellung p0, die sich als Summe der ersten Ausgleichslänge
l1 des Piezoaktors 120 und des ersten Leerhubs h1 zwischen
Piezoaktor 120 und Stellglied 130 ergibt. Der
Piezoaktor 120 kann das Stellglied 130 auch bereits
leicht berühren, solange das Stellglied dabei in der ersten
Stellung p0 verbleibt. Auch in der Darstellung der 2 ist
der Injektor 100 geschlossen und bewirkt keine Kraftstoffeinspritzung. 2 shows a further schematic representation of the injector 100 , In the presentation of the 2 is by means of the power supply 140 a first compensation voltage V1 to the piezoelectric actuator 120 created. The first compensation voltage V1 may, for example, have a larger amount than the basic voltage V0. Under the influence of the first compensation voltage V1, the piezoelectric actuator has 120 its length l is changed from the state when applied to ground voltage V0 and has in the illustration of 2 a first compensation length l1. The first compensation length l1 is greater than the basic length l0. As a result, the idle stroke h between the piezoelectric actuator 120 and the actuator 130 compared to the Grundleerhub h0 reduced and is now a first idle stroke h1. Nevertheless, there is also in 2 shown state of the injector 100 no contact between the piezo actuator 120 and the actuator 130 , The actuator 130 is still in the first position p0, which is the sum of the first compensation length l1 of the piezoelectric actuator 120 and the first idle stroke h1 between piezoelectric actuator 120 and actuator 130 results. The piezo actuator 120 can the actuator 130 already lightly touch as long as the actuator remains in the first position p0. Also in the presentation of 2 is the injector 100 closed and does not cause fuel injection.
3 zeigt
eine schematische Ansicht des Injektors 100 in einem dritten
Zustand. In der Darstellung der 3 ist mittels
der Spannungsversorgung 140 eine erste Injektionsspannung
V2 an den Piezoaktor 120 angelegt. Unter dem Einfluss der
ersten Injektionsspannung V2 hat der Piezoaktor 120 eine erste
Injektionslänge l2 angenommen. Die erste Injektionsspannung
V2 kann beispielsweise einen höheren Betrag als die erste
Ausgleichsspannung V1 aufweisen. Die erste Injektionslänge
l2 ist größer als die erste Ausgleichslänge
l1. Die erste Injektionslänge l2 ist so groß,
dass der Leerhub h zwischen dem Piezoaktor 120 und dem
Stellglied 130 vollständig überwunden
ist. Der Piezoaktor 120 befindet sich in direktem Kontakt
zum Stellglied 130. Außerdem hat der Piezoaktor 120 das
Stellglied 130 gegenüber der ersten Stellung p0
in eine zweite Stellung p2 verschoben. Die erste Injektionslänge
l2 ist somit größer als die Summe aus erster Ausgleichslänge
l1 und erstem Leerhub h1 und entspricht dem Abstand p2 der Oberkante
des Stellglieds 130 von der Oberkante des Piezoaktors 120. 3 shows a schematic view of the injector 100 in a third state. In the presentation of the 3 is by means of the power supply 140 a first injection voltage V2 to the piezoelectric actuator 120 created. Under the influence of the first injection voltage V2 has the piezoelectric actuator 120 assumed a first injection length l2. The first In For example, injection voltage V2 may have a higher magnitude than the first compensation voltage V1. The first injection length l2 is greater than the first compensation length l1. The first injection length l2 is so large that the idle stroke h between the piezoelectric actuator 120 and the actuator 130 completely overcome. The piezo actuator 120 is in direct contact with the actuator 130 , In addition, the piezoelectric actuator has 120 the actuator 130 relative to the first position p0 shifted to a second position p2. The first injection length l2 is thus greater than the sum of the first compensation length l1 and the first idle stroke h1 and corresponds to the distance p2 of the upper edge of the actuator 130 from the top edge of the piezo actuator 120 ,
In
der zweiten Stellung p2 des Stellglieds 130 ist der Injektor 100 geöffnet
und führt eine Einspritzung von Medium durch. Die Menge
des insgesamt durch den Injektor 100 eingespritzten Mediums ist
davon abhängig, wie lange das Stellglied 130 des Injektors 100 in
der in 3 gezeigten zweiten Stellung p2 belassen wird.In the second position p2 of the actuator 130 is the injector 100 opened and performs an injection of medium. The amount of total through the injector 100 Injected medium depends on how long the actuator 130 of the injector 100 in the in 3 is left in the second position shown p2.
4 zeigt
eine weitere schematische Ansicht des Injektors 100. In 4 ist
mittels der Spannungsversorgung 140 eine Wartespannung
V3 an den Piezoaktor 120 des Injektors 100 angelegt.
Unter dem Einfluss der Wartespannung V3 hat der Piezoaktor 120 eine
Wartelänge l3 angenommen. Die Wartespannung V3 weist einen
niedrigeren Betrag als die erste Injektionsspannung V2 auf. Die
Wartespannung V3 kann beispielsweise den gleichen Wert wie die erste
Ausgleichsspannung V1 aufweisen. Die Wartelänge l3 ist
geringer als die erste Injektionslänge l2. Falls die Wartespannung
V3 der ersten Ausgleichsspannung V1 entspricht, so entspricht die Wartelänge
l3 etwa der ersten Ausgleichslänge l1. 4 shows a further schematic view of the injector 100 , In 4 is by means of the power supply 140 a waiting voltage V3 to the piezoelectric actuator 120 of the injector 100 created. Under the influence of the waiting voltage V3 has the piezoelectric actuator 120 a waiting length l3 assumed. The waiting voltage V3 has a lower amount than the first injection voltage V2. The waiting voltage V3 may, for example, have the same value as the first equalizing voltage V1. The waiting length l3 is less than the first injection length l2. If the waiting voltage V3 corresponds to the first compensating voltage V1, then the waiting length l3 corresponds approximately to the first compensating length l1.
Gegenüber
dem in 3 dargestellten Zustand des Injektors 100 hat
das Stellglied 130 des Injektors 100 in 4 wieder
die erste Stellung p0 eingenommen. Im in 4 gezeigten
Zustand ist der Injektor 100 somit geschlossen und führt
keine Einspritzung durch.Opposite the in 3 illustrated state of the injector 100 has the actuator 130 of the injector 100 in 4 again taken the first position p0. Im in 4 shown state is the injector 100 thus closed and does not inject.
