WO2009071393A1 - Method for operating a piezoelectric actuator - Google Patents

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WO2009071393A1
WO2009071393A1 PCT/EP2008/064643 EP2008064643W WO2009071393A1 WO 2009071393 A1 WO2009071393 A1 WO 2009071393A1 EP 2008064643 W EP2008064643 W EP 2008064643W WO 2009071393 A1 WO2009071393 A1 WO 2009071393A1
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WO
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actuator
control
ichmax
capacity
integral
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PCT/EP2008/064643
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Inventor
Andreas Huber
Jens-Holger Barth
Martin Wiedmann
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a piezoelectric actuator, in particular a fuel injection valve of an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein at least depending on an electrical capacitance of the actuator and at least one setpoint for the operation of the actuator, in particular a desired voltage and / or a desired charging time a control variable for acting on the actuator is determined.
  • the invention further relates to a control device and a computer program for a control device.
  • the method according to the invention thus advantageously also permits changes in the operating temperature of the actuator or the influence of specimen scatters on the actual capacity of the actuator during its operation to take into account.
  • the control quality of control circuits used for the control of the actuator is improved, and thus achieved a faster adjustment than in the conventional method even under such operating conditions that differ from the defined operating temperature.
  • a particularly efficient determination of the drive quantity is given in an advantageous variant of the operating method according to the invention in that the drive quantity is determined by means of a functional block representing the electrical capacitance of the actuator at a reference temperature as a function of the at least one setpoint.
  • the functional block representing the capacity of the actuator at the reference temperature can be used for all control device variants and all piezoelectric actuators to be used. If the current operating temperature of the piezoelectric actuator corresponds to the underlying reference temperature, this variant of the invention already provides a relatively precise determination of the control variable and rapid control of the control variable.
  • the actuation variable is modified with a correction variable, in particular added and / or multiplied, the correction variable being the temperature dependence of the capacitance of the actuator and / or the specimen scattering considered.
  • the above-described structure is very advantageously also usable, in which a functional block is used which represents the electrical capacitance of the actuator at a reference temperature.
  • Actuator capacity affecting copy tolerances are determined, and corresponding information about the item scatters are stored non-volatile to be available for future control or regulatory operations.
  • the specimen scattering of the piezoelectric actuators with regard to their actuator capacity can for example already be determined during manufacture of a corresponding fuel injection valve and stored in the form of a trimming value in a non-volatile memory such as an EEPROM for later use.
  • the adjustment value can be calculated analogously to the correction variable representing the temperature dependence of the capacity of the actuator with the control variable determined according to the invention, for example by multiplication or addition. Likewise it is conceivable, a single
  • Determine corrective variable on the one hand takes into account the temperature dependence of the capacitance of the piezoelectric actuator and its specimen scattering and possibly other influences.
  • Operation method is provided that the target voltage is compared with an actual voltage to determine a control difference, and that the control difference is taken into account in the determination of the control variable.
  • the control difference is fed to a control element having at least one integral component, for example a PI (proportional / integral) controller, and that the integral component of the control element is initialized with a previously stored integral component value, preferably such an integral component value, which in a previous operating cycle has been determined.
  • PI proportional / integral
  • this variant of the invention has the advantage that based on a previously determined Integralanteilwert, with the particular temperature dependence or specimen scattering of the actually used piezoelectric actuator corresponds, such an initialization of the controller is possible, which leads to a relatively fast Einregelvorgang.
  • the integral fraction value u.a Corresponding to the current temperature of the actuator, it is expedient to normalize it to a reference temperature before storage for a future initialization of the controller, so that the stored integral integral value converted later at a different actuator temperature in a simple manner from the reference temperature to the then present actuator temperature can be.
  • the computer program may be stored, for example, on an electronic storage medium, wherein the storage medium in turn may be contained for example in the control unit.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of an exemplary embodiment of a
  • FIG. 2 shows a functional diagram of an embodiment of the operating method according to the invention
  • FIG. 3 shows a functional diagram of a further embodiment of the operating method according to the invention.
  • Figures 4a and 4b are functional diagrams of a third embodiment of the operating method according to the invention.
  • FIG. 1 shows an injection valve, designed as a fuel injection valve 10, of an internal combustion engine of a motor vehicle, which is provided with a piezoelectric actuator 12.
  • the piezoelectric actuator 12 is driven by a control device 20 as indicated in FIG. 1 by the arrow.
  • the fuel injection valve 10 has a valve needle 13, which can sit on a valve seat 14 a in the interior of the housing of the fuel injection valve 10.
  • FIG. A fully opened state of the fuel injection valve 10 is characterized in that the valve needle 13 is arranged on a needle stroke stop arranged in the region 14b and not shown, which prevents further movement of the valve needle 13 away from its valve seat 14a, ie towards the actuator 12 , If the valve needle 13 is seated on the valve seat 14a, the fuel injection valve 10 is closed. That is, the entire, in the figure of Figure 1 vertically extending, stroke, the valve needle 13 can cover is limited on the one hand by the valve seat 14a (closed position) and on the other hand by the Nadelhubanschlag in the area 14b (open position).
  • the transition from the closed to the open state is effected by means of the piezoelectric actuator 12.
  • a voltage referred to below as the actuator voltage U is applied to the actuator 12, which causes a change in length of a arranged in the actuator 12 piezo stack, which in turn is used to open or close the fuel injection valve 10.
  • the fuel injection valve 10 further includes a hydraulic coupler 15.
  • the hydraulic Kopp ler 15 is disposed within the fuel injection valve 10 and has a coupler housing 16 in which two pistons 17, 18 are guided.
