DE102012207747A1

DE102012207747A1 - Method for operating piezoelectric actuator used in injection valve of internal combustion engine, involves carrying out control of actual course of voltage in range to adjust actual course of voltage at actuator to ideal course of voltage

Info

Publication number: DE102012207747A1
Application number: DE201210207747
Authority: DE
Inventors: Andreas Rau
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2013-11-14

Abstract

The method involves controlling a piezoelectric actuator (13) with a current signal. An actual course of voltage at the piezoelectric actuator is examined. A control of the actual course of the voltage is carried out in a time range to adjust the actual course of the voltage at the piezoelectric actuator to an ideal course of the voltage at the piezoelectric actuator by formation of a quadratic error amount. The actual course is controlled in the time range between an end of a charging process and start of a discharge process. An independent claim is also included for an arrangement for operating a piezoelectric actuator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Piezoaktors und einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating a piezoelectric actuator and an arrangement for carrying out the method.

Stand der TechnikState of the art

Aktoren, die auch als Aktuatoren oder Wandler bezeichnet werden, werden dazu eingesetzt, elektronische Signale in mechanische Bewegungen oder andere physikalische Größen umzusetzen. So werden Aktoren bspw. in Einspritzventilen von Verbrennungsmotoren verwendet, mit denen die genau dosierte Einspritzung von Kraftstoff vorgenommen wird.Actuators, also referred to as actuators or transducers, are used to translate electronic signals into mechanical or other physical quantities. For example, actuators are used in injection valves of internal combustion engines, with which the precisely metered injection of fuel is made.

Piezoaktoren arbeiten auf Basis des piezoelektrischen Effekts, der die Änderung der elektrischen Polarisation beschreibt, wonach sich Materialien bei Anlegen einer elektrischen Spannung verformen. In Verbrennungsmotoren eingesetzt Piezoaktoren unterliegen Alterungseffekten, was die Genauigkeit der Einspritzung beeinträchtigt. Daher werden Verfahren entwickelt, mit denen solche Alterungseffekte ausgeglichen werden sollen. Piezoactuators operate on the basis of the piezoelectric effect, which describes the change in electrical polarization, after which materials deform upon application of an electrical voltage. Piezo actuators used in internal combustion engines are subject to aging effects, which impairs the accuracy of the injection. Therefore, methods are developed to compensate for such aging effects.

Aus der Druckschrift WO 2005/080 776 A1 ist ein Verfahren bekannt, mit dem Alterungseffekte von Piezoaktoren in Piezo-Common-Rail-Injektoren korrigiert werden können. Bei diesem wird die Differenz zwischen einer Abschaltspannungsquelle und einer stationären Endspannung konstant gehalten. Es hat sich herausgestellt, dass das beschriebene Verfahren insbesondere bei langen Ansteuerdauern verwendbar ist, was in der Praxis zu längeren Einlernphasen der Regelung führen kann. Weiterhin ist zu beachten, dass es ungeschickte Kombinationen von auftretenden Driften, für die diese Regelung nicht wirksam ist, gibt, weil die Regelgröße in diesem Fall nahezu unverändert bleibt. From the publication WO 2005/080 776 A1 a method is known with which aging effects of piezoelectric actuators in piezo common rail injectors can be corrected. In this case, the difference between a shutdown voltage source and a stationary end voltage is kept constant. It has been found that the method described can be used in particular for long activation periods, which in practice can lead to longer training phases of the control. Furthermore, it should be noted that there are awkward combinations of drifts that occur, for which this regulation is not effective, because the controlled variable in this case remains almost unchanged.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Anordnung gemäß Anspruch 7 vorgestellt. Weitere Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Against this background, a method with the features of claim 1 and an arrangement according to claim 7 are presented. Further details emerge from the subclaims and the description.

Mit dem vorliegenden Verfahren wird somit eine Regelung beschrieben, die bei beliebigen Ansteuerdauern anwendbar ist und zudem eine Regelgröße verwendet, die stärker auf Driften reagiert und damit die Wirksamkeit der Regelung erhöht. The present method thus describes a control which is applicable for any activation duration and also uses a controlled variable which reacts more strongly to drifts and thus increases the effectiveness of the control.

