DE102014214233A1 - Method for operating an injection valve with direct switching piezoelectric actuator - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils, insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei das Einspritzventil mittels eines Aktors betätigt wird, wobei das Einspritzventil ein eine Düsenöffnung aufweisendes Düsenelement mit einer bewegbaren Düsennadel zum selektiven Schließen und Öffnen der Düsenöffnung aufweist, wobei die Düsennadel von dem Aktors über ein zwischengeschaltetes Koppelelement bewegt wird, wobei ein veränderlicher Hubanschlag vorgesehen ist, an dem die Düsennadel in ihrer vollständig geöffneten und/oder in ihrer vollständig geschlossenen Stellung anliegt, und wobei insbesondere vorgesehen ist, dass eine Anpassung an den veränderlichen Hubanschlag dadurch erfolgt, dass die Höhe der beim Laden und Entladen des Aktors jeweils angewendeten elektrischen Ladungsmenge nur durch Anpassen der Ladedauer verändert wird (315, 320).The present invention relates to a method for operating an injection valve, in particular a fuel injection valve of an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein the injection valve is actuated by means of an actuator, wherein the injection valve having a nozzle opening nozzle member having a movable nozzle needle for selectively closing and opening the nozzle opening the nozzle needle is moved by the actuator via an intermediate coupling element, wherein a variable stroke stop is provided, against which the nozzle needle rests in its fully open and / or fully closed position, and wherein it is provided in particular that an adaptation to the variable stroke stop This is done by changing the amount of electrical charge applied during charging and discharging of the actuator only by adjusting the charging time (315, 320).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils, insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, einen maschinenlesbaren Datenträger zur Speicherung des Computerprogramms und ein elektronisches Steuergerät, mittels derer das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.The invention relates to a method for operating an injection valve, in particular a fuel injection valve of an internal combustion engine of a motor vehicle, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a computer program, a machine-readable data carrier for storing the computer program and an electronic control unit, by means of which the inventive method is feasible.

Stand der TechnikState of the art

Hier betroffene Einspritzventile bzw. „Injektoren“ dienen z.B. zum Einspritzen von Diesel oder Benzin in ein Saugrohr oder direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Zur Erfüllung hoher dynamischer Anforderungen werden diese meist mittels Piezoaktoren betätigt.Injectors affected here or "injectors" serve e.g. for injecting diesel or gasoline into a suction pipe or directly into a combustion chamber of an internal combustion engine. To meet high dynamic requirements, these are usually operated by means of piezo actuators.

Ein Kraftstoffeinspritzsystem mit solchen Einspritzventilen geht aus DE 10 2006 059 070 A1 hervor, welches ein Steuergerät zum Ansteuern der Einspritzventile umfasst. Das jeweilige Einspritzventil weist einen piezoelektrischen Aktor sowie ein Düsenelement mit mindestens einer Düsenöffnung und mindestens einer bewegbaren Düsennadel zum selektiven Schließen und Öffnen der Düsenöffnung auf. Der sich ergebende Düsennadelhub bestimmt im Wesentlichen die eingespritzte Kraftstoffmenge in den jeweiligen Brennraum der Brennkraftmaschine. Zwischen einem solchen Piezoaktor und der jeweiligen Düsennadel ist ein hydraulisches Koppelelement zwischengeschaltet, mittels dessen der Piezoaktor die Düsennadel bewegt. Dabei ist ein sogenannter Hubanschlag vorgesehen, an dem die Düsennadel in ihrer vollständig geöffneten und/oder in ihrer vollständig geschlossenen Stellung anliegt.A fuel injection system with such injectors goes out DE 10 2006 059 070 A1 which comprises a control unit for controlling the injection valves. The respective injection valve has a piezoelectric actuator and a nozzle element with at least one nozzle opening and at least one movable nozzle needle for selectively closing and opening the nozzle opening. The resulting nozzle needle stroke essentially determines the amount of fuel injected into the respective combustion chamber of the internal combustion engine. Between such a piezoelectric actuator and the respective nozzle needle, a hydraulic coupling element is interposed, by means of which the piezoelectric actuator moves the nozzle needle. In this case, a so-called stroke stop is provided, against which the nozzle needle rests in its fully open and / or fully closed position.

Bei bekannten Einspritzventilen vom Typ CRI-PDN (Common Rail Injector – Piezo Direct Needle) der Robert Bosch GmbH wird somit die Düsennadel von dem Piezoaktor in Bewegung gesetzt, d.h. die Bewegung der Düsennadel folgt in erster Näherung dem Aktorhub. Der Aktorhub ist bei konstanter Aktorkraft wiederum in erster Näherung proportional zur Ansteuerspannung des Aktors.In known injectors of the type CRI-PDN (Common Rail Injector - Piezo Direct Needle) of Robert Bosch GmbH thus the nozzle needle is set by the piezoelectric actuator in motion, i. The movement of the nozzle needle follows in a first approximation to the Aktorhub. The Aktorhub is again proportional to the drive voltage of the actuator at a constant actuator force in the first approximation.

Bei solchen nach dem Prinzip eines Piezo-Direktschalters arbeitenden Einspritzventilen bzw. Injektoren, bei denen die Düsennadel von einem direkt schaltenden Piezoaktor getrieben wird, hat der Verlauf des Aktorhubs unmittelbaren Einfluss auf den Hubverlauf der Düsennadel, insbesondere auf den Bewegungsgradienten und die Amplitude des Düsennadelhubs. Herstellungs- oder alterungsbedingte Toleranzen des Einspritzventils bzw. seiner genannten Komponenten und/oder Toleranzen der Ansteuerung eines solchen Einspritzventils werden bekanntermaßen durch Auswertung charakteristischer Merkmale der Ansteuersignale und durch Einregeln von Sollwerten kompensiert. Dabei dient der Aktor gleichzeitig als Sensor.In such working on the principle of a piezo direct injection injectors or injectors in which the nozzle needle is driven by a direct switching piezoelectric actuator, the course of Aktorhubs has a direct influence on the stroke of the nozzle needle, in particular on the movement gradient and the amplitude of the nozzle needle. Manufacturing or aging-related tolerances of the injection valve or its components and / or tolerances of the control of such an injector are known to be compensated by evaluating characteristic features of the control signals and by adjusting setpoints. The actuator also serves as a sensor.