  • the piston 17 is connected to the actuator 12 and the piston 18 is connected to the valve needle 13.
  • a volume 19 is included, which accomplishes the transmission of the force exerted by the actuator 12 on the valve needle 13.
  • the coupler 15 is surrounded by pressurized fuel 11.
  • the volume 19 is also filled with fuel. Via the guide gaps between the two pistons 17, 18 and the coupler housing 16, the volume 19 can be adapted over a longer period of time to the respectively existing length of the actuator 12. For short-term changes in the length of the actuator 12, however, the volume 19 remains virtually unchanged and the change in the length of the actuator 12 is transmitted to the valve needle 13.
  • FIG. 2 shows a functional diagram for realizing a first embodiment of the operating method according to the invention.
  • the input quantity Usoll is a setpoint voltage to which the piezoelectric actuator 12 (FIG. 1) is to be charged during a future activation process.
  • the input variable Uist represents an actual measured voltage, for example by measurement, which is applied to the piezoelectric actuator 12.
  • the input variable Tchsoll indicates a setpoint for the charging time in which the actuator 12 is to be charged.
  • the adder al from the setpoint voltage Usoll and the Istschreib Uist a control difference el formed, which is supplied to the subsequent control element PIl.
  • the control element PI1 is, for example, a controller with a proportional integral characteristic.
  • the control element PIl transforms the control difference el fed to it on the input side into a corresponding voltage value UeI, which is added in the adder a3 to a fuel pressure-corrected setpoint voltage Usoll '.
  • the corrected nominal voltage Usoll ' is obtained on the output side of the adder a2, which adds the input quantity Usoll with a correction voltage ⁇ Urail.
  • the correction voltage ⁇ Urail is formed in the function block F1, which may be, for example, a characteristic curve, as a function of the fuel pressure prail, and accordingly enables consideration of the fuel pressure in the formation of the output variables.
  • the adder a3 adds the corrected setpoint voltage Usoll 'and the voltage UeI formed by the controller PI1, whereby the setpoint voltage Usoll "is obtained at the output of the adder a3 KFC supplied.
  • the functional block KFC represents the electrical capacitance of the piezoelectric actuator 12 (FIG
  • the function block KFC accordingly determines a drive variable Ichmax for the activation of the piezoelectric actuator 12 depending on the input voltage supplied to the input voltage Usoll "and the predefined charge time Tchsoll.
  • the drive variable Ichmax is a maximum charge current with which the piezoelectric actuator 12 is energized during the Charging process is applied.
  • the drive quantity Ichmax is then multiplied by the multiplier ml by a correction quantity K1 which takes into account the temperature dependence of the capacity of the actuator 12.
  • a corrected drive variable Ichmax ' is obtained, which is finally used to drive the piezoelectric actuator 12.
  • the standardized function block KFC which indicates the capacitance of the piezoelectric actuator 12 only relative to the reference temperature. Any temperature-related capacity changes, ie if the current temperature of the actuator 12 deviates from the reference temperature, can not be considered by the function block KFC become. According to the invention, such temperature-induced capacitance changes are taken into account by the correction quantity K1, which is obtained, for example, as a function of a metrologically detected temperature Tact by means of the function block F2, which in the present case realizes a characteristic curve.
  • the piezoelectric actuator 12 as shown in FIG. 2 is also supplied with a pulse pause time Tppch for the charging process as a further control variable.
  • the pulse pause time Tppch is formed as a function of the target charging time Tchsoll by means of the function block F3.
  • the function block F3 may again be a characteristic curve.
  • the setpoint charging time Tchsoll for driving the piezoelectric actuator 12 is also used as the third drive variable.
  • the input variable Tdischsoll is a target discharge time, which is predetermined, for example, by the control unit 20 (FIG. 1).
  • the target discharge time Tdischsoll is, as shown in Figure 2, in the adder a4 with an example metrologically detected actual charging time Tdischist linked to a further control deviation e2, which is supplied to the controller PI2.
  • the controller PI2 may also preferably be a controller with proportional-integral characteristic.
  • the area B2 has the capacity of the actuator 12 at analogous to the area B1 a reference temperature representing functional block KFC2, the present case depending on the target voltage Usoll and the target discharge time Tdischsoll determined a maximum discharge current Idischmax.
  • the maximum discharge current Idischmax is that discharge current which discharges the piezoelectric actuator 12 to the predefinable setpoint voltage Usoll within the predefinable discharge time Tdischsoll.
  • the determined discharge current Idischmax is corrected by the correction value Ie2 obtained in the adder a5 by means of the regulator PI2, and the corrected discharge current Idischmax 'obtained in this case is then corrected in implementation of the principle according to the invention by a further correction quantity K2 in the multiplier m2 Activation of the piezoelectric actuator 12 is achieved by the maximum discharge current Idischmax "which is obtained by means of the functional block KFC2 related to the reference temperature.
  • the discharge current Idischmax is therefore also first calculated in the second area B2 as a function of a capacitance model of the functional block KFC2, which is related to a defined reference temperature. Only then, by means of multiplication in the multiplier m2, is a temperature-compensating correction of the discharge current value Idischmax 'taken into account by the correction quantity K2 due to deviations from the reference temperature from a standard value deviating electrical capacitance of the piezoelectric actuator 12.
  • a pulse pause time Tppdisch for discharging to drive the piezoelectric actuator 12 is also specified analogously to the charging process.