Zusätzlich
hat sich zwischen dem Piezoaktor 120 und dem Stellglied 130 ein
zweiter Leerhub h3 eingestellt. Falls die Wartespannung V3 der ersten Ausgleichsspannung
V1 entspricht, so entspricht der zweite Leerhub h3 etwa dem ersten
Leerhub h1. Die erste Stellung p0 des Stellglieds 130 entspricht
der Summe der Wartelänge l3 des Piezoaktors 120 und des
zweiten Leerhubs h3.In addition, between the piezoelectric actuator 120 and the actuator 130 a second idle stroke h3 is set. If the waiting voltage V3 corresponds to the first compensation voltage V1, the second idle stroke h3 corresponds approximately to the first idle stroke h1. The first position p0 of the actuator 130 corresponds to the sum of the waiting length l3 of the piezoelectric actuator 120 and the second idle stroke h3.
5 zeigt
eine schematische Ansicht des Injektors 100 in einem fünften
Zustand. In der Darstellung der 5 ist mittels
der Spannungsversorgung 140 einen zweite Injektionsspannung
V4 an den Piezoaktor 150 angelegt. Unter dem Einfluss der zweiten
Injektionsspannung V4 hat der Piezoaktor 120 eine zweite
Injektionslänge l4 angenommen. Die zweite Injektionsspannung
V4 weist einen höheren Betrag als die Wartespannung V3
auf. Die zweite Injektionsspannung V4 kann beispielsweise denselben Wert
wie die erste Injektionsspannung V2 aufweisen. Die zweite Injektionslänge
l4 ist größer als die Wartelänge l3.
Falls die zweite Injektionsspannung V4 der ersten Injektionsspannung
V2 entspricht, so entspricht die zweite Injektionslänge
l4 etwa der ersten Injektionslänge l2. 5 shows a schematic view of the injector 100 in a fifth state. In the presentation of the 5 is by means of the power supply 140 a second injection voltage V4 to the piezoelectric actuator 150 created. Under the influence of the second injection voltage V4 has the piezoelectric actuator 120 assumed a second injection length l4. The second injection voltage V4 has a higher amount than the waiting voltage V3. The second injection voltage V4 may, for example, have the same value as the first injection voltage V2. The second injection length l4 is greater than the waiting length l3. If the second injection voltage V4 corresponds to the first injection voltage V2, the second injection length l4 corresponds approximately to the first injection length l2.
Die
zweite Injektionslänge l4 ist so groß, dass der
Leerhub h zwischen dem Piezoaktor 120 und dem Stellglied 130 vollständig überwunden
ist. Der Piezoaktor 120 befindet sich in direktem Kontakt zum
Stellglied 130. Außerdem hat der Piezoaktor 120 das
Stellglied 130 gegenüber der ersten Stellung p0 in
eine dritte Stellung p4 verschoben. Die zweite Injektionslänge
l4 ist somit größer als die Summe aus Wartelänge
l3 und zweitem Leerhub h3 und entspricht dem Abstand p4 der Oberkante
des Stellglieds 130 von der Oberkante des Piezoaktors 120.The second injection length l4 is so large that the idle stroke h between the piezoelectric actuator 120 and the actuator 130 completely overcome. The piezo actuator 120 is in direct contact with the actuator 130 , In addition, the piezoelectric actuator has 120 the actuator 130 relative to the first position p0 shifted to a third position p4. The second injection length l4 is thus greater than the sum of the waiting length l3 and the second idle stroke h3 and corresponds to the distance p4 of the upper edge of the actuator 130 from the top edge of the piezo actuator 120 ,
In
der dritten Stellung p4 des Stellglieds 130 ist der Injektor 100 geöffnet
und führt eine Einspritzung von Medium durch. Die Menge
des insgesamt durch den Injektor eingespritzten Mediums ist davon abhängig,
wie lange das Stellglied 130 des Injektors 100 in
der in 5 gezeigten dritten Stellung p4 belassen wird.In the third position p4 of the actuator 130 is the injector 100 opened and performs an injection of medium. The amount of total injected by the injector medium depends on how long the actuator 130 of the injector 100 in the in 5 is left third position shown p4.
6 zeigt
eine schematische Ansicht des Injektors 100 in einem sechsten
Zustand. In 6 ist mittels der Spannungsversorgung 140 eine
zweite Ausgleichsspannung V5 an den Piezoaktor 120 des Injektors 100 angelegt.
Unter dem Einfluss der zweiten Ausgleichsspannung V5 hat der Piezoaktor 120 eine
zweite Ausgleichslänge l5 angenommen. Die zweite Ausgleichsspannung
V5 weist einen niedrigeren Betrag als die zweite Injektionsspannung
V4 auf. Die zweite Ausgleichsspannung V5 kann beispielsweise den
gleichen Wert wie die Wartespannung V3 aufweisen. Die zweite Ausgleichslänge
l5 ist geringer als die zweite Injektionslänge l4. Falls
die zweite Ausgleichsspannung V5 der Wartespannung V3 entspricht,
so entspricht die zweite Ausgleichslänge l5 etwa der Wartelänge
l3. 6 shows a schematic view of the injector 100 in a sixth state. In 6 is by means of the power supply 140 a second compensation voltage V5 to the piezoelectric actuator 120 of the injector 100 created. Under the influence of the second compensation voltage V5 has the piezoelectric actuator 120 assumed a second compensation length l5. The second compensation voltage V5 has a lower amount than the second injection voltage V4. The second compensation voltage V5 may, for example, have the same value as the wait voltage V3. The second compensation length l5 is less than the second injection length l4. If the second compensating voltage V5 corresponds to the waiting voltage V3, then the second compensating length l5 corresponds approximately to the waiting length l3.
Gegenüber
dem in 5 dargestellten Zustand des Injektors 100 hat
das Stellglied 130 des Injektors 100 in 6 wieder
die erste Stellung p0 eingenommen. Im in 6 gezeigten
Zustand ist der Injektor 100 somit geschlossen und führt
keine Einspritzung durch.Opposite the in 5 illustrated state of the injector 100 has the actuator 130 of the injector 100 in 6 again taken the first position p0. Im in 6 shown state is the injector 100 thus closed and does not inject.