Bei Vollhub der Düsennadel kann der Zeitpunkt des genannten Hubanschlags in an sich bekannter Weise aus dem Verlauf der elektrischen Ansteuerspannung des Aktors bestimmt werden. Die dabei zugrunde liegende Rückwirkung des Aktors auf die Ansteuersignale resultiert aus der Kraftänderung am Aktor, welche durch das Stoppen der Öffnungsbewegung der Düsennadel bei Erreichen des Hubanschlags verursacht wird. Das Anschlagen der Düsennadel am Hubanschlag kann daher anhand eines entsprechenden Minimums der elektrischen Aktorspannung bestimmt werden, wobei dieses Spannungsminimum bei geeigneter Wahl von Ladestrom und Ladedauer kurz nach dem Ladeende auftritt. Gleichzeitig stellt sich gegenüber einem Spannungsmaximum, welches zum Zeitpunkt des Ladeendes auftritt, ein charakteristischer Spannungsrückgang ein.At full stroke of the nozzle needle, the time of said stroke stop can be determined in a conventional manner from the course of the electrical drive voltage of the actuator. The underlying reaction of the actuator on the drive signals resulting from the change in force on the actuator, which is caused by stopping the opening movement of the nozzle needle upon reaching the stroke stop. The striking of the nozzle needle on the stroke stop can therefore be determined on the basis of a corresponding minimum of the electrical actuator voltage, this minimum voltage occurs with a suitable choice of charging current and charging time shortly after the end of charging. At the same time, a characteristic voltage decrease occurs in relation to a voltage maximum which occurs at the time of the end of charging.

Mit den genannten Merkmalen im Spannungsverlauf ist es möglich, die Ladungsmenge so zu dosieren, dass der Nadelhubanschlag mit minimalem Energieaufwand gerade sicher erreicht wird. Bei nach dem Prinzip eines Piezo-Direktschalters arbeitenden Einspritzventilen ändert sich jedoch der maximal mögliche Hub der Düsennadel im Laufe ihrer gesamten Betriebslaufzeit aufgrund mehrerer Einflussgrößen, z.B. aufgrund von Fertigungstoleranzen oder den im Einsatz vorliegenden Druck- und Temperaturwerten. Eine besondere Rolle spielt dabei die Erhitzung des Düsenkörpers in einem Brennraum der Brennkraftmaschine, bei gleichzeitiger Kühlung der Düsennadel durch den sie umfließenden Kraftstoff. Die thermisch bedingte Längenänderung des Düsenkörpers bei relativ geringerer Längenausdehnung der Düsennadel bewirkt eine Erhöhung des maximal möglichen Nadelhubs. Diese Hubänderung ist zudem abhängig vom jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine, z.B. die genannten Druck- und Temperaturwerte, und kann anhand einer entsprechenden Modellrechnung nur unzureichend korrigiert werden.With the mentioned features in the voltage curve, it is possible to dose the amount of charge so that the Nadelhubanschlag is achieved with minimal energy expenditure just certain. However, in the case of injectors operating on the principle of a piezo direct-on-line switch, the maximum possible stroke of the nozzle needle changes over its entire operating time due to several influencing variables, e.g. due to manufacturing tolerances or the pressure and temperature values in use. A special role is played by the heating of the nozzle body in a combustion chamber of the internal combustion engine, with simultaneous cooling of the nozzle needle by the fuel flowing around it. The thermally induced change in length of the nozzle body with relatively shorter length expansion of the nozzle needle causes an increase in the maximum possible needle stroke. This stroke change is also dependent on the respective operating point of the internal combustion engine, e.g. the mentioned pressure and temperature values, and can be corrected only insufficiently by means of a corresponding model calculation.

Mit bekannten Verfahren zur Regelung des Zeitpunktes des Hubanschlags kann auch bei sich änderndem Hubanschlag durch Anpassung von Ladestrom und/oder Ladedauer erreicht werden, dass die Düsennadel den Anschlag mit minimalem Energieaufwand gerade sicher erreicht. Dabei ist jedoch nicht sicher gestellt, dass die Einspritzdauer und damit die eingespritzte Kraftstoffmenge einer jeweiligen Sollvorgabe entsprechen.With known methods for controlling the timing of the stroke stop can be achieved even with changing Hubanschlag by adjusting charging current and / or charging time that the nozzle needle just reached the stop with minimal energy consumption. However, it is not ensured that the injection duration and thus the injected fuel quantity correspond to a respective target specification.

Aus DE 10 2007 059 117 A1 geht ferner ein Verfahren zum Betreiben eines hier betroffenen Einspritzventils hervor, bei dem das Erreichen eines genannten Nadelhubanschlags durch Auswertung einer Änderung der Aktorspannung erkannt wird, die sich infolge einer Körperschallanregung in dem Einspritzventil ergibt, wenn die Ventilnadel auf einen genannten Nadelhubanschlag trifft. Diese Körperschallanregung wird auf den piezoelektrischen Aktor übertragen, dessen Aktorspannung sich in Abhängigkeit von der Stärke der Körperschallanregung ändert. Die Erkennung des Nadelhubanschlags wird dazu verwendet, durch Regelung einer Betriebsgröße des Einspritzventils den Betrieb des Einspritzventils an sich ändernde Betriebsbedingungen bzw. genannte Verschleißbedingungen, welche die eingespritzte Kraftstoffmenge und damit das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine negativ beeinflussen, anzupassen.Out DE 10 2007 059 117 A1 Furthermore, a method for operating an injection valve affected here, in which the achievement of a mentioned Nadelhubanschlags is detected by evaluating a change in the actuator voltage, which results from a structure-borne sound excitation in the injection valve when the valve needle meets a said Nadelhubanschlag. This structure-borne sound excitation is transmitted to the piezoelectric actuator whose actuator voltage changes as a function of the strength of the structure-borne sound excitation. The detection of the Nadelhubanschlags is used by adjusting an operating variable of the injection valve, the operation of the injector to changing operating conditions or conditions of wear, which adversely affect the injected fuel quantity and thus the emission behavior of the internal combustion engine to adapt.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass bei sich änderndem Hubanschlag einer Düsennadel eines hier betroffenen Einspritzventils bzw. Injektors auch der Weg verändert, den die Düsennadel bis zum Erreichen des Hubanschlags zurücklegen muss. Als Folge ändert sich die für das Erreichen des Hubanschlags erforderliche elektrische Ladungsmenge bzw. elektrische Ladung des Aktors.The invention is based on the idea that, when the stroke stop of a nozzle needle of an injection valve or injector concerned changes, the path that the nozzle needle has to travel until it reaches the stroke stop is also changed. As a result, the amount of electric charge required for reaching the stroke stop or electric charge of the actuator changes.

Um die genannte Änderung des Hubanschlags auszugleichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Höhe der elektrischen Ladung des Aktors beim Öffnen der Düse, d.h. die beim Laden des Aktors jeweils angewendete Ladungsmenge, nur durch Anpassen der Ladedauer zu verändern. Dabei wird die Ladungsmenge beim Laden und Entladen des Aktors so dosiert, dass die Einspritzdauer und damit auch die eingespritzte Kraftstoffmenge bei einem Vollhub der Düsennadel unabhängig vom sich ändernden Hubanschlag sind. Insbesondere bleibt die Höhe des Ladestroms selbst unverändert, um den Öffnungszeitpunkt der Düse und die Geschwindigkeit der Düsennadel beim Öffnen möglichst unbeeinflusst zu lassen. Gleichzeitig wird dadurch sichergestellt, dass der Hubanschlag bei Vollhub der Düsennadel stets mit minimalem Energie- bzw. Kraftaufwand sicher erreicht wird.In order to compensate for the mentioned change in the stroke stop, it is proposed according to the invention that the magnitude of the electrical charge of the actuator upon opening of the nozzle, i. to change the amount of charge applied when loading the actuator, only by adjusting the charging time. In this case, the charge amount during loading and unloading of the actuator is metered so that the injection duration and thus the injected fuel quantity at a full stroke of the nozzle needle are independent of the changing stroke stop. In particular, the height of the charging current itself remains unchanged in order to leave the opening time of the nozzle and the speed of the nozzle needle as open as possible uninfluenced. At the same time, this ensures that the stroke stop is always safely achieved with full stroke of the nozzle needle with minimal energy or effort.