  • the charging and discharging of the piezoelectric actuator 12 takes place, for example, via a transfer inductance (not shown), which depends on the corresponding pulse pause time Tppch, Tppdisch a charging or discharging current is switched.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the invention, in which again corresponding control variables Ichmax ", Tppch for driving the piezoelectric actuator 12 are formed from the input variables Usoll, Uist, Tchsoll.
  • a non-volatile memory M which may be, for example, an EEPROM memory, stored adjustment value for correcting the maximum charging current Ichmax, as determined by the function block KFC used.
  • the adjustment value from the memory M forms the correction quantity K3, which is multiplicatively linked to the maximum charge current Ichmax via the multiplier ml and thus supplies the actuation variable Ichmax "at the compensation value stored in the memory M, which corresponds to the correction variable K3 it is a factor for the maximum charging current Ichmax representing a deviation of the actual capacitance of the piezoelectric actuator 12 from the rated capacity, as in the functional block KFC in general to form the maximum charging current Ichmax from the target voltage Usoll and the target charging time value Tchsoll is provided.
  • Relationship between the respective input and output variables are used, which as already described refers to a specially specified reference temperature and a nominal value for the actuator capacity.
  • An adaptation to, for example, production-related specimen scattering of the electrical capacitance of the piezoelectric actuator 12 is carried out according to the invention by taking into account the correction variable K3.
  • the correction quantity K3 or the value stored in the memory M can be determined, for example, after production of the fuel injection valve 10 or the piezoelectric actuator 12 according to the invention and stored in the memory M for later use. Analogous to the above-described compensation of specimen scattering in the capacitance of the piezoelectric actuator 12 for the charging process (area Bl), the correction quantity K3 according to the invention can also be provided in the area B2 which controls the discharging process, which by means of the multiplier m2 is based on the formation of the Control variable Idischmax '"acts.
  • the various correction values K1, K2, K3 can each also be combined with one another, so that, for example, a temperature compensation and compensation of deviations in the actuator capacity caused otherwise (for example by specimen scattering) can be realized by the application of the principle according to the invention during the formation of the control variables.
  • FIGS. 4a, 4b show different operating states of a further embodiment of the operating method according to the invention.
  • a temperature deviation or specimen scattering with respect to the capacitance of the piezoelectric actuator 12 taking into account factor is provided directly in the form of an output value KIl, KI2 the respective controller PIl, PI2.
  • the output values KI1, KI2 become, as shown in FIG. 4a, the correction quantities K1, K2, K3 by means of the
  • Multiplier ml, m2 associated with the respective variables Ichmax '", Idischmax" "to be corrected.
  • This variant of the invention is based on the observation that the integral component of the controllers PI1, PI2 substantially corresponds to the capacitance tolerances of the piezoelectric actuator 12 after the conclusion of an adjustment process, which are caused on the one hand by specimen scattering and, on the other hand, by the temperature variation of the capacitance, on the other hand. That is, the output values KI1, KI2 representing the integral component of the respective controller PI1, PI2 act directly on the in the sense of a correction variable via the multipliers ml, m2 influencing control variables.
  • the integral parts of the controllers PI1, PI2, which are in the form of the correction quantities KI1, KI2, which are related to the current temperature of the actuator 12, are converted to those correction factors which relate to the predefinable reference temperature.
  • the values normalized in this way are finally stored in the non-volatile memory M.
  • FIG. 4b shows the functional diagram of FIG. 4a in a further operating situation, the commissioning of the controller structure according to the invention, for example after a previous deactivation.
  • the correction values KI1, KI2 or values corresponding to the reference temperature which have previously been determined from the integral components are loaded from the non-volatile memory M into the functional block TG, where they are converted into corresponding correction values taking into account the actual temperature Tact of the piezoelectric actuator 12 in order to initialize in this way
  • a targeted initialization of the controller PIl, PI2 is advantageously possible, which allows a particularly fast Einregelvorgang taking into account the actual temperature and therefore also the actual instantaneous capacity of the piezoelectric actuator 12.
  • a model-based determined temperature of the piezoelectric actuator 12 can be used to enable the above-described operation of the functional block TG.
  • Noise during operation of an internal combustion engine containing the fuel injection valve 10 condition can advantageously be avoided by applying the principle according to the invention.

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Abstract

The invention relates to a method for operating a piezoelectric actuator (12), particularly of a fuel injection valve (10) of an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein at least one actuating parameter (Ichmax) is determined for the pressurization of the actuator (12) as a function of an electric capacity of the actuator (12) and at least one target value for the operation of the actuator (12), particularly a target voltage (Usoll) and/or a target charging time (Tchsoll). According to the invention, a temperature dependency of the capacity of the actuator (12) and/or exemplary distributions having an effect on the actuator capacity are taken into consideration in the determination of the at least one actuating parameter.

Description

Beschreibung description
Titeltitle
Verfahren zum Betreiben eines piezoelektrischen AktorsMethod for operating a piezoelectric actuator
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines piezoelektrischen Aktors, insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem in Abhängigkeit einer elektrischen Kapazität des Aktors und mindestens eines Sollwertes für den Betrieb des Aktors, insbesondere einer Sollspannung und/oder einer Soll-Ladezeit, mindestens eine Ansteuergröße zur Beaufschlagung des Aktors ermittelt wird.The invention relates to a method for operating a piezoelectric actuator, in particular a fuel injection valve of an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein at least depending on an electrical capacitance of the actuator and at least one setpoint for the operation of the actuator, in particular a desired voltage and / or a desired charging time a control variable for acting on the actuator is determined.
Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät und ein Computerprogramm für ein Steuergerät.The invention further relates to a control device and a computer program for a control device.