Zusätzlich
hat sich zwischen dem Piezoaktor 120 und dem Stellglied 130 ein
dritter Leerhub h5 eingestellt. Falls die zweite Ausgleichsspannung
V5 der Wartespannung V3 entspricht, so entspricht der dritte Leerhub
h5 etwa dem zweiten Leerhub h3. Die erste Stellung p0 des Stellglieds 130 entspricht
der Summe der zweiten Ausgleichslänge l5 und des dritten
Leerhubs h5.In addition, between the piezoelectric actuator 120 and the actuator 130 a third idle stroke h5 is set. If the second compensation voltage V5 corresponds to the maintenance voltage V3, then the third corresponds Empty stroke h5 about the second idle stroke h3. The first position p0 of the actuator 130 corresponds to the sum of the second compensation length l5 and the third idle stroke h5.
7 zeigt
in schematischer Darstellung einen zeitlichen Verlauf unterschiedlicher
Größen des Injektors 100 während
einer Ansteuerung des Injektors 100. Von oben nach unten
zeigt 7 den Verlauf der durch die Spannungsversorgung 140 an
den Piezoaktor 120 angelegten Steuerspannung V, den Verlauf
eines zwischen der Spannungsversorgung 140 und dem Piezoaktor 120 fließenden
Steuerstroms I, die Länge l des Piezoaktors 120 und
die Stellung p des Stellglieds 130. Alle genannten Größen
sind als Funktion der Zeit t aufgetragen. 7 shows a schematic representation of a time course of different sizes of the injector 100 during activation of the injector 100 , From top to bottom shows 7 the course of the through the power supply 140 to the piezoelectric actuator 120 applied control voltage V, the course of a between the power supply 140 and the piezo actuator 120 flowing control current I, the length l of the piezoelectric actuator 120 and the position p of the actuator 130 , All mentioned quantities are plotted as a function of time t.
Zu
Beginn liegt die Grundspannung V0 am Piezoaktor 120 an.
Dies entspricht der in 1 dargestellten Situation. Die
Grundspannung V0 kann 0 Volt oder einen von 0 verschiedenen Wert
betragen. Bei angelegter Grundspannung V0 fließt kein Strom
I in den Piezoaktor 120 hinein oder aus dem Piezoaktor 120 heraus.
Der Piezoaktor 120 weist die Grundlänge l0 auf.
Deshalb befindet sich das Stellglied 130 in der ersten
Stellung p0. Der Injektor 100 ist somit geschlossen und
kein Medium wird eingespritzt.At the beginning, the basic voltage V0 is at the piezoelectric actuator 120 at. This corresponds to the in 1 illustrated situation. The basic voltage V0 can be 0 volts or a value other than 0. When the base voltage V0 is applied, no current I flows into the piezoelectric actuator 120 into or out of the piezoelectric actuator 120 out. The piezo actuator 120 has the basic length l0. That is why the actuator is located 130 in the first position p0. The injector 100 is thus closed and no medium is injected.
Zu
einem ersten Zeitpunkt T1 wird die erste Ausgleichsspannung V1 an
den Piezoaktor 120 des Injektors 100 angelegt.
Dies entspricht der in 2 dargestellten Situation. Die
erste Ausgleichsspannung V1 weist einen größeren
Betrag als die Grundspannung V0 auf. Anlegen der ersten Ausgleichsspannung
V1 an den Piezoaktor 120 bewirkt, dass ein Steuerstrom
I in den Piezoaktor 120 hineinfließt. Dadurch
dehnt sich der Piezoaktor 120 auf die erste Ausgleichslänge
l1 aus. Die erste Ausgleichslänge l1 ist größer
als die Grundlänge l0 des Piezoaktors 120, bewirkt
aber noch keine Betätigung des Stellglieds 130,
so dass dieses in der ersten Stellung p0 verbleibt. Der Injektor 100 ist
somit weiterhin geschlossen, so dass kein Medium eingespritzt wird.At a first time T1, the first compensation voltage V1 is applied to the piezoelectric actuator 120 of the injector 100 created. This corresponds to the in 2 illustrated situation. The first compensation voltage V1 has a larger amount than the basic voltage V0. Applying the first compensation voltage V1 to the piezoelectric actuator 120 causes a control current I in the piezoelectric actuator 120 flows. As a result, the piezoelectric actuator expands 120 to the first compensation length l1. The first compensation length l1 is greater than the basic length l0 of the piezoelectric actuator 120 , but does not cause any actuation of the actuator 130 , so that this remains in the first position p0. The injector 100 is thus still closed, so that no medium is injected.
Die
Dehnung des Piezoaktors 120 von der Grundlänge
l0 auf die erste Ausgleichslänge l1 reduziert jedoch den
Leerhub h zwischen dem Piezoaktor 120 und dem Stellglied 130.
Der Piezoaktor 120 kann unter dem Einfluss der ersten Ausgleichsspannung V1
sogar so weit gedehnt werden, dass der Piezoaktor 120 das
Stellglied 130 berührt, jedoch ohne das Stellglied 130 zu
betätigen.The elongation of the piezo actuator 120 from the basic length l0 to the first compensation length l1, however, reduces the idle stroke h between the piezoactuator 120 and the actuator 130 , The piezo actuator 120 can even be stretched so far under the influence of the first compensation voltage V1 that the piezoelectric actuator 120 the actuator 130 touched, but without the actuator 130 to press.
Ab
den ersten Zeitpunkt T1 bleibt die erste Ausgleichsspannung V1 für
die Dauer einer ersten Ausgleichszeit t1 bis zu einem zweiten Zeitpunkt
T2 am Piezoaktor 120 angelegt.From the first time T1, the first compensation voltage V1 remains for a period of a first compensation time t1 to a second time T2 on the piezoelectric actuator 120 created.