Der Schließvorgang der Düse erfolgt erfindungsgemäß in der Weise, dass der Zeitpunkt des Entladeendes vom entsprechenden Reglereingriff beim Öffnen der Düse unbeeinflusst bleibt. Dazu wird die Entladedauer im gleichen Verhältnis verändert wie die Ladedauer. Insbesondere bleibt dadurch die Höhe des Entladestroms unverändert. Der Schließzeitpunkt der Düse wird abhängig vom Zeitpunkt des Entladeendes eingestellt. Um auch das Entladeende unbeeinflusst zu lassen, wird der Entladebeginn um die Zeitdauer der Änderung der Entladedauer ebenfalls nach früh oder ggf. nach spät verschoben.The closing operation of the nozzle according to the invention is carried out in such a way that the time of the discharge end of the corresponding controller intervention when opening the nozzle is unaffected. For this purpose, the discharge duration is changed in the same ratio as the charging time. In particular, this leaves the height of the discharge current unchanged. The closing time of the nozzle is set depending on the time of discharge. In order to also leave the unloading end unaffected, the unloading start is also postponed to the early or possibly late by the duration of the change in the discharge duration.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird demnach der maximale Hub des Aktors bei sich ändernder maximaler Wegstrecke der Düsennadel so angepasst, dass jeweils der Ladebeginn und das Entladeende unbeeinflusst bleiben, wodurch auch der Einspritzbeginn und das Einspritzende unbeeinflusst bleiben und damit auch die Einspritzdauer und die Einspritzmenge.With the method according to the invention, therefore, the maximum stroke of the actuator with changing maximum travel of the nozzle needle is adjusted so that each of the charging start and the discharge remain unaffected, whereby the start of injection and the end of injection remain unaffected and thus the injection duration and the injection quantity.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere in der Weise implementiert werden, dass Ansteuerflanken für das Entladen des Aktors gegenüber entsprechenden Ansteuerflanken für das Laden des Aktors zeitlich invers gegeneinander verschoben werden. Eine solche Ansteuerung eines Aktors lässt sich technisch relativ einfach und daher auch kostengünstig realisieren.In particular, the method according to the invention can be implemented in such a way that actuation edges for discharging the actuator are shifted in time relative to one another with respect to corresponding actuation edges for the loading of the actuator. Such an activation of an actuator can be technically relatively simple and therefore cost-effective implement.

Ferner kann vorgesehen sein, dass eine genannte Anpassung an einen veränderlichen Hubanschlag nur in Abhängigkeit von einem charakteristischen Merkmal des Spannungsverlaufs des Aktors durchgeführt wird. Als charakteristisches Merkmal kann eine im Wesentlichen mit dem Ladeende auftretende Absenkung des Spannungsverlaufs des Aktors zugrunde gelegt werden. Bevorzugt kann durch Auswerten einer genannten Absenkung des Spannungsverlaufs entschieden werden, ob eine Anpassung der Ansteuerung des Aktors aufgrund eines geänderten Hubanschlags überhaupt erforderlich ist oder nicht. Dadurch lassen sich unnötige Anpassungen wirksam vermeiden. Bei der genannten Absenkung des Spannungsverlaufs des Aktors handelt es sich bevorzugt um ein lokales Spannungsminimum.Furthermore, it can be provided that a said adaptation to a variable stroke stop is only carried out as a function of a characteristic feature of the voltage curve of the actuator. As a characteristic feature, a reduction of the voltage curve of the actuator occurring substantially with the end of the charge can be taken as the basis. Preferably, it can be decided by evaluating a reduction in the voltage curve mentioned whether an adjustment of the activation of the actuator due to a changed stroke stop is at all necessary or not. This effectively avoids unnecessary adjustments. The mentioned lowering of the voltage curve of the actuator is preferably a local voltage minimum.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann schließlich in der Weise technisch relativ einfach und damit kostengünstig implementiert werden, dass zur Anpassung der Ansteuerung des Aktors aufgrund eines geänderten Hubanschlags die Ladedauer des Aktors in der Weise verändert wird, dass der Zeitpunkt der Ansteuerung des Ladeendes des Aktors entweder nach früh oder nach spät verschoben wird, wobei die Entladedauer im im Wesentlichen gleichen Verhältnis wie die Ladedauer dadurch verkürzt oder verlängert wird, dass der Entladebeginn der Änderung der Entladedauer entweder entsprechend später oder entsprechend früher angesteuert wird.Finally, the method according to the invention can be implemented in a technically relatively simple and hence cost-effective manner in order to adapt the actuation of the actuator due to a changed stroke stop so that the charging time of the actuator is changed in such a way that the time of activation of the charging end of the actuator either early or delayed, wherein the discharge duration is shortened or lengthened in substantially the same ratio as the charging time, that the Entladebeginn the change in the discharge time is driven either later or accordingly earlier.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit relativ geringfügigen Modifikationen bei der Ansteuerung eines hier betroffenen Einspritzventils implementiert werden, wobei insbesondere unerwünschte Rückwirkungen auf die Einspritzmenge und die Einspritzrate minimiert bzw. vermieden werden können.The inventive method can be implemented with relatively minor modifications in the control of an injection valve affected here, in particular undesirable effects on the injection quantity and the injection rate can be minimized or avoided.

Die Erfindung kann insbesondere zur Regelung des Nadelhubs in einem Kraftstoffeinspritzsystem mit genannten Piezo-Direktschaltern zur Anwendung kommen. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren auch bei anderen Einspritzsystemen, bei denen genannte Einspritzungen von fluiden Stoffen mittels direkt geschalteter Einspritzventile durchgeführt werden, z.B. im Bereich der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) zur Reduktion von Stickoxiden im Abgas von Brennkraftmaschinen oder von Kraftwerken, oder bei der Einspritzung von chemischen Stoffen in der chemischen Verfahrenstechnik, entsprechend angewendet werden. Die Erfindung ermöglicht zudem eine Überwachung von Injektoren, z.B. zur Erfüllung von Vorgaben der Emissions-Gesetzgebung.The invention can be used in particular for controlling the needle stroke in a fuel injection system with said piezo direct switches. In addition, that can Method proposed according to the invention also in other injection systems, in which said injections of fluid materials are carried out by means of direct injection valves, for example in the field of selective catalytic reduction (SCR) for the reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas of internal combustion engines or power plants, or in the injection of chemical Substances in chemical engineering, to be applied accordingly. The invention also makes it possible to monitor injectors, for example to fulfill emission legislation requirements.

Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne an diesem bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist der maschinenlesbare Datenträger vorgesehen, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf ein elektronisches Steuergerät wird das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um ein hier betroffenes Einspritzventil mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusteuern.The computer program according to the invention is set up to carry out each step of the method, in particular if it runs on a computing device or a control device. It allows the implementation of the method according to the invention on an electronic control unit, without having to make structural changes to this. For this purpose, the machine-readable data carrier is provided on which the computer program according to the invention is stored. By applying the computer program according to the invention to an electronic control unit, the electronic control unit according to the invention is obtained, which is set up to control an injection valve affected here by means of the method according to the invention.

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 jeweiligen 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 schematische Ansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffeinspritzsystems, umfassend ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor und ein Steuergerät. 1 shows a schematic view of a known from the prior art fuel injection system, comprising a fuel injection valve with a piezoelectric actuator and a control unit.

2a–d zeigen exemplarische zeitliche Verläufe von Injektor-Betriebsgrößen, zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 2a -D show exemplary time profiles of injector operating variables to explain the method according to the invention.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Ablaufdiagramms. 3 shows an embodiment of the method according to the invention with reference to a flow chart.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

In 1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil 10 für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine dargestellt, das mit einem piezoelektrischen Aktor 12 versehen ist. Das Kraftstoffeinspritzventil 10 wird auch als Injektor bezeichnet und dient zur Einspritzung von Kraftstoff 11, beispielsweise Benzin oder Diesel, in ein Saugrohr und/oder direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine. Der piezoelektrische Aktor 12 wird, wie in 1 durch den Pfeil 25 angedeutet, von einem Steuergerät 20 angesteuert.In 1 is a fuel injection valve 10 for a fuel injection system of an internal combustion engine, which is provided with a piezoelectric actuator 12 is provided. The fuel injector 10 It is also called an injector and is used to inject fuel 11 , For example, gasoline or diesel, in an intake manifold and / or directly into a combustion chamber of the internal combustion engine. The piezoelectric actuator 12 will, as in 1 through the arrow 25 indicated by a control unit 20 driven.

Weiterhin weist das Kraftstoffeinspritzventil 10 ein Düsenelement mit einer Düsennadel 13 auf, die auf einem Ventilsitz 14 bzw. 21 im Inneren des Gehäuses des Kraftstoffeinspritzventils 10 aufsitzen kann. Der Ventilsitz 14 umgibt eine Düsenöffnung 15. Es versteht sich, dass das Einspritzventil 10 auch mehr als die eine dargestellte Düsenöffnung 15 aufweisen kann. Außerdem können die Düsenöffnungen auch an den Seitenwänden des Gehäuses des Ventils 10 ausgebildet sein.Furthermore, the fuel injection valve 10 a nozzle element with a nozzle needle 13 on that on a valve seat 14 respectively. 21 inside the housing of the fuel injection valve 10 can sit up. The valve seat 14 surrounds a nozzle opening 15 , It is understood that the injection valve 10 also more than the one illustrated nozzle opening 15 can have. In addition, the nozzle openings also on the side walls of the housing of the valve 10 be educated.

Ist die Düsennadel 13 von dem Ventilsitz 14 abgehoben, kann Kraftstoff 11 durch die Düsenöffnung 15 fließen, das Kraftstoffeinspritzventil 10 ist also geöffnet und es wird Kraftstoff 11 eingespritzt. Dieser Zustand ist in der 1 dargestellt. Sitzt die Ventilnadel 13 auf dem Ventilsitz 14 auf, ist die Düsenöffnung 15 verschlossen und es wird kein Kraftstoff 11 eingespritzt, das Kraftstoffeinspritzventil 10 ist also geschlossen. Im geschlossenen Zustand des Einspritzventils 10 bildet der Ventilsitz 14 einen Hubanschlag für die Düsennadel 13. Ein Hubanschlag für die Düsennadel 13 im geöffneten Zustand ist in 1 mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet.Is the nozzle needle 13 from the valve seat 14 lifted off, can fuel 11 through the nozzle opening 15 flow, the fuel injector 10 So it's open and it's going to be fuel 11 injected. This condition is in the 1 shown. Sits the valve needle 13 on the valve seat 14 on, is the nozzle opening 15 closed and there is no fuel 11 injected, the fuel injector 10 is closed. In the closed state of the injector 10 forms the valve seat 14 a stroke stop for the nozzle needle 13 , A stroke stop for the nozzle needle 13 in the open state is in 1 with the reference number 21 designated.

Der Übergang von dem geschlossenen in den geöffneten Zustand wird mithilfe des piezoelektrischen Aktors 12 bewirkt. Hierzu wird eine nachfolgend auch als Ansteuerspannung U bezeichnete elektrische Spannung an den Aktor 12 angelegt, die eine Längenänderung eines in dem Aktor 12 angeordneten Piezostapels hervorruft, welche ihrerseits zum Öffnen bzw. Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 10 ausgenutzt wird. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Piezoaktor 12 bei durch die Düsennadel 13 verschlossener Düsenöffnung 15 elektrisch aufgeladen, d.h. der Aktor 12 ist gedehnt, wenn der Injektor 10 geschlossen ist. Durch Entladen des Piezostapels in dem Aktor 12 verringert sich dessen Längsausdehnung und die Düsennadel 13 hebt sich vom Ventilsitz 14 ab.The transition from the closed to the open state is by means of the piezoelectric actuator 12 causes. For this purpose, a voltage also referred to below as drive voltage U is applied to the actuator 12 created, which is a change in length of one in the actuator 12 arranged piezo stack causes, which in turn to open or close the fuel injection valve 10 is exploited. At the in 1 illustrated embodiment is the piezoelectric actuator 12 through the nozzle needle 13 closed nozzle opening 15 electrically charged, ie the actuator 12 is stretched when the injector 10 closed is. By discharging the piezo stack in the actuator 12 reduces its longitudinal extent and the nozzle needle 13 rises from the valve seat 14 from.

Das Kraftstoffeinspritzventil 10 weist ferner ein hydraulisches Koppelelement auf. Dieses umfasst innerhalb des Kraftstoffeinspritzventils 10 ein Kopplergehäuse 16, in dem zwei Kolben 17, 18 geführt sind. Der Kolben 17 ist mit dem Aktor 12 und der Kolben 18 ist mit der Düsennadel 13 verbunden. Zwischen den beiden Kolben 17, 18 ist ein Volumen 19 eingeschlossen, das die Übertragung der von dem Aktor 12 ausgeübten Kraft auf die Ventilnadel 13 bewerkstelligt.The fuel injector 10 also has a hydraulic coupling element. This includes within the fuel injector 10 a coupler housing 16 in which two pistons 17 . 18 are guided. The piston 17 is with the actor 12 and The piston 18 is with the nozzle needle 13 connected. Between the two pistons 17 . 18 is a volume 19 included, which is the transfer of the actor 12 applied force on the valve needle 13 accomplished.