Betriebsverfahren der eingangs genannten Art weisen den Nachteil auf, dass eine unzureichende Anpassung an sich ändernde Umgebungsbedingungen während des Betriebs des piezoelektrischen Aktors und an beispielsweise fertigungsbedingte Exemplarstreuungen gegeben ist, weil für die elektrische Kapazität des Aktors üblicherweise ein Standardwert fest vorgegeben wird, der insbesondere bei sich ändernden Umgebungsbedingungen zu einer nicht mehr vernachlässigbaren Abweichung von den tatsächlichen Eigenschaften des Aktors führt. Ein Regelungsmechanismus zur Einregelung des Sollwerts für den Betrieb des Aktors kann aufgrund dieser unzureichenden Anpassung der herkömmlichen Verfahren an sich ändernde Umgebungsbedingungen beziehungsweise Exemplarstreuungen daher nur verhältnismäßig langsam die gewünschten Sollwerte einstellen. Mitunter treten bei den herkömmlichen Verfahren zeitweise derart große Abweichungen zwischen Soll- und Istwerten auf, dass Überwachungsfunktionen aktiviert werden, die eine Flexibilität bei dem Betrieb des Aktors einschränken oder den Aktor sogar deaktivieren. Offenbarung der ErfindungOperating methods of the type mentioned have the disadvantage that an insufficient adaptation to changing environmental conditions during operation of the piezoelectric actuator and, for example, production-related specimen scattering is given because for the electrical capacity of the actuator usually a default value is fixed, which in particular changing ambient conditions leads to a no longer negligible deviation from the actual properties of the actuator. A control mechanism for adjusting the setpoint for the operation of the actuator can therefore only relatively slowly set the desired setpoints due to this insufficient adaptation of conventional methods to changing environmental conditions or specimen scattering. Occasionally occur in the conventional method at times such large deviations between the setpoint and actual values that monitoring functions are activated, which restrict flexibility in the operation of the actuator or even disable the actuator. Disclosure of the invention
Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Betriebsverfahren, ein Steuergerät und ein Computerprogramm der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass auch unter sich ändernden Umgebungsbedingungen und bei dem Auftreten von Exemplarstreuungen ein zuverlässiges und schnelles Einregeln der gewünschten Sollwerte möglich ist.Accordingly, it is an object of the present invention to improve an operating method, a control device and a computer program of the type mentioned in such a way that a reliable and rapid adjustment of the desired setpoints is possible even under changing environmental conditions and in the occurrence of specimen scatters.
Diese Aufgabe wird bei dem Betriebsverfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei der Ermittlung der mindestens einen Ansteuergröße eine Temperaturabhängigkeit der Kapazität des Aktors und/oder sich auf die Aktorkapazität auswirkende Exemplarstreuungen berücksichtigt werden.This object is achieved in the operating method of the type mentioned in the present invention, that in determining the at least one control variable, a temperature dependence of the capacity of the actuator and / or impact on the actuator capacity Exemplarstreuungen be considered.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Betriebsverfahren, die für die Kapazität des Aktors einen festen Wert annehmen, der einer definierten Betriebstemperatur entspricht, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren somit vorteilhaft, auch Änderungen der Betriebstemperatur des Aktors oder den Einfluss von Exemplarstreuungen auf die tatsächliche Kapazität des Aktors während seines Betriebs zu berücksichtigen. Dadurch wird insbesondere die Regelgüte von zur Ansteuerung des Aktors verwendeten Regelkreisen verbessert und somit ein schnelleres Einregeln als bei den herkömmlichen Verfahren auch unter solchen Betriebsbedingungen erreicht, die von der definierten Betriebstemperatur abweichen.In contrast to conventional operating methods, which assume a fixed value for the capacity of the actuator, which corresponds to a defined operating temperature, the method according to the invention thus advantageously also permits changes in the operating temperature of the actuator or the influence of specimen scatters on the actual capacity of the actuator during its operation to take into account. As a result, in particular the control quality of control circuits used for the control of the actuator is improved, and thus achieved a faster adjustment than in the conventional method even under such operating conditions that differ from the defined operating temperature.
Durch die erfindungsgemäß ermöglichte präzisere Ansteuerung des Aktors können z.B. insbesondere Mengenfehler bei Kraftstoffeinspritzungen vermieden werden. Auch ein unerwünschtes Auslösen von Überwachungs- bzw. Diagnosefunktionen ist durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Prinzips vermeidbar.By means of the more precise control of the actuator enabled according to the invention, e.g. In particular, quantity errors in fuel injections are avoided. An undesirable triggering of monitoring or diagnostic functions can be avoided by the use of the principle according to the invention.
Eine besonders effiziente Ermittlung der Ansteuergröße ist bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens dadurch gegeben, dass die Ansteuergröße mittels eines die elektrische Kapazität des Aktors bei einer Referenztemperatur repräsentierenden Funktionsblocks in Abhängigkeit des mindestens einen Sollwerts ermittelt wird. In diesem Fall kann der die Kapazität des Aktors bei der Referenztemperatur repräsentierende Funktionsblock für alle Steuergerätevarianten und alle einzusetzenden piezoelektrischen Aktoren verwendet werden. Sofern die momentane Betriebstemperatur des piezoelektrischen Aktors der zugrunde gelegten Referenztemperatur entspricht, ist mit dieser Erfindungsvariante bereits eine verhältnismäßig präzise Ermittlung der Ansteuergröße und ein schnelles Einregeln der Ansteuergröße gegeben.A particularly efficient determination of the drive quantity is given in an advantageous variant of the operating method according to the invention in that the drive quantity is determined by means of a functional block representing the electrical capacitance of the actuator at a reference temperature as a function of the at least one setpoint. In this case, the functional block representing the capacity of the actuator at the reference temperature can be used for all control device variants and all piezoelectric actuators to be used. If the current operating temperature of the piezoelectric actuator corresponds to the underlying reference temperature, this variant of the invention already provides a relatively precise determination of the control variable and rapid control of the control variable.