Zum
zweiten Zeitpunkt T2 wird die am Piezoaktor 120 anliegende
Steuerspannung V auf den Wert der ersten Injektionsspannung V2 geändert. Dies
entspricht der in 3 dargestellten Situation. Die
erste Injektionsspannung V2 weist einen größeren
Betrag als die erste Ausgleichsspannung V1 auf. Unter dem Einfluss
der ersten Injektionsspannung V2 fließt ein weiterer Steuerstrom
I in den Piezoaktor 120 hinein, wodurch sich die Länge
l des Piezoaktors 120 auf die erste Injektionslänge
l2 erhöht. Wie bereits anhand der 3 erläutert
wurde, befindet sich der Piezoaktor 120 unter Einfluss
der ersten Injektionsspannung V2 in Kontakt mit dem Stellglied 130 und
betätigt dieses. Dadurch nimmt das Stellglied 130 die
zweite Stellung p2 an, in der der Injektor 100 geöffnet
ist und Medium einspritzt.At the second time T2, the at the piezoelectric actuator 120 applied control voltage V is changed to the value of the first injection voltage V2. This corresponds to the in 3 illustrated situation. The first injection voltage V2 has a greater magnitude than the first compensation voltage V1. Under the influence of the first injection voltage V2, another control current I flows into the piezoelectric actuator 120 into it, whereby the length l of the piezoelectric actuator 120 increased to the first injection length l2. As already on the basis of 3 has been explained, is the piezoelectric actuator 120 under the influence of the first injection voltage V2 in contact with the actuator 130 and press this. This will take the actuator 130 the second position p2, in which the injector 100 is open and medium injects.
Die
erste Injektionsspannung V2 bleibt ab dem zweiten Zeitpunkt T2 für
die Dauer einer ersten Injektionszeit t2 bis zu einem dritten Zeitpunkt
T3 am Piezoaktor 120 angelegt. Die Menge des dabei durch den
Injektor 100 eingespritzten Mediums hängt von der
Dauer der ersten Injektionszeit t2 ab.The first injection voltage V2 remains at the piezoelectric actuator from the second time T2 for the duration of a first injection time t2 to a third time T3 120 created. The amount of doing so through the injector 100 injected medium depends on the duration of the first injection time t2.
Zum
dritten Zeitpunkt T3 wird die am Piezoaktor 120 anliegende
Steuerspannung V auf den Wert der Wartespannung V3 geändert.
Dies entspricht der in 4 dargestellten Situation. Die
Wartespannung V3 weist einen niedrigeren Betrag als die erste Injektionsspannung
V2 auf. Die Wartespannung V3 kann beispielsweise denselben Wert
wie die erste Ausgleichsspannung V1 haben. In der Darstellung der 7 weist
die Wartespannung V3 einen etwas größeren Betrag
als die erste Ausgleichsspannung V1 auf.At the third time T3 is the piezoelectric actuator 120 applied control voltage V to the value of the waiting voltage V3 changed. This corresponds to the in 4 illustrated situation. The waiting voltage V3 has a lower amount than the first injection voltage V2. The waiting voltage V3 may, for example, have the same value as the first equalizing voltage V1. In the presentation of the 7 the waiting voltage V3 has a slightly larger amount than the first equalizing voltage V1.
Unter
dem Einfluss der gegenüber der ersten Injektionsspannung
V2 reduzierten Wartespannung V3 fließt ein Steuerstrom
I aus dem Piezoaktor 120 heraus. Der Piezoaktor 120 reduziert
seine Länge l auf den Wert der Wartelänge l3.
Die Wartelänge l3 ist niedriger als die erste Injektionslänge
l2 und kann beispielsweise denselben Wert wie die erste Ausgleichslänge
l1 aufweisen. Durch das Zusammenziehen des Piezoaktors 120 auf
die Wartelänge l3 bewegt sich das Stellglied 130 zurück
in die erste Stellung p0. Dadurch wird der Injektor 100 wieder
geschlossen und die Einspritzung durch den Injektor 100 beendet.Under the influence of the reduced compared to the first injection voltage V2 waiting voltage V3 flows a control current I from the piezoelectric actuator 120 out. The piezo actuator 120 reduces its length l to the value of the waiting length l3. The waiting length l3 is lower than the first injection length l2 and may, for example, have the same value as the first compensating length l1. By contraction of the piezoelectric actuator 120 on the waiting length l3, the actuator moves 130 back to the first position p0. This will be the injector 100 closed again and the injection through the injector 100 completed.
Die
Wartespannung V3 bleibt ab dem dritten Zeitpunkt T3 für
die Dauer einer Wartezeit t3 bis zu einem vierten Zeitpunkt T4 am
Piezoaktor 120 angelegt.The waiting voltage V3 remains from the third time T3 for a period of a waiting time t3 to a fourth time T4 on the piezoelectric actuator 120 created.
Zum
vierten Zeitpunkt T4 wird die am Piezoaktor 120 anliegende
Steuerspannung V auf den Wert der zweiten Injektionsspannung V4
geändert. Dies entspricht der in 5 dargestellten
Situation. Die zweite Injektionsspannung V4 weist einen größeren
Betrag als die Wartespannung V3 auf. Die zweite Injektionsspannung
V4 kann beispielsweise denselben Wert wie die erste Injektionsspannung
V2 haben. In der Darstellung der 7 weist
die zweite Injektionsspannung V4 einen etwas größeren
Betrag als die erste Injektionsspannung V2 auf.At the fourth time T4 is the piezoelectric actuator 120 applied control voltage V to the value of the second injection voltage V4 changed. This corresponds to the in 5 illustrated situation. The second injection voltage V4 has a larger amount than the waiting voltage V3. The second injection voltage V4 can, for example, the same ben value as the first injection voltage V2 have. In the presentation of the 7 The second injection voltage V4 has a slightly greater magnitude than the first injection voltage V2.