Das Verfahren zeichnet sich in Ausgestaltung durch die Verwendung der Form des Spannungsverlaufs zwischen Ende der Ladung bis Beginn der Entladung des Piezoaktors als Regelgröße und Gleichstellung der Form über eine Änderung des Stroms oder der Ladung aus. The method is characterized in the embodiment by the use of the shape of the voltage curve between the end of the charge until the beginning of the discharge of the piezoelectric actuator as a controlled variable and equality of shape over a change in the current or the charge.

Mit dem vorgestellten Verfahren wird somit ein Verlaufsregler vorgestellt, der den Spannungsverlauf insbesondere zwischen dem Zeitpunkt Ende Laden und dem Zeitpunkt Beginn Entladen auf gleiche Form regelt. Dieser Spannungsverlaufsregler kann wichtige Driften in der Schaltkette, wie bspw. Aktorhub, -steifigkeit, -kapazität und Ventilsitz-Durchmesser korrigieren. Es ist auf eine geringe Ventilhub-Toleranz zu achten, da der Ventilhub als Hubreferenz verwendet wird. Weiterhin sollte berücksichtigt werden, dass sporadisch auftretende Ereignisse im Spannungsverlauf eine Fehlregelung bewirken können.Thus, with the presented method, a gradient controller is introduced, which regulates the voltage curve in particular between the time of end of loading and the time of beginning of unloading to the same shape. This voltage gradient regulator can correct important drifts in the switch chain, such as actuator stroke, stiffness, capacitance and valve seat diameter. It is important to ensure a low valve lift tolerance, as the valve lift is used as a stroke reference. Furthermore, it should be considered that sporadically occurring events in the voltage curve can cause a malfunction.

Das vorgestellte Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass ein gleicher Spannungsverlauf ein gleiches Ventilflugverhalten bedeutet, da sich dieses im Verlauf der Spannung abbildet. Dazu wird ein Regler verwendet, wobei eine Stellgröße, z. B. ein Strom, geändert wird, bis der Spannungsverlauf zwischen einem Ladeende und einem Entladebeginn möglichst ähnlich ist.The presented method is based on the knowledge that an equal voltage curve means a similar valve flight behavior, since this maps in the course of the voltage. For this purpose, a controller is used, wherein a manipulated variable, for. As a current is changed until the voltage curve between a charging end and a discharge start is as similar as possible.

Das vorgestellte Verfahren hat, zumindest in einigen der Ausführungen, erhebliche Vorteile. So ist dieses auch bei kurzen Ansteuerungen, also auch bei Voreinspritzungen, anwendbar. Weiterhin erfordert das Verfahren eine deutlich kürzere Einlernphase des Reglers, da nicht auf lange Ansteuerdauern beschränkt wird. The presented method has, at least in some of the embodiments, considerable advantages. So this is also applicable to short controls, so even with pilot injections. Furthermore, the method requires a significantly shorter learning phase of the controller, since it is not limited to long drive times.

Eine höhere Wirksamkeit des Reglers ergibt sich daraus, dass die Regelgröße stärker auf Driften reagiert. Zudem kann die ISA-Klassifizierung ggf. entfallen. Schließlich verbessert der Regler die OBD-Fähigkeit (OBD: On Board Diagnose), da im Idealfall das Steuergerät einen im Service getauschten Injektor nach Analyse des Spannungsverlauf ohne Übergabe von Codes nach kurzer Einlernphase mit der korrekten Spannung betreibt. A higher efficiency of the controller results from the fact that the controlled variable reacts more strongly to drifts. In addition, the ISA classification may be omitted. Finally, the controller improves the OBD capability (OBD: On Board Diagnostics) because ideally the controller recovers an injector replaced in service Analysis of the voltage curve without transfer of codes after a short learning phase with the correct voltage operates.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt eine Ausführungsform der vorgestellten Anordnung. 1 shows an embodiment of the presented arrangement.

2 zeigt Signalverläufe an einem Injektor. 2 shows waveforms on an injector.