Der Piezoaktor 12 ist direkt oberhalb der Düsennadel 13 angeordnet und kann vollständig von unter Druck stehendem Kraftstoff 11 umgeben sein. Eine Beschichtung kann den Aktor 12 dabei vor dem Kraftstoff 11 schützen und eine elektrische Isolierung sicherstellen. Das Koppelelement ist von dem Kraftstoff 11 umgeben, und das Volumen 19 ist ebenfalls mit Kraftstoff gefüllt. Über die Führungsspalte zwischen den beiden Kolben 17, 18 und dem Kopplergehäuse 16 kann sich das Volumen 19 über einen längeren Zeitraum hinweg an die jeweils vorhandene Länge des Aktors 12 anpassen. Bei kurzzeitigen Änderungen der Länge des Aktors 12 bleibt das Volumen 19 jedoch nahezu unverändert und die Änderung der Länge des Aktors 12 wird direkt auf die Düsennadel 13 übertragen und in eine entsprechende Bewegung umgesetzt. Eine Längenänderung des Piezoaktors 12 wirkt sich über das Koppelelement also direkt in einer Bewegung der Düsennadel 13 aus.The piezo actuator 12 is directly above the nozzle needle 13 arranged and can be completely pressurized fuel 11 be surrounded. A coating can be the actuator 12 in front of the fuel 11 protect and ensure electrical insulation. The coupling element is of the fuel 11 surrounded, and the volume 19 is also filled with fuel. About the guide gap between the two pistons 17 . 18 and the coupler housing 16 can the volume 19 over a longer period of time to the respective existing length of the actuator 12 to adjust. For short-term changes in the length of the actuator 12 the volume stays 19 however, almost unchanged and the change in the length of the actuator 12 gets directly to the nozzle needle 13 transferred and converted into a corresponding movement. A change in length of the piezoelectric actuator 12 affects the coupling element thus directly in a movement of the nozzle needle 13 out.

Das in 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzventil 10 ist Teil eines genannten Kraftstoffeinspritzsystems (Common-Rail-System), das mehrere Einspritzventile 10 umfassen kann, über die Kraftstoff in das Saugrohr oder in die Brennräume einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann. Es kann entweder ein Steuergerät 20 für alle Einspritzventile 10 oder aber ein eigenes Steuergerät 20 für jedes der Kraftstoffeinspritzventile 10 vorgesehen sein. Zusätzlich zu dem Einspritzventil 10 und dem Steuergerät 20 kann das Kraftstoffeinspritzsystem noch weitere Bauteile umfassen, beispielsweise einen Kraftstoffspeicher, insbesondere eine für alle Einspritzventile 10 gemeinsame Hochdruck-Speicherleiste (Common-Rail), welche über eine Hochdruck-Kraftstoffleitung an einen Anschlussstutzen 22 des Kraftstoffeinspritzventils 10 angeschlossen ist.This in 1 illustrated fuel injection valve 10 is part of a named fuel injection system (common rail system), which has several injectors 10 may be injected via the fuel in the intake manifold or in the combustion chambers of an internal combustion engine. It can either be a control unit 20 for all injectors 10 or a separate control unit 20 for each of the fuel injection valves 10 be provided. In addition to the injector 10 and the controller 20 For example, the fuel injection system may comprise further components, for example a fuel reservoir, in particular one for all injection valves 10 common high-pressure storage bar (common rail), which via a high-pressure fuel line to a connecting piece 22 of the fuel injection valve 10 connected.

Bei der Ansteuerung eines hier betroffenen Piezoaktors 12 ergeben sich eine Ladephase und eine Entladephase. Bei einer Ansteuerung eines Teilhubs der Düsennadel eines Injektors wird nicht der volle Aktorhub erreicht. Die Entladephase schließt sich in der Regel direkt an die Ladephase an. Bei einer Ansteuerung eines Vollhubs der Düsennadel eines Injektors ergibt sich jedoch zwischen Ladephase und Entladephase eine Pause. Während der Pause verharrt die Düsennadel 13 am Hubanschlag 21 und der Stromkreis zur Steuerung des Aktors ist geöffnet. Bei geöffnetem Stromkreis kann ein charakteristischer Einbruch der elektrischen Spannung dieses Stromkreises gemessen werden. Der Verlauf der Aktorspannung wird dabei durch die an dem Aktor anliegende Kraft und den Weg der als Folge der Aktorkraft hervorgerufenen Aktorbewegung während der Ansteuerpause bestimmt.When controlling a piezoelectric actuator affected here 12 This results in a charging phase and a discharge phase. When activating a partial lift of the nozzle needle of an injector, the full actuator stroke is not achieved. The unloading phase usually follows directly on to the loading phase. When a full stroke of the nozzle needle of an injector is activated, however, there is a pause between the charging phase and the discharging phase. During the break, the nozzle needle remains 13 at the stroke stop 21 and the circuit for controlling the actuator is open. When the circuit is open, a characteristic break in the electrical voltage of this circuit can be measured. The course of the actuator voltage is determined by the force applied to the actuator and the path of the actuator caused as a result of actuator movement during the drive pause.

Bei Injektoren, die nach dem Prinzip eines Piezo-Direktschalters arbeiten, ist der Aktorhub über eine oben beschriebene steife Schaltkette mit dem Hub der Düsennadel (Nadelhub) gekoppelt. Der Aktor kann daher bei solchen Injektoren sozusagen als Sensor genutzt werden, um aus dem Verlauf der Aktorspannung das Anschlagen der Düsennadel 13 am Hubanschlag 21 zu bestimmen.For injectors that operate on the principle of a piezo direct switch, the Aktorhub is coupled via a rigid switching chain described above with the stroke of the nozzle needle (needle lift). The actuator can therefore be used in such injectors, so to speak, as a sensor to stop the nozzle needle from the course of the actuator voltage 13 at the stroke stop 21 to determine.

Die 2a bis 2d zeigen bei einer Einspritzung eines hier betroffenen Injektors sich beispielhaft ergebende Verläufe des Ansteuerstroms i(t) (2a) und der Ansteuerspannung u(t) (2b) eines in Form eines beschriebenen Piezo-Direktschalters ausgebildeten Piezoaktors sowie des aus der entsprechenden Ansteuerung des Piezoaktors resultierenden Nadelhubs x(t) der Düsennadel (2c) sowie der Einspritzrate dm/dt (t) (2d).The 2a to 2d show in an injection of an injector affected here by way of example resulting courses of the drive current i (t) ( 2a ) and the drive voltage u (t) ( 2 B ) of a piezoelectric actuator designed in the form of a described direct piezoelectric switch and of the needle stroke x (t) of the nozzle needle resulting from the corresponding control of the piezoelectric actuator ( 2c ) as well as the injection rate dm / dt (t) ( 2d ).