Unter
dem Einfluss der zweiten Injektionsspannung V4 fließt erneut
ein Steuerstrom I in den Piezoaktor 120 hinein, wodurch
sich die Länge l des Piezoaktors 120 auf die zweite
Injektionslänge l4 erhöht. Wie bereits anhand
der 5 erläutert wurde, befindet sich der
Piezoaktor 120 unter Einfluss der zweiten Injektionsspannung
V4 in Kontakt mit dem Stellglied 130 und betätigt
dieses. Dadurch nimmt das Stellglied 130 die dritten Stellung
p4 ein, in der der Injektor 100 geöffnet ist und
Medium einspritzt.Under the influence of the second injection voltage V4 again flows a control current I in the piezoelectric actuator 120 into it, whereby the length l of the piezoelectric actuator 120 increased to the second injection length l4. As already on the basis of 5 has been explained, is the piezoelectric actuator 120 under the influence of the second injection voltage V4 in contact with the actuator 130 and press this. This will take the actuator 130 the third position p4, in which the injector 100 is open and medium injects.
Die
zweite Injektionsspannung V4 bleibt ab dem vierten Zeitpunkt T4
für die Dauer einer zweiten Injektionszeit t4 bis zu einem
fünften Zeitpunkt T5 am Piezoaktor 120 angelegt.
Die Menge des dabei durch den Injektor eingespritzten Mediums hängt
von der Dauer der zweiten Injektionszeit t4 ab.The second injection voltage V4 remains at the piezoelectric actuator from the fourth time T4 for the duration of a second injection time t4 up to a fifth time T5 120 created. The amount of medium injected by the injector depends on the duration of the second injection time t4.
Zum
fünften Zeitpunkt T5 wird die am Piezoaktor 120 anliegende
Steuerspannung V auf den Wert der zweiten Ausgleichsspannung V5
geändert. Dies entspricht der in 6 dargestellten
Situation. Die zweite Ausgleichsspannung V5 weist einen niedrigeren
Betrag als die zweite Injektionsspannung V4 auf. Die zweite Ausgleichsspannung
V5 kann beispielsweise denselben Wert wie die Wartespannung V3 haben.
In der Darstellung der 7 weist die zweite Ausgleichsspannung
V5 einen etwas größeren Betrag als die Wartespannung
V3 auf.At the fifth time T5 is the piezoelectric actuator 120 applied control voltage V to the value of the second compensation voltage V5 changed. This corresponds to the in 6 illustrated situation. The second compensation voltage V5 has a lower amount than the second injection voltage V4. The second compensation voltage V5 may, for example, have the same value as the maintenance voltage V3. In the presentation of the 7 the second compensation voltage V5 has a slightly larger amount than the waiting voltage V3.
Unter
dem Einfluss der gegenüber der zweiten Injektionsspannung
V4 reduzierten zweiten Ausgleichsspannung V5 fließt erneut
ein Steuerstrom I aus dem Piezoaktor 120 heraus. Der Piezoaktor 120 reduziert
seine Länge l auf den Wert der zweiten Ausgleichslänge
l5. Die zweite Ausgleichslänge l5 ist niedriger als die
zweite Injektionslänge l4 und kann beispielsweise denselben
Wert wie die Wartelänge l3 aufweisen. Durch das Zusammenziehen
des Piezoaktors 120 auf die zweite Ausgleichslänge
l5 bewegt sich das Stellglied 130 zurück in die
erste Stellung p0. Dadurch wird der Injektor 100 wieder
geschlossen und die Einspritzung durch den Injektor 100 beendet.Under the influence of the comparison with the second injection voltage V4 reduced second compensation voltage V5 flows again a control current I from the piezoelectric actuator 120 out. The piezo actuator 120 reduces its length l to the value of the second compensation length l5. The second compensation length l5 is lower than the second injection length l4 and may for example have the same value as the waiting length l3. By contraction of the piezoelectric actuator 120 to the second compensation length l5, the actuator moves 130 back to the first position p0. This will be the injector 100 closed again and the injection through the injector 100 completed.
Die
zweite Ausgleichsspannung V5 bleibt ab dem fünften Zeitpunkt
T5 für die Dauer einer zweiten Ausgleichszeit t5 bis zu
einem sechsten Zeitpunkt T6 am Piezoaktor 120 angelegt.The second compensation voltage V5 remains at the piezoelectric actuator from the fifth time T5 for the duration of a second compensation time t5 up to a sixth time T6 120 created.
Zum
sechsten Zeitpunkt T6 wird die am Piezoaktor 120 anliegende
Spannung V auf den Wert der Grundspannung V0 geändert.
Dadurch fließt erneut ein Steuerstrom I aus dem Piezoaktor 120 heraus
und der Piezoaktor 120 zieht sich auf seine Grundlänge
l0 zusammen. Das Stellglied 130 verbleibt in der ersten Stellung
p0. Eine Einspritzung von Medium findet nicht statt. Damit ist wieder
die in 1 dargestellt Situation erreicht. Die Grundspannung
V0 bleibt ab dem sechsten Zeitpunkt T6 für die Dauer einer
Ruhezeit t6 bis zu einem siebten Zeitpunkt T7 angelegt. Zum siebten
Zeitpunkt T7 kann ein weiterer Injektionszyklus beginnen. Der siebte Zeitpunkt
T7 entspricht dann dem ersten Zeitpunkt T1.At the sixth time T6 is the piezoelectric actuator 120 applied voltage V changed to the value of the base voltage V0. As a result, again flows a control current I from the piezoelectric actuator 120 out and the piezo actuator 120 contracts to its basic length l0. The actuator 130 remains in the first position p0. An injection of medium does not take place. This is again the in 1 illustrated situation reached. The basic voltage V0 remains applied from the sixth time T6 for the duration of a rest time t6 up to a seventh time T7. At the seventh time T7, another injection cycle can begin. The seventh time T7 then corresponds to the first time T1.
Die
erste Injektionszeit t2 und die zweite Injektionszeit t4 können
in einem gemeinsamen Verbrennungszyklus einer Brennkraftmaschine
liegen, in die durch den Injektor 100 Kraftstoff eingespritzt
wird. Bei der während der ersten Injektionszeit t2 erfolgenden
Einspritzung und der während der zweite Injektionszeit
t4 erfolgenden Einspritzung kann es sich um zu einem gemeinsamen
Einspritzzyklus gehörende Teileinspritzungen, beispielsweise
um eine Piloteinspritzung und eine Haupteinspritzung handeln.The first injection time t2 and the second injection time t4 may be in a common combustion cycle of an internal combustion engine, through which the injector 100 Fuel is injected. The injection occurring during the first injection time t2 and the injection occurring during the second injection time t4 may be partial injections associated with a common injection cycle, for example, a pilot injection and a main injection.