3 verdeutlicht eine Ausführung eines Verfahrens zur Angleichung von Signalverläufen. 3 illustrates an embodiment of a method for the approximation of signal waveforms.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführung der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, die insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Die Darstellung zeigt einen Injektor 12, der einen Piezoaktor 13 umfasst, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 14, ein Verschiebemodul (VM) 16, ein Bereichsmodul (BM) 18, ein Auswertemodul (AM) 20, ein Vergleichsmodul (VGM) 22, einen Regler 24, in diesem Fall einen PID-Regler. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the arrangement for carrying out the method, in total with the reference numeral 10 is designated. The illustration shows an injector 12 , the one piezoelectric actuator 13 includes an electronic control unit (ECU) 14 , a displacement module (VM) 16 , an area module (BM) 18 , an evaluation module (AM) 20 , a comparison module (VGM) 22 , a regulator 24 , in this case a PID controller.

Im Auswertemodul 20 wird der Spannungsverlauf am Injektor 12 ermittelt und als Signal s1 30 an das Bereichsmodul 18 weitergegeben. Im Bereichsmodul 18 wird der Bereich im Signal s1 30 vor Ladeende und nach Entladebeginn abgeschnitten und als Signal s2 32 an das Verschiebemodul 16 weitergeleitet. In einer alternativen Ausführung des Bereichsmoduls 18 wird erst nach dem Ladeende und/oder vor dem Entladebeginn abgeschnitten. In the evaluation module 20 becomes the voltage curve at the injector 12 determined and as signal s1 30 to the area module 18 passed. In the area module 18 the range becomes signal s1 30 cut off before the end of loading and after unloading and as signal s2 32 to the sliding module 16 forwarded. In an alternative embodiment of the range module 18 will be cut off only after the end of loading and / or before unloading.

Im Verschiebemodul 16 wird in einer Ausführung der Mittelwert (MW) von s2 32 ermittelt, anschließend von s2 32 abgezogen und als Signal s3 34 an das Vergleichsmodul 22 weitergeleitet. In einer alternativen Ausführung des Verschiebemoduls 16 wird der erste Wert von s2 32 ermittelt und von s2 32 abgezogen. Im Vergleichsmodul 22 wird s3 34 mit einem druck-, temperatur- und ansteuerdauerabhängigen Referenzspannnungsverlauf Usoll 36 hinsichtlich der Ähnlichkeit verglichen. Wenn s3 34 hierbei aus den Einzelwerten s3_1, s3_2, s3_3, ..., s3_n besteht und Usoll 36 aus den Einzelwerten Usoll_1, Usoll_2, Usoll_3, ..., U_soll_n, so kann in einer vorteilhaften Ausführung des Vergleichmoduls 22 nach der Methode des Fehlerquadrats eine Regelgröße (RG) ermittelt werden, die ein Maß für die Ähnlichkeit der Verläufe von s3 34 und Usoll 36 ist. Hierbei berechnet sich die Regelgröße wie folgt:

In the sliding module 16 In one embodiment, the mean (MW) of s2 32 determined, then from s2 32 subtracted and as signal s3 34 to the comparison module 22 forwarded. In an alternative embodiment of the displacement module 16 becomes the first value of s2 32 determined and from s2 32 deducted. In the comparison module 22 becomes s3 34 with a pressure, temperature and control duration-dependent reference voltage curve Usoll 36 in terms of similarity. If s3 34 here consists of the individual values s3_1, s3_2, s3_3, ..., s3_n and Usoll 36 from the individual values Usoll_1, Usoll_2, Usoll_3, ..., U_soll_n, it is thus possible in an advantageous embodiment of the comparison module 22 By means of the error square method, a controlled variable (RG) can be determined, which is a measure of the similarity of the curves of s3 34 and usoll 36 is. Here, the controlled variable is calculated as follows:

Die Regelgröße wird dann vom Sollwert RGsoll = 0 abgezogen. Das Ergebnis s4 38 ist dann die Eingangsgröße für den Regler 24, in diesem Fall einen üblichen PID-Regler. Die Ausgangsgröße, d. h. Stellgröße des PID-Reglers, ist hierbei in einer Ausführung der Sollstrom Isoll 40. Alternativ kann aber auch die Solladungsmenge Qsoll als Stellgröße verwendet werden.The controlled variable is then subtracted from the setpoint RGsoll = 0. The result s4 38 is then the input to the controller 24 , in this case a usual PID controller. The output variable, ie manipulated variable of the PID controller, is in one embodiment the setpoint current Isoll 40 , Alternatively, however, the desired charge quantity Qsoll can also be used as the manipulated variable.