Bei Abweichungen von der Referenztemperatur oder auch bei Exemplarstreuungen des piezoelektrischen Aktors kann erfindungsgemäß ferner vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Ansteuergröße mit einer Korrekturgröße modifiziert wird, insbesondere addiert und/oder multipliziert wird, wobei die Korrekturgröße die Temperaturabhängigkeit der Kapazität des Aktors und/oder die Exemplarstreuungen berücksichtigt. Bei dieser Erfindungsvariante ist sehr vorteilhaft ebenfalls die vorstehend beschriebene Struktur verwendbar, bei der ein Funktionsblock verwendet wird, der die elektrische Kapazität des Aktors bei einer Referenztemperatur repräsentiert. Die tatsächliche Anpassung an sich ändernde Umgebungsbedingungen wie beispielsweise eine andere Aktortemperatur oder auch Exemplarstreuungen erfolgt auf einfache Weise durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Korrekturgröße auf die Ansteuergröße, die mittels des Funktionsblocks erhalten worden ist.In the case of deviations from the reference temperature or also in the case of specimen scattering of the piezoelectric actuator, it can furthermore advantageously be provided that the actuation variable is modified with a correction variable, in particular added and / or multiplied, the correction variable being the temperature dependence of the capacitance of the actuator and / or the specimen scattering considered. In this variant of the invention, the above-described structure is very advantageously also usable, in which a functional block is used which represents the electrical capacitance of the actuator at a reference temperature. The actual adaptation to changing environmental conditions such as, for example, a different actuator temperature or also specimen scattering takes place in a simple manner by the application of the correction variable according to the invention to the drive variable which has been obtained by means of the function block.
Ganz besonders vorteilhaft können einer weiteren Erfindungsvariante zufolge sich auf dieAccording to a further variant of the invention, it is very particularly advantageous for the
Aktorkapazität auswirkende Exemplarstreuungen, vorzugsweise periodisch, ermittelt werden, und entsprechende Informationen über die Exemplarstreuungen werden nicht flüchtig gespeichert, um für zukünftige Ansteuer- beziehungsweise Regelungsvorgänge zur Verfügung zu stehen.Actuator capacity affecting copy tolerances, preferably periodically, are determined, and corresponding information about the item scatters are stored non-volatile to be available for future control or regulatory operations.
Die Exemplarstreuungen der piezoelektrischen Aktoren hinsichtlich ihrer Aktorkapazität können beispielsweise bereits während einer Fertigung eines entsprechenden Kraftstoffeinspritzventils ermittelt werden und in Form eines Abgleichwerts in einem nicht flüchtigen Speicher wie beispielsweise einem EEPROM für den späteren Gebrauch abgelegt werden. Der Abgleichwert kann analog zu der die Temperaturabhängigkeit der Kapazität des Aktors repräsentierenden Korrekturgröße mit der erfindungsgemäß ermittelten Ansteuergröße verrechnet werden, beispielsweise durch Multiplikation oder Addition. Ebenso ist es denkbar, eine einzigeThe specimen scattering of the piezoelectric actuators with regard to their actuator capacity can for example already be determined during manufacture of a corresponding fuel injection valve and stored in the form of a trimming value in a non-volatile memory such as an EEPROM for later use. The adjustment value can be calculated analogously to the correction variable representing the temperature dependence of the capacity of the actuator with the control variable determined according to the invention, for example by multiplication or addition. Likewise it is conceivable, a single
Korrekturgröße zu ermitteln, die einerseits die Temperaturabhängigkeit der Kapazität des piezoelektrischen Aktors und dessen Exemplarstreuungen berücksichtigt sowie ggf. weitere Einflüsse.Determine corrective variable, on the one hand takes into account the temperature dependence of the capacitance of the piezoelectric actuator and its specimen scattering and possibly other influences.
Bei einer weiteren ganz besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens ist vorgesehen, dass die Sollspannung mit einer Istspannung verglichen wird, um eine Regeldifferenz zu ermitteln, und dass die Regeldifferenz bei der Ermittlung der Ansteuergröße berücksichtigt wird. Hierbei ist erfindungsgemäß ferner vorgesehen, dass die Regeldifferenz einem mindestens einen Integralanteil aufweisenden Regelglied zugeführt wird, beispielsweise einem PI (proportional/integral)-Regler, und dass der Integralanteil des Regelglieds initialisiert wird mit einem zuvor gespeicherten Integralanteilwert, vorzugsweise einem solchen Integralanteilwert, der in einem vorangehenden Betriebszyklus ermittelt worden ist.In a further particularly advantageous embodiment of the invention Operation method is provided that the target voltage is compared with an actual voltage to determine a control difference, and that the control difference is taken into account in the determination of the control variable. In this case, it is further provided according to the invention that the control difference is fed to a control element having at least one integral component, for example a PI (proportional / integral) controller, and that the integral component of the control element is initialized with a previously stored integral component value, preferably such an integral component value, which in a previous operating cycle has been determined.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Betriebsverfahren, welche den Integralanteil stets mit dem Wert Null initialisieren, und die lange Einregelungszyklen erfordern, ist bei dieser Erfindungsvariante der Vorteil gegeben, dass basierend auf einem zuvor ermittelten Integralanteilwert, der mit der besonderen Temperaturabhängigkeit beziehungsweise Exemplarstreuung des tatsächlich verwendeten piezoelektrischen Aktors korrespondiert, eine solche Initialisierung des Reglers möglich ist, die zu einem verhältnismäßig schnellen Einregelvorgang führt.In contrast to conventional operating methods, which always initialize the integral component with the value zero, and require the long Einregelungszyklen, this variant of the invention has the advantage that based on a previously determined Integralanteilwert, with the particular temperature dependence or specimen scattering of the actually used piezoelectric actuator corresponds, such an initialization of the controller is possible, which leads to a relatively fast Einregelvorgang.