Erfindungsgemäß wird
der Piezoaktor 120 während der Wartezeit t3 zwischen
den beiden zusammengehörigen Einspritzungen lediglich auf
die Wartelänge l3 zusammengezogen, wodurch sich zwischen
dem Piezoaktor 120 und dem Stellglied 130 des
Injektors 100 lediglich der zweite Leerhub h3 einstellt,
der gegenüber dem Grundleerhub h0 verkürzt ist.
Dadurch werden Verzögerungen zwischen den beiden Einspritzvorgängen
reduziert. Zu den dritten und vierten Zeitpunkten T3 und T4 ist
eine geringere elektrische Energie notwendig, um die Länge
des Piezoaktors 120 von der ersten Injektionslänge
l2 auf die Wartelänge l3 bzw. von der Wartelänge
l3 auf die zweite Injektionslänge l4 zu ändern,
als für eine Änderung der Länge des Piezoaktors 120 von
der ersten Injektionslänge l2 auf die Grundlänge
l0 bzw. für eine Änderung von der Grundlänge
l0 auf die zweite Injektionslänge l4 nötig wäre.
Dadurch reduziert sich auch die mechanische Verzögerungszeit,
die notwendig ist, den zweiten Leerhub h3 herzustellen bzw. zu überwinden.
Im Fall, dass das Stellglied 130 ein Servoventil ist, reduziert
sich außerdem die hydraulische Verzögerung, da
der Druck in einer Zwischenkammer des Servoventils während
der Wartezeit t3 näher am Gleichgewichtsdruck ist, der
zur Betätigung des Servoventils notwendig ist. Durch die
reduzierten Verzögerungszeiten bis zum Einstellen eines gewünschten
Zustandes erhöht sich die Genauigkeit der Einspritzvorgänge.
Dies führt zu einem reduzierten Kraftstoffverbrauch und
zu reduzierten Schadstoffemissionen und erhöht das von
der Brennkraftmaschine abgegebenen Drehmoment und die von der Brennkraftmaschine
abgegebene Leistung.According to the invention, the piezoelectric actuator 120 during the waiting time t3 between the two associated injections only contracted to the waiting length l3, resulting in between the piezoelectric actuator 120 and the actuator 130 of the injector 100 only sets the second idle stroke h3, which is shortened compared to the Grundleerhub h0. This reduces delays between the two injections. At the third and fourth times T3 and T4 a lower electrical energy is necessary to the length of the piezoelectric actuator 120 from the first injection length l2 to the waiting length l3 or from the waiting length l3 to the second injection length l4 to change than for a change in the length of the piezoelectric actuator 120 would be necessary from the first injection length l2 to the basic length l0 or for a change from the basic length l0 to the second injection length l4. This also reduces the mechanical delay time which is necessary to establish or overcome the second idle stroke h3. In the case that the actuator 130 is a servo valve, the hydraulic deceleration is also reduced because the pressure in an intermediate chamber of the servo valve during the waiting time t3 is closer to the equilibrium pressure necessary to actuate the servo valve. The reduced delay times until the setting of a desired state increases the accuracy of the injection processes. This leads to a reduced fuel consumption and reduced pollutant emissions and increases the torque output by the internal combustion engine and the power output by the internal combustion engine.
Da
der Piezoaktor 120 zum vierten Zeitpunkt T4 außerdem
nur den gegenüber dem Grundleerhub h0 reduzierten zweiten
Leerhub h3 überwinden muss, trifft der Piezoaktor 120 weniger
hart auf dem Stellglied 130 auf. Dadurch reduzieren sich
die durch den Injektor 100 abgegebenen Geräusch-,
Vibrations- und Laufunruhemissionen. Durch das weniger harte Auftreffen
des Piezoaktors 120 werden außerdem die Lebensdauern
von Piezoaktor 120 und Stellglied 130 erhöht.Because the piezoelectric actuator 120 Moreover, at the fourth point in time T4, it is only necessary to overcome the second idle stroke h3, which is reduced in comparison to the basic idle stroke h0, and the piezoelectric actuator hits 120 less hard on the actuator 130 on. This reduces the throughput of the injector 100 emitted noise, vibration and Laufunruissionsission. Due to the less hard impact of the piezoelectric actuator 120 In addition, the lifetimes of Piezoaktor 120 and actuator 130 elevated.
In
einer Weiterbildung können neben den während der
ersten Injektionszeit t2 und der zweiten Injektionszeit t4 stattfindenden
Injektionen weitere Injektionen, beispielsweise Nacheinspritzungen,
vorgesehen sein. In dieser Weiterbildung wird während jeder
Injektionszeit eine Injektionsspannung an den Piezoaktor 120 des
Injektors angelegt. Zwei aufeinanderfolgende Injektionszeiten sind
jeweils durch eine Wartezeit voneinander getrennt, während
der eine Wartespannung an den Piezoaktor 120 angelegt wird.
Die Injektionsspannungen können den Wert der ersten Injektionsspannung
V2, der zweiten Injektionsspannung V4 oder einen anderen Wert aufweisen.
Die Wartespannungen können den Wert der Wartespannung V3
oder einen anderen Wert aufweisen.In a further development, in addition to the injections taking place during the first injection time t2 and the second injection time t4, further injections, for example post-injections, may be provided. In this development, an injection voltage is applied to the piezoelectric actuator during each injection time 120 of the injector. Two consecutive injection times are each separated by a waiting time, while a waiting voltage to the piezoelectric actuator 120 is created. The injection voltages may have the value of the first injection voltage V2, the second injection voltage V4, or another value. The wait voltages may be the value of the wait voltage V3 or another value.