2 zeigt in vier Graphen die Verläufe von Spannung, Strom, Ventilhub und Einspritzmenge eines Injektors, in diesem Fall eines Servo-Piezo-CRI. In einem ersten Graphen ist an einer Abszisse 50 die Zeit t und an einer Ordinate 52 die Spannung U aufgetragen. In einem zweiten Graphen ist an einer Abszisse 60 die Zeit t und an einer Ordinate 62 der Strom I aufgetragen. In einem dritten Graphen ist an einer Abszisse 70 die Zeit t und an einer Ordinate 72 der Ventilhub aufgetragen. In einem vierten Graphen ist an einer Abszisse 80 die Zeit t und an einer Ordinate 82 die Einspritzmenge aufgetragen. 2 shows in four graphs the waveforms of voltage, current, valve lift and injection quantity of an injector, in this case a servo piezo CRI. In a first graph is on an abscissa 50 the time t and at an ordinate 52 the voltage U is applied. In a second graph is on an abscissa 60 time t and an ordinate 62 the current I applied. In a third graph is on an abscissa 70 time t and an ordinate 72 applied the valve lift. In a fourth graph is on an abscissa 80 time t and an ordinate 82 the injection quantity is plotted.

In 2 sind als Linien die Verläufe von Spannung, Strom, Ventilhub und Einspritzmenge eines Servo-Piezo-CRI dargestellt. Die vorliegende Erfindung funktioniert aber prinzipiell bei allen Piezo-CRI, also auch z. B. bei Injektoren mit direkter Nadelsteuerung, da sich auch dort die Kräfte auf die Nadel auf den Spannungsverlauf durch Spannungsinduktion entsprechend dem direkten piezoelektrischen Effekt auswirken und damit der Spannungsverlauf als Regelgröße zur Gleichstellung des Nadelflugverhaltens herangezogen werden kann.In 2 are shown as lines the curves of voltage, current, valve lift and injection quantity of a servo piezo CRI. However, the present invention works in principle in all piezo CRI, including z. As in injectors with direct needle control, as there also affect the forces on the needle on the voltage curve by voltage induction corresponding to the direct piezoelectric effect and thus the voltage curve can be used as a control variable for equality of the needle flight behavior.

Im ersten Fall mit durchgezogenen Linien 90 sind die Zeitverläufe eines neuen Injektors dargestellt. Im Abschnitt zwischen Ladeende 100 und Entladebeginn 102 wirkt der Piezoaktor aufgrund des direkten Piezoeffekts als Sensor, weshalb sich das Flugverhalten des Schaltventils auf der Spannung durch Spannungsinduktion abbildet. Dieser Effekt wird genutzt, um Rückschlüsse auf den Alterungszustand des Piezo bzw. der Stellerkette zu ziehen. Dieser Verlauf 90 stellt einen idealen Verlauf 90 dar.In the first case with solid lines 90 the time courses of a new injector are shown. In the section between end of charge 100 and unloading start 102 Due to the direct piezo effect, the piezo actuator acts as a sensor, which is why the flight behavior of the switching valve is reflected in the voltage due to voltage induction. This effect is used to draw conclusions about the aging state of the piezo or the actuator chain. This course 90 represents an ideal course 90 represents.

Im zweiten Fall mit gestrichelten Linien 92 sind die Zeitverläufe eines gealterten Injektors dargestellt. Unter Alterung versteht man die Veränderung von funktionsrelevanten Parametern über Laufzeit, z. B. von Aktorhub, Aktorkapazität, Ventilhub, Ventilsitz usw. Es ist zu erkennen, dass die maximal auftretende Spannung Umax 54 im Abschaltzeitpunkt zum ersten Fall 90 nahezu unverändert ist, gleiches gilt für die Spannung Uregel 106 kurz vor Entladen. Der Verlauf 92 stellt somit einen realen Verlauf 92 dar.In the second case with dashed lines 92 the time courses of an aged injector are shown. Aging refers to the change of function-relevant parameters over time, eg. B. Aktorhub, actuator capacity, valve lift, valve seat, etc. It can be seen that the maximum occurring voltage Umax 54 at shutdown to the first case 90 is almost unchanged, the same applies to the voltage U rule 106 just before unloading. The history 92 thus represents a real course 92 represents.