Weil der Integralanteilwert u.a. mit der aktuellen Temperatur des Aktors korrespondiert, ist es zweckmäßig, ihn vor der Speicherung für eine zukünftige Initialisierung des Reglers auf eine Bezugstemperatur zu normieren, so dass der gespeicherte Integralanteilwert später bei einer anderen Aktortemperatur in einfacher Weise von der Bezugstemperatur auf die dann vorliegende Aktortemperatur umgerechnet werden kann.Because the integral fraction value u.a. Corresponding to the current temperature of the actuator, it is expedient to normalize it to a reference temperature before storage for a future initialization of the controller, so that the stored integral integral value converted later at a different actuator temperature in a simple manner from the reference temperature to the then present actuator temperature can be.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms, das auf einem Computer beziehungsweise einer Recheneinheit eines Steuergeräts ablauffähig und zur Ausführung des Verfahrens geeignet ist. Das Computerprogramm kann beispielsweise auf einem elektronischen Speichermedium abgespeichert sein, wobei das Speichermedium seinerseits zum Beispiel in dem Steuergerät enthalten sein kann.Of particular importance is the realization of the method according to the invention in the form of a computer program executable on a computer or a computer unit of a control unit and suitable for carrying out the method. The computer program may be stored, for example, on an electronic storage medium, wherein the storage medium in turn may be contained for example in the control unit.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further advantages, features and details will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, various embodiments of the invention are shown. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination.
Kurze Beschreibung der Zeichnung In der Zeichnung zeigt:Short description of the drawing In the drawing shows:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausfuhrungsbeispiels einesFigure 1 is a schematic sectional view of an exemplary embodiment of a
Kraftstoffeinspritzventils zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,Fuel injection valve for carrying out the method according to the invention,
Figur 2 ein Funktionsdiagramm einer Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens,FIG. 2 shows a functional diagram of an embodiment of the operating method according to the invention,
Figur 3 ein Funktionsdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens, undFIG. 3 shows a functional diagram of a further embodiment of the operating method according to the invention, and
Figur 4a und 4b Funktionsdiagramme einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens.Figures 4a and 4b are functional diagrams of a third embodiment of the operating method according to the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In der Figur 1 ist ein als Kraftstoffeinspritzventil 10 ausgebildetes Einspritzventil einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt, das mit einem piezoelektrischen Aktor 12 versehen ist. Der piezoelektrische Aktor 12 wird wie in Figur 1 durch den Pfeil angedeutet von einem Steuergerät 20 angesteuert. Weiterhin weist das Kraftstoffeinspritzventil 10 eine Ventilnadel 13 auf, die auf einem Ventilsitz 14a im Inneren des Gehäuses des Kraftstoffeinspritzventils 10 aufsitzen kann.FIG. 1 shows an injection valve, designed as a fuel injection valve 10, of an internal combustion engine of a motor vehicle, which is provided with a piezoelectric actuator 12. The piezoelectric actuator 12 is driven by a control device 20 as indicated in FIG. 1 by the arrow. Furthermore, the fuel injection valve 10 has a valve needle 13, which can sit on a valve seat 14 a in the interior of the housing of the fuel injection valve 10.
Ist die Ventilnadel 13 von dem Ventilsitz 14a abgehoben, so ist das Kraftstoffeinspritzventil 10 geöffnet und es wird Kraftstoff eingespritzt. Dieser Zustand ist in der Figur 1 dargestellt. Ein vollständig geöffneter Zustand des Kraftstoffeinspritzventils 10 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel 13 an einem in dem Bereich 14b angeordneten und nicht näher dargestellten Nadelhubanschlag anliegt, der eine weitere Bewegung der Ventilnadel 13 weg von ihrem Ventilsitz 14a, d.h. auf den Aktor 12 zu, verhindert. Sitzt die Ventilnadel 13 auf dem Ventilsitz 14a auf, so ist das Kraftstoffeinspritzventil 10 geschlossen. D.h., der gesamte, bei der Abbildung nach Figur 1 vertikal verlaufende, Hubweg, den die Ventilnadel 13 zurücklegen kann, ist einerseits durch den Ventilsitz 14a (Schließposition) und andererseits durch den Nadelhubanschlag in dem Bereich 14b (Öffnungsposition) begrenzt. Der Übergang von dem geschlossenen in den geöffneten Zustand wird mithilfe des piezoelektrischen Aktors 12 bewirkt. Hierzu wird eine nachfolgend auch als Aktorspannung U bezeichnete elektrische Spannung an den Aktor 12 angelegt, die eine Längenänderung eines in dem Aktor 12 angeordneten Piezostapels hervorruft, welche ihrerseits zum Öffnen beziehungsweise Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 10 ausgenutzt wird.When the valve needle 13 is lifted from the valve seat 14a, the fuel injection valve 10 is opened and fuel is injected. This state is shown in FIG. A fully opened state of the fuel injection valve 10 is characterized in that the valve needle 13 is arranged on a needle stroke stop arranged in the region 14b and not shown, which prevents further movement of the valve needle 13 away from its valve seat 14a, ie towards the actuator 12 , If the valve needle 13 is seated on the valve seat 14a, the fuel injection valve 10 is closed. That is, the entire, in the figure of Figure 1 vertically extending, stroke, the valve needle 13 can cover is limited on the one hand by the valve seat 14a (closed position) and on the other hand by the Nadelhubanschlag in the area 14b (open position). The transition from the closed to the open state is effected by means of the piezoelectric actuator 12. For this purpose, a voltage referred to below as the actuator voltage U is applied to the actuator 12, which causes a change in length of a arranged in the actuator 12 piezo stack, which in turn is used to open or close the fuel injection valve 10.