Zwischen
zwei aufeinanderfolgenden Verbrennungszyklen einer Brennkraftmaschine,
in die Kraftstoff durch den Injektor 100 eingespritzt wird, wird
die am Piezoaktor 120 anliegende Steuerspannung V auf den
Wert der Grundspannung V0 reduziert. Alternativ kann auch zwischen
zu unterschiedlichen Verbrennungszyklen der Brennkraftmaschine gehörigen
Einspritzvorgän gen die am Piezoaktor 120 anliegende
Steuerspannung lediglich auf den Wert der Wartespannung V3 reduziert
werden. In dieser Ausführungsform wird die Steuerspannung
V nie oder lediglich zu besonderen Zeitpunkten auf den Wert der
Grundspannung V0 abgesenkt.Between two consecutive combustion cycles of an internal combustion engine, into the fuel through the injector 100 is injected at the piezoelectric actuator 120 applied control voltage V is reduced to the value of the base voltage V0. Alternatively, it can also be connected to different combustion cycles of the internal combustion engine Einspritzvorgän conditions on the piezoelectric actuator 120 applied control voltage can only be reduced to the value of the waiting voltage V3. In this embodiment, the control voltage V never or only at special times to the value of the base voltage V0 is lowered.
In
einer weiteren Ausführungsform kann die Steuerspannung
V auch zwischen zwei Einspritzvorgängen eines gemeinsamen
Verbrennungszyklus auf den Wert der Grundspannung V0 reduziert werden. Beispielsweise
kann abhängig vom gewünschten zeitlichen Abstand
zweier aufeinanderfolgender Einspritzvorgänge die Steuerspannung
entweder auf den Wert der Wartespannung V3 oder auf den Wert der
Grundspannung V0 reduziert werden. Ist der gewünschte zeitliche
Abstand der aufeinanderfolgenden Einspritzvorgänge kleiner
als ein Schwellwert, so wird die Steuerspannung V auf den Wert der
Wartespannung V3, andernfalls auf den Wert der Grundspannung V0
reduziert.In
In another embodiment, the control voltage
V also between two injections of a common
Combustion cycle are reduced to the value of the base voltage V0. For example
may depend on the desired time interval
two consecutive injections the control voltage
either to the value of the waiting voltage V3 or to the value of
Basic voltage V0 can be reduced. Is the desired temporal
Distance between successive injections smaller
as a threshold value, the control voltage V becomes the value of
Waiting voltage V3, otherwise to the value of the basic voltage V0
reduced.
In
einer alternativen Ausführungsform können die
erste Ausgleichszeit t1 und die zweite Ausgleichszeit t5 entfallen.
In dieser Ausführungsform wird die am Piezoaktor 120 anliegende
Steuerspannung V zum ersten Zeitpunkt T1 direkt vom Wert der Grundspannung
V0 auf den Wert der ersten Injektionsspannung V2 erhöht.
Zum fünften Zeitpunkt T5 wird die am Piezoaktor 120 anliegende
Steuerspannung V direkt vom Wert der zweiten Injektionsspannung
V4 auf den Wert der Grundspannung V0 reduziert.In an alternative embodiment, the first compensation time t1 and the second compensation time t5 can be omitted. In this embodiment, the piezoelectric actuator 120 applied control voltage V at the first time T1 increases directly from the value of the base voltage V0 to the value of the first injection voltage V2. At the fifth time T5 is the piezoelectric actuator 120 applied control voltage V directly reduced from the value of the second injection voltage V4 to the value of the base voltage V0.
Die
Werte der ersten Ausgleichsspannung V1, der Wartespannung V3 und
der zweiten Ausgleichsspannung V5 werden so gewählt, dass
der Leerhub h zwischen dem Piezoaktor 120 und dem Stellglied 130 reduziert
wird. Die erste Ausgleichsspannung V1, die Wartespannung V3 und
die zweite Ausgleichsspannung V5 können beispielsweise
so gewählt werden, dass der Piezoaktor 120 bei
Anliegen der ersten Ausgleichsspannung V1, der Wartespannung V3
oder der zweiten Ausgleichsspannung V5 eine erste Ausgleichslänge
l1, eine Wartelänge l3 oder eine zweite Ausgleichslänge
l5 aufweist, die den Leerhub h zwischen Piezoak tor 120 und
Stellglied 130 genau ausgleicht, so dass der Piezoaktor 120 gerade
das Stellglied 130 berührt. Die erste Ausgleichsspannung
V1, die Wartespannung V3 und die zweite Ausgleichsspannung V5 können
auch so gewählt werden, dass der Piezoaktor 120 das
Stellglied 130 bei Anliegen der ersten Ausgleichsspannung
V1, der Wartespannung V3 oder der zweiten Ausgleichsspannung V5
nicht berührt, sondern sich ein erster, zweiter oder dritter
Leerhub h1, h3, h5 zwischen Piezoaktor 120 und Stellglied 130 einstellt.The values of the first compensation voltage V1, the waiting voltage V3 and the second compensation voltage V5 are selected such that the idle stroke h between the piezoactuator 120 and the actuator 130 is reduced. The first compensation voltage V1, the waiting voltage V3 and the second compensation voltage V5 can be selected, for example, so that the piezoelectric actuator 120 when concerns the first compensation voltage V1, the waiting voltage V3 or the second compensation voltage V5 has a first compensation length l1, a waiting length l3 or a second compensation length l5, the gate h between Piezoak h 120 and actuator 130 exactly balances, so the piezoelectric actuator 120 just the actuator 130 touched. The first compensation voltage V1, the waiting voltage V3 and the second compensation voltage V5 can also be selected so that the piezoelectric actuator 120 the actuator 130 when concerns the first compensation voltage V1, the waiting voltage V3 or the second compensation voltage V5 is not affected, but a first, second or third Leerhub h1, h3, h5 between piezoelectric actuator 120 and actuator 130 established.
Der
Leerhub h zwischen dem Piezoaktor 120 und dem Stellglied 130 ist
außer vom Wert der am Piezoaktor 120 anliegenden
Steuerspannung V auch von Fertigungstoleranzen und äußeren
und Umweltparametern abhängig. Im Fall eines Injektors
zur Einspritzung von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine sind
solche Parameter beispielsweise eine Temperatur und ein Druck des
einzuspritzenden Kraftstoffs, eine Umgebungstemperatur, ein Umgebungsdruck, eine
Drehzahl der Brennkraftmaschine, eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs,
sowie das Betriebsalter des Injektors 100. Das Betriebsalter
des Injektors 100 kann beispielsweise aus dem Alter des
Injektors 100, der Anzahl der Betriebsstunden des Injektors 100 oder
einer Anzahl von durch den Injektor 100 durchgeführten
Einspritzvorgängen ermittelt werden.The idle stroke h between the piezoelectric actuator 120 and the actuator 130 is beyond the value of the piezoelectric actuator 120 applied control voltage V also depends on manufacturing tolerances and external and environmental parameters. In the case of an injector for injecting fuel into an internal combustion engine, such parameters are, for example, a temperature and a pressure of the fuel to be injected, an ambient temperature, an ambient pressure, a rotational speed of the internal combustion engine, a driving speed of the motor vehicle, and the operating age of the injector 100 , The operating age of the injector 100 For example, from the age of the injector 100 , the number of operating hours of the injector 100 or a number of through the injector 100 performed injections are determined.