Es ist hervorzuheben, dass bei dem in 1 gezeigten Injektortyp die Düse bzw. Düsenöffnung 15 im entladenen Zustand des Aktors 12 geöffnet ist, wohingegen der nachfolgend beschriebene Injektortyp auf einem Wirkprinzip beruht, bei dem die Düse 15 bei entladenem Aktor 12 geschlossen ist, da das nachfolgend beschriebene, zwischen Aktor 12 und Düsennadel 13 angeordnete (in 1 nicht gezeigte) Koppelelement die Wirkrichtung des Aktors 12 umkehrt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch von den genannten Injektoreigenschaften unabhängig und daher auch auf den in 1 gezeigten Injektortyp anwendbar.It should be emphasized that the in 1 injector shown nozzle or nozzle opening 15 in the discharged state of the actuator 12 is open, whereas the type of injector described below is based on an operating principle in which the nozzle 15 with discharged actuator 12 is closed, as described below, between actuator 12 and nozzle needle 13 arranged (in 1 not shown) coupling element the direction of action of the actuator 12 reverses. However, the method according to the invention is independent of the stated injector properties and therefore also on the in 1 shown injector applicable.

Der maximal mögliche Nadelhub wird durch einen in 1 gezeigten mechanischen Hubanschlag begrenzt und ist in den 2a bis 2c für drei unterschiedliche Lagen des Hubanschlags dargestellt, und zwar einen durch die durchgezogene Linie 200 angedeuteten Nominalzustand, einen durch die gestrichelte Linie 205 angedeuteten, gegenüber dem Nominalzustand verringerten Maximalhub sowie einen durch die strichpunktierte Linie 210 angedeuteten, gegenüber dem Nominalzustand vergrößerten Maximalhub. Die sich in den drei Fällen ergebenden Spannungsverläufe u(t) und Nadelhubverläufe x(t) sind in den 2b und 2c durch entsprechende Linien 200‘, 200‘‘, 205‘, 205‘‘ sowie 210‘, 210‘‘ dargestellt. Die genannten drei unterschiedlichen Lagen des Hubanschlags entsprechen den in der 2c gezeigten drei plateauartigen Linien 200‘‘, 205‘‘, 210‘‘.The maximum possible needle stroke is determined by an in 1 limited shown mechanical stroke stop and is in the 2a to 2c represented for three different positions of the stroke stop, one by the solid line 200 indicated nominal state, one by the dashed line 205 indicated, compared to the nominal state reduced maximum stroke and a dash-dotted line 210 indicated, compared to the nominal state enlarged maximum stroke. The voltage curves u (t) and needle lift curves x (t) resulting in the three cases are in the 2 B and 2c through corresponding lines 200 ' . 200 '' . 205 ' . 205 '' such as 210 ' . 210 '' shown. The mentioned three different positions of the stroke stop correspond to those in the 2c shown three plateau-like lines 200 '' . 205 '' . 210 '' ,

Zum Öffnen der Düsenöffnung bzw. Düse wird der Aktor durch einen positiven elektrischen Strom 215 geladen. Danach bleibt die Düse ohne weitere Stromzufuhr geöffnet. Zum Schließen der Düse wird der Aktor durch Beaufschlagung mit einem negativen Strom 220 entladen. Die entsprechenden Ansteuerflanken 206, 211 des negativen Stroms 220 sind, wie durch die beiden Pfeile 212, 213 angedeutet, gegenüber der nominalen Ansteuerflanke 201 erfindungsgemäß zeitlich invers bzw. zeitlich gegeneinander vertauscht verschoben. To open the nozzle opening or nozzle of the actuator by a positive electric current 215 loaded. Thereafter, the nozzle remains open without further power. To close the nozzle of the actuator by applying a negative electricity 220 discharged. The corresponding drive edges 206 . 211 the negative current 220 are, as by the two arrows 212 . 213 indicated, with respect to the nominal drive edge 201 According to the invention temporally shifted inversely or temporally mutually displaced.

Mögliche Ursachen für den gezeigten unterschiedlichen maximalen Nadelhub sind äußere Einflüsse wie z.B. eingangs beschriebene, temperaturbedingte und/oder druckbedingte unterschiedliche Längenänderungen von Düsenkörper und Düsennadel.Possible causes for the shown different maximum needle stroke are external influences such as e.g. initially described, temperature-related and / or pressure-induced different changes in length of the nozzle body and nozzle needle.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene, in 3 illustrierte Regelverfahren wird bevorzugt auf den Ansteuerstrom i(t) eines betreffenden Piezoaktors (2a) angewandt. Dabei wird der Piezoaktor zunächst mit einem in 2a gezeigten, im Wesentlichen rechteckförmigen positiven Strompuls 215 beaufschlagt bzw. angesteuert 300. Der genannte Hubanschlag kann dabei von der Düsennadel jeweils mit der minimal erforderlichen elektrischen Ladungsmenge sicher erreicht werden, wobei ein Erreichen des Hubanschlags im sich ergebenden und erfassten 305 Spannungsverlauf u(t) des Piezoaktors (2b) anhand von charakteristischen Merkmalen erkennbar ist. Bei einem solchen Merkmal handelt es sich bevorzugt um ein lokales Minimum 225 des elektrischen Spannungsverlaufs u(t), welches sich infolge der genannten Spannungsabsenkung kurz nach dem Ladeende einstellt und welches insbesondere zum Zeitpunkt des Anschlagens der Düsennadel an dem Hubanschlag auftritt. Typischerweise ergibt sich im Anschluss an dieses Spannungsminimum ein im Wesentlichen konstanter Spannungswert 230, der gegebenenfalls durch eine in der 2b nicht dargestellte hochfrequente Schwingung überlagert sein kann.The inventively proposed in 3 illustrated control method is preferred to the drive current i (t) of a respective piezoelectric actuator ( 2a ) applied. The piezoelectric actuator is first with a in 2a shown, substantially rectangular positive current pulse 215 acted or controlled 300 , The mentioned stroke stop can be safely reached by the nozzle needle in each case with the minimum required amount of electric charge, with reaching the stroke stop in the resulting and detected 305 Voltage curve u (t) of the piezoelectric actuator ( 2 B ) is recognizable on the basis of characteristic features. Such a feature is preferably a local minimum 225 of the electrical voltage curve u (t), which occurs as a result of said voltage drop shortly after the end of charge and which occurs in particular at the time of striking the nozzle needle to the stroke stop. Typically, an essentially constant voltage value results after this minimum voltage 230 , which may be replaced by one in the 2 B not shown high-frequency vibration can be superimposed.