Dies bedeutet, dass bei der Regelung, wie diese in der Druckschrift WO 2005/080 776 A1 beschrieben ist, auf die Differenz zwischen Umax und Uregel geregelt werden würde. Da diese hier aber unverändert bleiben, würde kein Regeleingriff erfolgen, was eine deutliche Einspritzmengenänderung zur Folge hätte. Der Vergleich der Spannungsverläufe zwischen Ladeende 100 und Entladebeginn 102 zeigt jedoch deutliche Unterschiede (Pfeile 112). Die Spannungsform bzw. die Form des Verlaufs der Spannung ist durch den Drift verändert. This means that in the scheme, as these in the pamphlet WO 2005/080 776 A1 would be regulated to the difference between Umax and Uregel. Since these remain unchanged here, however, no control intervention would take place, which would result in a significant change in injection quantity. The comparison of the voltage curves between end of charge 100 and unloading start 102 However, there are clear differences (arrows 112 ). The voltage shape or the shape of the course of the voltage is changed by the drift.

Zur Visualisierung der Unterschiede wurden in 2 im Spannungsdiagramm die Spannungen 90 und 92 aufeinander geschoben (geschwungene Klammer 110). Das Aufeinanderschieben der bewerteten Abschnitte kann in besonders vorteilhafter Weise durch Gleichstellung von Start-, Max-, Min- oder Mittelwert erfolgen, es sind aber auch andere übliche aus der Literatur bekannte Größen bei Kurvenvergleichen möglich.To visualize the differences were in 2 in the voltage diagram the voltages 90 and 92 pushed together (curved bracket 110 ). The juxtaposition of the weighted sections can be done in a particularly advantageous manner by equality of start, max, min or average, but there are also other common known from the literature sizes in curve comparisons possible.

In 2 unten ist mit Pfeilen 116 angezeigt, dass die Einspritzmengendifferenz mit Korrektur geringer wird.In 2 below is with arrows 116 indicated that the injection amount difference with correction is lower.

In 3 sind zwei Graphen dargestellt, wobei im ersten Graphen an einer Abszisse 120 die Zeit t und an einer Ordinate 122 die Spannung U aufgetragen ist. In dem zweiten Graphen ist an einer Abszisse 130 die Zeit t und an einer Ordinate 132 die verschobene Spannung aufgetragen. Ein erster Verlauf 140 mit durchgezogener Linie zeigt den Verlauf eines neuen Injektors, ein zweiter Verlauf 142 mit unterbrochener Linie zeigt den Verlauf eines gedrifteten Injektors.In 3 two graphs are shown, where in the first graph on an abscissa 120 time t and an ordinate 122 the voltage U is applied. In the second graph is on an abscissa 130 time t and an ordinate 132 applied the shifted voltage. A first course 140 with a solid line shows the course of a new injector, a second course 142 with broken line shows the course of a drifted injector.

Entsprechend 3 kann zur Bestimmung der Unterschiede des ersten Verlaufs 140 und des zweiten Verlaufs 142 ein übliches Verfahren verwendet werden, z. B. das Verfahren der Bildung der quadratischen Fehlersumme, es sind aber weitere übliche Verfahren ebenso verwendbar, z. B. einfache Differenzsumme, Ermittlung der Integraldifferenz, welche die zwischen den Kurven eingeschlossenen Fläche darstellt.Corresponding 3 can help to determine the differences of the first course 140 and the second course 142 a common method can be used, e.g. Example, the method of forming the quadratic error sum, but there are other common methods also usable, for. Simple difference sum, determination of the integral difference, which represents the area enclosed between the curves.

Dabei können Spannungsverläufe zwischen Ladeende und Entladebeginn anhand der Mittelwerte der Datenpunkte aufeinander geschoben werden. In this case, voltage curves between the end of loading and the start of unloading can be superposed on the basis of the mean values of the data points.