Toleranzen
des Leerhubs h zwischen dem Piezoaktor 120 und dem Stellglied 130 des
Injektors 100 können durch eine Anpassung der
ersten Ausgleichsspannung V1, der Wartespannung V3 und der zweiten
Ausgleichsspannung V5 ausgeglichen werden. Änderungen des
Leerhubs h können aber auch durch eine Anpassung der Dauer
der ersten Ausgleichszeit t1, der Dauer der Wartezeit t3 und der Dauer
der zweiten Ausgleichszeit t5 ausgeglichen werden.Tolerances of the Leerhubs h between the piezoelectric actuator 120 and the actuator 130 of the injector 100 can be compensated by adjusting the first compensation voltage V1, the waiting voltage V3 and the second compensation voltage V5. However, changes in the idle stroke h can also be compensated by adjusting the duration of the first compensation time t1, the duration of the waiting time t3 and the duration of the second compensation time t5.
8 zeigt
eine schematische Darstellung eines Steuergeräts 200 zur
Steuerung des Injektors 100. Das Steuergerät 200 kann
beispielsweise ein Motorsteuergerät sein oder in einem
Motorsteuergerät integriert sein. Das Steuergerät 200 ist
mit einem ersten Sensor 210, einem zweiten Sensor 211 und
einem dritten Sensor 212 verbunden. Das Steuergerät 200 kann
auch mit einer größeren oder kleineren Anzahl
Sensoren verbunden sein. Die Sensoren 210, 211, 212 können
Sensoren zur Ermittlung des Drucks und der Temperatur des einzuspritzenden
Kraftstoffs, Sensoren zur Ermittlung der Temperatur und des Drucks
der Umgebungsluft, Sensoren zur Ermittlung der Lautstärke
einer vom Injektor 100 ausgehenden Geräuschemission,
Sensoren zur Ermittlung einer Intensität einer vom Injektor 100 ausgehenden
Vibration, Sensoren zur Ermittlung einer Intensität einer vom
Injektor 100 verursachten Laufunruhe, Sensoren zur Ermittlung
einer Motordrehzahl, Sensor zur Ermittlung einer Fahrzeuggeschwindigkeit
und andere Sensoren umfassen. Das Steuergerät 200 kann auch
auf weitere Datenquellen zurückgreifen, die beispielsweise
Auskunft über das Alter des Injektors 100 geben.
Das Steuergerät 200 ist außerdem mit
der Spannungsversorgung 140 des Injektors 100 verbunden. 8th shows a schematic representation of a control device 200 for controlling the injector 100 , The control unit 200 For example, it may be an engine control unit or integrated in an engine control unit. The control unit 200 is with a first sensor 210 , a second sensor 211 and a third sensor 212 connected. The control unit 200 can also be connected to a larger or smaller number of sensors. The sensors 210 . 211 . 212 For example, sensors for determining the pressure and the temperature of the fuel to be injected, sensors for determining the temperature and the pressure of the ambient air, sensors for determining the volume of the injector 100 outgoing noise emission, sensors to determine an intensity of the injector 100 outgoing vibration, sensors to determine an intensity of the injector 100 caused uneven running, sensors for determining an engine speed, sensor for detecting a vehicle speed and other sensors. The control unit 200 can also resort to other data sources, for example, information about the age of the injector 100 give. The control unit 200 is also with the power supply 140 of the injector 100 connected.
Das
Steuergerät 200 kann die durch die Spannungsversorgung 140 an
den Piezoaktor 120 des Injektors 100 angelegte
Steuerspannung V vorgeben. Das Steuergerät 200 ist
dazu ausgebildet, mittels der Spannungsversorgung 140 den
in 7 dargestellten Verlauf der Steuerspannung V an
den Piezoaktor 120 anzulegen, um einen Einspritzvorgang
durch den Injektor 100 durchzuführen. Das Steuergerät 200 ist
weiter ausgebildet, anhand der durch die Sensoren 210, 211, 212 und
durch die weiteren Datenquellen bereitgestellten Informationen eine Änderung
des Leerhubs h zwischen dem Piezoaktor 120 und dem Stellglied 130 zu
erkennen und durch Anpassung der ersten Ausgleichsspannung V1, der
Wartspannung V3 und/oder der zweiten Ausgleichsspannung V5 oder
durch eine Anpassung der Dauer der ersten Ausgleichszeit t1, der
Wartezeit t3 und/oder der zweiten Ausgleichszeit t5 zu kompensieren.The control unit 200 can by the power supply 140 to the piezoelectric actuator 120 of the injector 100 set applied control voltage V. The control unit 200 is designed to be powered by the power supply 140 the in 7 illustrated course of the control voltage V to the piezoelectric actuator 120 to initiate an injection process through the injector 100 perform. The control unit 200 is further formed, based on the through the sensors 210 . 211 . 212 and information provided by the further data sources, a change in the idle stroke h between the piezoelectric actuator 120 and the actuator 130 to recognize and by adjusting the first compensation voltage V1, the waiting voltage V3 and / or the second compensation voltage V5 or by adjusting the duration of the first compensation time t1, the waiting time t3 and / or the second compensation time t5 to compensate.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 19905340
C2 [0004] - DE 19905340 C2 [0004]
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- DE 102006039522 A1 [0005] - DE 102006039522 A1 [0005]
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- DE 19921456 A1 [0006] - DE 19921456 A1 [0006]
-
- DE 10220931 C1 [0038] - DE 10220931 C1 [0038]