Auch typisch ist eine nachfolgende Verringerung der Spannung u(t) gegenüber dem Maximalwert 235, welche zum Zeitpunkt des Ladeendes auftritt. Die erfindungsgemäße Auswertung bzw. Bewertung dieses Spannungsrückgangs 240 erfolgt bevorzugt durch ein Vergleichen 310 mit dem zum Zeitpunkt des genannten Spannungsminimums 225 vorliegenden Spannungswert. Das Ergebnis dieses Vergleichs ist, dass aufgrund eines geänderten Hubanschlags eine Ansteuerkorrektur erforderlich ist oder nicht. Falls nicht, wird wieder an den Anfang der in 3 gezeigten Routine gesprungen. Andernfalls wird eine nachfolgend beschriebene Korrektur gemäß den Schritten 315, 320 durchgeführt und nach dem Abschluss der Korrektur wieder an den Anfang der Routine zurückgesprungen, um die Schritte 300 bis 320 erneut auszuführen. Alternativ kann auch ein Vergleich mit dem Spannungswert in der genannten Konstantphase nach dem Spannungsminimum erfolgen.Also typical is a subsequent reduction of the voltage u (t) from the maximum value 235 which occurs at the time of loading end. The evaluation or evaluation according to the invention of this voltage decrease 240 is preferably done by comparing 310 with the time of said voltage minimum 225 present voltage value. The result of this comparison is that due to a changed stroke stop a drive correction is required or not. If not, will be back to the beginning of in 3 jumped routine shown. Otherwise, a correction described below according to the steps 315 . 320 performed and returned to the beginning of the routine after completing the correction back to the steps 300 to 320 to execute again. Alternatively, a comparison with the voltage value in the named constant phase can also take place after the voltage minimum.

Zur erfindungsgemäßen Korrektur eines vergrößerten maximalen Nadelhubs wird die Ladedauer des Aktors mittels einer geeigneten Regelung dadurch verlängert, dass entsprechend dem Ergebnis des genannten Vergleichs 310 gemäß 2a der Zeitpunkt der Ansteuerung des Ladeendes 200 des Aktors entweder nach früh 205 oder nach spät 210 verschoben wird 315, wobei gleichzeitig die Entladedauer im gleichen Verhältnis wie die Ladedauer dadurch verkürzt oder verlängert wird, dass gemäß 2a der Entladebeginn 201 der Änderung der Entladedauer gemäß den Pfeilen 213, 212 entweder entsprechend später 211 oder entsprechend früher 206 angesteuert wird 320. Bei verringertem maximalem Nadelhub werden die Ladedauer und die Entladedauer bevorzugt mittels einer genannten Regelung im gleichen Verhältnis verringert. Der Entladebeginn wird dabei um die genannte Änderung der Entladedauer entsprechend später angesteuert bzw. nach spät verschoben.For the inventive correction of an increased maximum needle stroke, the charging time of the actuator is extended by means of a suitable control that corresponding to the result of said comparison 310 according to 2a the time of the control of the end of charging 200 the actor either early 205 or late 210 is moved 315 in which, at the same time, the discharge duration is shortened or lengthened by the same ratio as the charging time, according to 2a the unloading start 201 the change of the discharge duration according to the arrows 213 . 212 either later 211 or earlier 206 is controlled 320 , With a reduced maximum needle stroke, the charging duration and the discharge duration are preferably reduced in the same ratio by means of a specified regulation. The Entladebeginn is driven by the said change in the discharge duration later accordingly or postponed.

Ein Zahlenbeispiel soll dies verdeutlichen. Vergrößert sich der maximale Nadelhub, werden die Ladedauer und die Entladedauer z.B. um 5% verlängert. Verlängert sich dabei die Entladedauer z.B. um 10 µs, dann wird der Entladebeginn entsprechend um 10 µs nach früh verschoben.A numerical example should clarify this. If the maximum needle stroke increases, the charging time and the discharge duration are increased, e.g. extended by 5%. In this case, the discharge duration lengthens, e.g. by 10 μs, then the discharge start is shifted accordingly by 10 microseconds to early.

Insbesondere werden die Zeitpunkte des Ladebeginns und des Entladeendes durch die genannten Korrektureingriffe nicht beeinflusst. Während der Öffnungs- und Schließbewegung der Düsennadel bleiben zudem der Stromverlauf und der Spannungsverlauf unverändert. Daher bleibt während dieser Betriebsphase auch der Nadelhubverlauf x(t) (2c) unverändert bzw. unbeeinflusst von der Änderung des maximalen Nadelhubs sowie der beschriebenen, dadurch erforderlichen Korrektureingriffe.In particular, the times of charging start and discharge end are not affected by the said correction interventions. In addition, during the opening and closing movement of the nozzle needle, the course of the current and the voltage course remain unchanged. Therefore, during this phase of operation also the Nadelhubverlauf x (t) ( 2c ) unchanged or unaffected by the change in the maximum needle stroke and the described, thus required corrective interventions.

Da somit das Öffnen und das Schließen der Düse von der Änderung des maximalen Nadelhubs sowie den Korrektureingriffen ebenfalls unbeeinflusst bleiben, ergibt sich auch eine unveränderte Einspritzrate. Sind nun sowohl die Einspritzdauer als auch die Einspritzrate bei geöffneter Düse unabhängig von den genannten ungewollten Änderungen des maximalen Nadelhubs, wird insbesondere die gewünschte Kraftstoffmenge in den jeweiligen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Die genannte Unabhängigkeit der Einspritzrate dm/dt von der in 2c gezeigten Änderung des maximalen Nadelhubs 200‘‘, 205‘‘, 210‘‘ ergibt sich aus der in 2d gezeigten einzigen Linie 245. Das beschriebene Verfahren eignet sich somit zum Regeln der erforderlichen Ladungsmenge ohne den genannten unerwünschten Einfluss auf die Einspritzmenge.Thus, since the opening and closing of the nozzle remain unaffected by the change in the maximum needle stroke and the correction interventions also results in an unchanged injection rate. If both the injection duration and the injection rate with the nozzle open are independent of the unwanted changes in the maximum needle stroke, in particular the desired amount of fuel is injected into the respective combustion chamber of the internal combustion engine. The stated independence of the injection rate dm / dt from the in 2c shown change in the maximum needle stroke 200 '' . 205 '' . 210 '' results from the in 2d shown single line 245 , The method described is thus suitable for regulating the required amount of charge without the aforementioned undesired influence on the injection quantity.

Es ist anzumerken, dass die Anwendung des beschriebenen Verfahrens besonders effizient erfolgen kann, wenn der Nadelhub bereits bei der Konstruktion eines hier betroffenen Injektors so ausgelegt wird, dass auch ein sich im Betrieb einstellender minimaler Nadelhub ausreicht, um die Kraftstoffzufuhr zu den Spritzlöchern der Düse nahezu vollständig zu entdrosseln bzw. zu maximieren. Denn unter dieser Voraussetzung wird die Größe der Einspritzrate bei geöffneter Düse von einem sich ändernden maximalen Nadelhub besonders wenig beeinflusst.It should be noted that the application of the described method can be carried out particularly efficiently when the needle stroke already in the Design of an injector affected here is designed so that even a set in operation minimal needle stroke is sufficient to almost completely throttle or maximize the fuel supply to the spray holes of the nozzle. Because under this condition, the size of the injection rate with the nozzle open is particularly little affected by a changing maximum needle stroke.