Dabei zeigt ein erster Pfeil 140 die Differenz dU1, ein zweiter Pfeil 142 die Differenz dU2, ein dritter Pfeil 144 die Differenz dU3, ein vierter Pfeil 146 die Differenz dU4, ein fünfter Pfeil 148 die Differenz dU5, ein sechster Pfeil 150 die Differenz dU6, ein siebter Pfeil 152 die Differenz dU7, ein achter Pfeil 154 die Differenz dU8, ein neunter Pfeil 156 die Differenz dU9 und ein zehnter Pfeil 158 die Differenz dU10.This shows a first arrow 140 the difference dU1, a second arrow 142 the difference dU2, a third arrow 144 the difference dU3, a fourth arrow 146 the difference dU4, a fifth arrow 148 the difference dU5, a sixth arrow 150 the difference dU6, a seventh arrow 152 the difference dU7, an eighth arrow 154 the difference dU8, a ninth arrow 156 the difference dU9 and a tenth arrow 158 the difference dU10.

In diesem Fall werden somit Vergleiche an zehn Punkten durchgeführt. Selbstverständlich ist es möglich, auch mehr oder weniger Punkte, an denen verglichen wird, zu wählen.In this case, comparisons are made at ten points. Of course, it is also possible to choose more or fewer points to compare.

Regelgröße RG ist bspw.:

Ziel ist es, RG zu minimieren-Controlled variable RG is for example:

The goal is to minimize RG-

Dies wird dadurch erreicht, dass die Stellgröße, bspw. der Strom, geändert, z.B. schrittweise erhöht, wird. Auf diese Weise wird der Strom für die minimale Regelgröße RG und damit der Strom für die beste Angleichung von idealem Verlauf und realem Verlauf bewirkt.This is achieved by changing the manipulated variable, for example the current, e.g. gradually increases. In this way, the current for the minimum controlled variable RG and thus the current for the best alignment of ideal course and real history is effected.

Im Steuergerät ist der vorteilhafterweise druckabhängige Spannungsverlauf eines Neuinjektors als Referenz abgelegt. Die Differenz im betrachteten Abschnitt zwischen aktuellem Spannungsverlauf und Referenzverlauf wird nach einem der vorstehend beschriebenen üblichen Verfahren in Form einer Zahl, der Regelgröße RG, ermittelt. Ein im Steuergerät implementierter Regler versucht nun RG zu minimieren, als Stellgröße verwendet er in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform den Strom, denkbar ist aber auch eine Änderung von Ladezeit oder Stromverlauf. Ziel des Reglers ist die Form des Spannungsverlaufs im betrachteten Abschnitt über Lebenszeit möglichst zu erhalten, da dann auch das Schaltverhalten des Injektors erhalten bleibt.In the control unit of the advantageously pressure-dependent voltage waveform of a Neuinjektors is stored as a reference. The difference in the considered section between the current voltage profile and reference curve is determined according to one of the above-described conventional methods in the form of a number, the controlled variable RG. A controller implemented in the controller now tries to minimize RG, as a control variable he uses the current in a particularly advantageous embodiment, but is also conceivable a change in charging time or current waveform. The aim of the controller is to obtain the shape of the voltage curve in the considered section over lifetime as possible, since then the switching behavior of the injector is maintained.

Für den dritten Verlauf 94 (strichpunktierte Linien) in 2 ist das Ergebnis der Regelung dargestellt. Die Spannung ist zwar höher, der prinzipielle Verlauf zwischen Umax und Uregel ist nun aber wieder gleich wie im neuen Injektor, weil auch das Flugverhalten des Ventils wieder ähnlich ist. Die Folge ist dass der korrigierte Injektor nun wieder nahezu dieselbe Einspritzmenge wie ein neuer und damit idealer Injektor aufweist.For the third course 94 (dash-dotted lines) in 2 is the result of the scheme shown. Although the tension is higher, the basic course between Umax and Uregel is now the same again as in the new injector, because the flight behavior of the valve is similar again. The result is that the corrected injector again has almost the same injection quantity as a new and therefore ideal injector.

Vorteile des Verfahrens, zumindest in einigen der Ausführungen, bestehen darin, dass nicht über viele Messpunkte das exakte Minimum in der Spannung für den Hubanschlag detektiert werden muss. Es reichen ggf. schon vier Punkte zusätzlich zu der Abschaltspannung aus, um die quadratische Fehlersumme zu berechnen. Die Bestimmung von vier Punkten kann schon im Steuergerät implementiert sein. Daraus wird aktuell die Ansteuerspannung ermittelt.Advantages of the method, at least in some of the embodiments, are that the exact minimum in the voltage for the stroke stop does not have to be detected over many measuring points. If necessary, four points in addition to the switch-off voltage are enough to calculate the quadratic error sum. The determination of four points can already be implemented in the control unit. From this, the drive voltage is currently determined.