Das Kraftstoffeinspritzventil 10 weist ferner einen hydraulischen Koppler 15 auf. Der hydraulische Kopp ler 15 ist innerhalb des Kraftstoffeinspritzventils 10 angeordnet und weist ein Kopplergehäuse 16 auf, in dem zwei Kolben 17, 18 geführt sind. Der Kolben 17 ist mit dem Aktor 12 und der Kolben 18 ist mit der Ventilnadel 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 injection valve 10 further includes a hydraulic coupler 15. The hydraulic Kopp ler 15 is disposed within the fuel injection valve 10 and has a coupler housing 16 in which two pistons 17, 18 are guided. The piston 17 is connected to the actuator 12 and the piston 18 is connected to the valve needle 13. Between the two pistons 17, 18, a volume 19 is included, which accomplishes the transmission of the force exerted by the actuator 12 on the valve needle 13.
Der Koppler 15 ist von unter Druck stehendem Kraftstoff 11 umgeben. 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 auf die Ventilnadel 13 übertragen.The coupler 15 is surrounded by pressurized fuel 11. The volume 19 is also filled with fuel. Via the guide gaps between the two pistons 17, 18 and the coupler housing 16, the volume 19 can be adapted over a longer period of time to the respectively existing length of the actuator 12. For short-term changes in the length of the actuator 12, however, the volume 19 remains virtually unchanged and the change in the length of the actuator 12 is transmitted to the valve needle 13.
Figur 2 zeigt ein Funktionsdiagramm zur Realisierung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens.FIG. 2 shows a functional diagram for realizing a first embodiment of the operating method according to the invention.
Aus den Eingangsgrößen Usoll, Uist, Tchsoll werden hierbei die Ausgangsgrößen Ichmax, Tppch ermittelt.From the input variables Usoll, Uist, Tchsoll the output quantities Ichmax, Tppch are determined.
Bei der Eingangsgröße Usoll handelt es sich um eine Sollspannung, auf die der piezoelektrische Aktor 12 (Figur 1) bei einem zukünftigen Ansteuervorgang aufgeladen werden soll. Die Eingangsgröße Uist repräsentiert eine beispielsweise messtechnisch erfasste tatsächliche Spannung, die an dem piezoelektrischen Aktor 12 anliegt. Die Eingangsgröße Tchsoll gibt einen Sollwert für die Ladezeit an, in der der Aktor 12 aufgeladen werden soll.The input quantity Usoll is a setpoint voltage to which the piezoelectric actuator 12 (FIG. 1) is to be charged during a future activation process. The input variable Uist represents an actual measured voltage, for example by measurement, which is applied to the piezoelectric actuator 12. The input variable Tchsoll indicates a setpoint for the charging time in which the actuator 12 is to be charged.
Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, wird durch den Addierer al aus der Sollspannung Usoll und der Istspannung Uist eine Regeldifferenz el gebildet, die dem nachfolgenden Regelglied PIl zugeführt wird. Bei dem Regelglied PIl handelt es sich beispielsweise um einen Regler mit proportional- integral-Charakteristik. Das Regelglied PIl transformiert die ihm eingangsseitig zugeführte Regeldifferenz el in einen entsprechenden Spannungswert UeI, der in dem Addierer a3 zu einer kraftstoffdruckkorrigierten Sollspannung Usoll' hinzuaddiert wird.As can be seen from FIG. 2, the adder al from the setpoint voltage Usoll and the Istspannung Uist a control difference el formed, which is supplied to the subsequent control element PIl. The control element PI1 is, for example, a controller with a proportional integral characteristic. The control element PIl transforms the control difference el fed to it on the input side into a corresponding voltage value UeI, which is added in the adder a3 to a fuel pressure-corrected setpoint voltage Usoll '.
Die korrigierte Sollspannung Usoll' wird ausgangsseitig des Addierers a2 erhalten, der die Eingangsgröße Usoll mit einer Korrekturspannung ΔUrail addiert. Die Korrekturspannung ΔUrail wird in dem Funktionsblock Fl, bei dem es sich beispielsweise um eine Kennlinie handeln kann, in Abhängigkeit des Kraftstoffdrucks prail gebildet und ermöglicht dementsprechend eine Berücksichtigung des Kraftstoffdrucks bei der Bildung der Ausgangsgrößen.The corrected nominal voltage Usoll 'is obtained on the output side of the adder a2, which adds the input quantity Usoll with a correction voltage ΔUrail. The correction voltage ΔUrail is formed in the function block F1, which may be, for example, a characteristic curve, as a function of the fuel pressure prail, and accordingly enables consideration of the fuel pressure in the formation of the output variables.