Das beschriebene Verfahren kann in Form eines Steuerprogramms für ein elektronisches Steuergerät zur Steuerung einer Brennkraftmaschine oder in Form einer oder mehrerer entsprechender elektronischer Steuereinheiten (ECUs) realisiert werden.The method described can be implemented in the form of a control program for an electronic control unit for controlling an internal combustion engine or in the form of one or more corresponding electronic control units (ECUs).

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 102006059070 A1 [0003] DE 102006059070 A1 [0003]
• DE 102007059117 A1 [0009] DE 102007059117 A1 [0009]

Claims (12)

Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils (10), insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei das Einspritzventil mittels eines Aktors (12) betätigt wird, wobei das Einspritzventil (10) ein eine Düsenöffnung (15) aufweisendes Düsenelement mit einer bewegbaren Düsennadel (13) zum selektiven Schließen und Öffnen der Düsenöffnung (15) aufweist, wobei die Düsennadel (13) von dem Aktor (12) über ein zwischengeschaltetes Koppelelement (16, 17, 18, 19) bewegt wird, und wobei ein veränderlicher Hubanschlag (14, 21) vorgesehen ist, an dem die Düsennadel (13) in ihrer vollständig geöffneten und/oder in ihrer vollständig geschlossenen Stellung anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anpassung der Ansteuerung des Aktors (12) an den veränderlichen Hubanschlag (14, 21) dadurch erfolgt, dass die Höhe der beim Laden und Entladen des Aktors (12) jeweils angewendeten elektrischen Ladungsmenge nur durch Anpassen der Ladedauer verändert wird (315, 320).Method for operating an injection valve ( 10 ), in particular a fuel injection valve of an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein the injection valve by means of an actuator ( 12 ) is actuated, wherein the injection valve ( 10 ) a nozzle opening ( 15 ) having nozzle member with a movable nozzle needle ( 13 ) for selectively closing and opening the nozzle opening ( 15 ), wherein the nozzle needle ( 13 ) of the actuator ( 12 ) via an intermediate coupling element ( 16 . 17 . 18 . 19 ) is moved, and wherein a variable stroke stop ( 14 . 21 ) is provided, on which the nozzle needle ( 13 ) in its fully open and / or in its fully closed position, characterized in that an adaptation of the control of the actuator ( 12 ) to the variable stroke stop ( 14 . 21 ) takes place in that the height of the loading and unloading of the actuator ( 12 ) each amount of electric charge applied is changed only by adjusting the charging time ( 315 . 320 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladedauer des Aktors (12) im Wesentlichen im gleichen Verhältnis wie die Ladedauer verändert wird.Method according to Claim 1, characterized in that the discharge duration of the actuator ( 12 ) is changed substantially in the same proportion as the charging time. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Entladebeginn um die Zeitdauer der Änderung der Entladedauer entsprechend verschoben wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the Entladebeginn is shifted by the time duration of the change in the discharge duration accordingly. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Ansteuerflanken (206, 211) für das Entladen des Aktors (12) gegenüber entsprechenden Ansteuerflanken (205, 210) für das Laden des Aktors (12) zeitlich invers gegeneinander verschoben werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that driving edges ( 206 . 211 ) for unloading the actuator ( 12 ) with respect to corresponding drive edges ( 205 . 210 ) for loading the actuator ( 12 ) are shifted in time against each other. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anpassung an den veränderlichen Hubanschlag (14, 21) abhängig von einem charakteristischen Merkmal des Spannungsverlaufs des Aktors (12) durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an adaptation to the variable stroke stop ( 14 . 21 ) depending on a characteristic feature of the voltage curve of the actuator ( 12 ) is carried out. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das charakteristische Merkmal eine im Wesentlichen mit dem Ladeende auftretende Absenkung des Spannungsverlaufs des Aktors (12) darstellt.A method according to claim 5, characterized in that the characteristic feature is a substantially occurring with the end of the load lowering the voltage curve of the actuator ( 12 ). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wesentlichen mit dem Ladeende auftretende Absenkung des Spannungsverlaufs des Aktors (12) ein lokales Minimum (225) darstellt.Method according to Claim 6, characterized in that the lowering of the voltage curve of the actuator , which occurs essentially at the end of the charge, is ( 12 ) a local minimum ( 225 ). Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch Auswerten der genannten Absenkung des Spannungsverlaufs entschieden wird, ob eine Anpassung der Ansteuerung des Aktors (12) aufgrund eines geänderten Hubanschlags (14, 21) erforderlich ist oder nicht.A method according to claim 6 or 7, characterized in that it is decided by evaluating said lowering of the voltage curve, whether an adjustment of the control of the actuator ( 12 ) due to a changed stroke stop ( 14 . 21 ) is required or not. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung der Ansteuerung des Aktors (12) aufgrund eines geänderten Hubanschlags (14, 21) die Ladedauer des Aktors (12) in der Weise verändert wird, dass der Zeitpunkt der Ansteuerung des Ladeendes (200) des Aktors (12) entweder nach früh (205) oder nach spät (210) verschoben wird (315), wobei die Entladedauer im im Wesentlichen gleichen Verhältnis wie die Ladedauer dadurch verkürzt oder verlängert wird, dass der Entladebeginn (201) der Änderung der Entladedauer entweder entsprechend später (211) oder entsprechend früher (206) angesteuert wird (320).Method according to one of the preceding claims, characterized in that for adapting the activation of the actuator ( 12 ) due to a changed stroke stop ( 14 . 21 ) the charging time of the actuator ( 12 ) is changed in such a way that the timing of the control of the charging end ( 200 ) of the actuator ( 12 ) either early ( 205 ) or late ( 210 ) is moved ( 315 ), in which the discharge duration is shortened or lengthened in substantially the same ratio as the charging duration, in that the discharge start ( 201 ) the change in the discharge duration either according to later ( 211 ) or earlier ( 206 ) ( 320 ). Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.A computer program arranged to perform each step of a method according to any one of claims 1 to 9. Maschinenlesbarer Datenträger, auf welchem ein Computerprogramm gemäß Anspruch 10 gespeichert ist.Machine-readable data carrier on which a computer program according to claim 10 is stored. Elektronisches Steuergerät (20), welches eingerichtet ist, ein Einspritzventil, insbesondere ein Kraftstoffeinspritzventil einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 zu steuern.Electronic control unit ( 20 ), which is set up to control an injection valve, in particular a fuel injection valve of an internal combustion engine of a motor vehicle, by means of a method according to one of claims 1 to 9.

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