Weiterhin ist zu beachten, dass der Verlaufsregler für beliebige Ansteuerdauern verwendet werden kann. Dieser kann prinzipiell auch Voreinspritzungen (VEs), d.h. Einspritzungen kleiner Mengen, ausregeln. Das Kriterium ist eventuell schärfer als sogenannte Nominal Voltage Calibration (NVC), d.h. Regelung auf Spannungsdifferenz von Spannung beim Ladeende (Umax) und Spannung kurz vor Enladebeginn (Uregel). Mit dem Verfahren kann die OBD-Fähigkeit verbessert werden, ggf. ermöglicht dieses einen Wegfall der ISA. Darüber hinaus funktioniert das Verfahren auch bei Injektoren ohne Ventilhubanschlag. Allerdings ist bei diesen das Minimum der Regelgröße nicht so ausgeprägt und unter Umständen ein zweites, deutlich schlechteres, lokales Minimum vorhanden.It should also be noted that the gradient controller can be used for any drive duration. This can in principle also pre-injections (VEs), i. Injections of small quantities, balance. The criterion may be sharper than nominal voltage calibration (NVC), i. Control for voltage difference between voltage at end of charge (Umax) and voltage shortly before start of charging (Uregel). The procedure can be used to improve OBD capability and, if necessary, to eliminate ISA. In addition, the procedure also works for injectors without Ventilhubanschlag. However, in these the minimum of the controlled variable is not so pronounced and under certain circumstances a second, much worse, local minimum exists.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2005/080776 A1 [0004, 0027] WO 2005/080776 A1 [0004, 0027]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Piezoaktors (13), der mit einem Stromsignal angesteuert wird, wobei ein realer Verlauf (92) der Spannung am Piezoaktor (13) untersucht wird und eine Regelung des realen Verlaufs (92) der Spannung in einem zeitlichen Bereich vorgenommen wird, um den realen Verlauf (92) der Spannung einem idealen Verlauf (90) der Spannung anzugleichen.Method for operating a piezoelectric actuator ( 13 ), which is driven by a current signal, a real history ( 92 ) of the voltage at the piezoelectric actuator ( 13 ) and a regulation of the real course ( 92 ) the voltage is made in a temporal range to the real history ( 92 ) the tension an ideal course ( 90 ) to match the voltage.

Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der reale Verlauf (92) in dem zeitlichen Bereich zwischen dem Ende des Ladens und dem Beginn des Entladens geregelt wird.Method according to Claim 1, in which the real history ( 92 ) is regulated in the time interval between the end of the loading and the start of unloading.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein PID-Regler für die Regelung verwendet wird.Method according to Claim 1 or 2, in which a PID controller is used for the regulation.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Angleichen von realem (92) Verlauf an den idealen Verlauf (90) mittels Bildung der quadratischen Fehlersumme erreicht wird.Method according to one of Claims 1 to 3, in which the matching of real ( 92 ) Course to the ideal course ( 90 ) is achieved by forming the quadratic error sum.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem als Stellgröße der Regelung ein Strom verwendet wird.Method according to one of Claims 1 to 3, in which a current is used as the manipulated variable of the control.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem als Stellgröße der Regelung eine Ladungsmenge verwendet wird.Method according to one of Claims 1 to 3, in which a charge quantity is used as the manipulated variable of the control.

Anordnung zum Betreiben eines Piezoaktors (13), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Regler (29) und einem Vergleichsmodul (22).Arrangement for operating a piezoelectric actuator ( 13 ), in particular for carrying out a method according to one of claims 1 to 6, with a regulator ( 29 ) and a comparison module ( 22 ).

Anordnung nach Anspruch 7, die zusätzlich eine elektronische Steuereinheit (14), ein Verschiebemodul (16), ein Auswertemodul (20) und/oder ein Bereichsmodul (18) aufweist. Arrangement according to claim 7, additionally comprising an electronic control unit ( 14 ), a displacement module ( 16 ), an evaluation module ( 20 ) and / or an area module ( 18 ) having.

Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, bei dem als Regler (24) ein PID-Regler dient.Arrangement according to claim 7 or 8, in which as regulator ( 24 ) a PID controller is used.