Wie bereits beschrieben addiert der Addierer a3 die korrigierte Sollspannung Usoll' und die von dem Regler PIl gebildete Spannung UeI, wodurch am Ausgang des Addierers a3 die Sollspannung Usoll" erhalten wird. Zusammen mit dem Vorgabewert Tchsoll für die Ladezeit wird die Sollspannung Usoll" dem Funktionsblock KFC zugeführt. Der Funktionsblock KFC repräsentiert die elektrische Kapazität des piezoelektrischen Aktors 12 (Figur 1) bei einerAs already described, the adder a3 adds the corrected setpoint voltage Usoll 'and the voltage UeI formed by the controller PI1, whereby the setpoint voltage Usoll "is obtained at the output of the adder a3 KFC supplied. The functional block KFC represents the electrical capacitance of the piezoelectric actuator 12 (FIG
Referenztemperatur. In Abhängigkeit der eingangsseitig zugeführten Sollspannung Usoll" und der vorgegebenen Ladezeit Tchsoll ermittelt der Funktionsblock KFC dementsprechend eine Ansteuergröße Ichmax für die Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 12. Bei der Ansteuergröße Ichmax handelt es sich vorliegend um einen maximalen Ladestrom, mit dem der piezoelektrische Aktor 12 während des Aufladevorgangs beaufschlagt wird.Reference temperature. The function block KFC accordingly determines a drive variable Ichmax for the activation of the piezoelectric actuator 12 depending on the input voltage supplied to the input voltage Usoll "and the predefined charge time Tchsoll. The drive variable Ichmax is a maximum charge current with which the piezoelectric actuator 12 is energized during the Charging process is applied.
Erfindungsgemäß wird die Ansteuergröße Ichmax anschließend von dem Multiplizierer ml mit einer Korrekturgröße Kl multipliziert, die die Temperaturabhängigkeit der Kapazität des Aktors 12 berücksichtigt. Dabei wird eine korrigierte Ansteuergröße Ichmax' erhalten, die schließlich zur Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 12 eingesetzt wird.According to the invention, the drive quantity Ichmax is then multiplied by the multiplier ml by a correction quantity K1 which takes into account the temperature dependence of the capacity of the actuator 12. In this case, a corrected drive variable Ichmax 'is obtained, which is finally used to drive the piezoelectric actuator 12.
Die erfindungsgemäße Korrektur der Ansteuergröße Ichmax ermöglicht vorteilhaft dieThe inventive correction of the control variable Ichmax advantageously allows the
Verwendung des standardisierten Funktionsblocks KFC, der die Kapazität des piezoelektrischen Aktors 12 lediglich auf die Referenztemperatur bezogen angibt. Etwaige temperaturbedingte Kapazitätsänderungen, d.h. wenn die aktuelle Temperatur des Aktors 12 von der Referenztemperatur abweicht, können durch den Funktionsblock KFC nicht berücksichtigt werden. Derartige temperaturbedingte Kapazitätsänderungen werden erfindungsgemäß vielmehr durch die Korrekturgröße Kl berücksichtigt, die beispielsweise in Abhängigkeit einer messtechnisch erfassten Temperatur Tist mittels des Funktionsblocks F2, der vorliegend eine Kennlinie realisiert, erhalten wird.Use of the standardized function block KFC, which indicates the capacitance of the piezoelectric actuator 12 only relative to the reference temperature. Any temperature-related capacity changes, ie if the current temperature of the actuator 12 deviates from the reference temperature, can not be considered by the function block KFC become. According to the invention, such temperature-induced capacitance changes are taken into account by the correction quantity K1, which is obtained, for example, as a function of a metrologically detected temperature Tact by means of the function block F2, which in the present case realizes a characteristic curve.
Sofern kein Messwert für die Isttemperatur Tist des piezoelektrischen Aktors 12 vorliegt, kann auch eine modellbasierte Ermittlung der Aktortemperatur durchgeführt werden, und die Korrekturgröße Kl wird in diesem Fall aus dem modellbasiert erhaltenen Temperaturwert für den piezoelektrischen Aktor 12 ermittelt.If there is no measured value for the actual temperature Tact of the piezoelectric actuator 12, a model-based determination of the actuator temperature can also be carried out, and the correction variable K1 is determined in this case from the temperature value for the piezoelectric actuator 12 obtained in the model.
Neben der erfindungsgemäß erhaltenen Ansteuergröße Ichmax' wird dem piezoelektrischen Aktor 12 wie aus Figur 2 ersichtlich als weitere Ansteuergröße auch eine Pulspausenzeit Tppch für den Aufladevorgang zugeführt. Die Pulspausenzeit Tppch wird in Abhängigkeit der Soll-Ladezeit Tchsoll mittels des Funktionsblocks F3 gebildet. Bei dem Funktionsblock F3 kann es sich wiederum um eine Kennlinie handeln.In addition to the control variable Ichmax 'obtained according to the invention, the piezoelectric actuator 12 as shown in FIG. 2 is also supplied with a pulse pause time Tppch for the charging process as a further control variable. The pulse pause time Tppch is formed as a function of the target charging time Tchsoll by means of the function block F3. The function block F3 may again be a characteristic curve.
Als dritte Ansteuergröße wird schließlich auch die Soll-Ladezeit Tchsoll zur Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 12 verwendet.Finally, the setpoint charging time Tchsoll for driving the piezoelectric actuator 12 is also used as the third drive variable.
Während der vorstehend beschriebene Bereich Bl des in Figur 2 gezeigten Funktionsdiagramms die Ansteuergrößen für den piezoelektrischen Aktor 12 während des Aufladevorgangs bereitstellt, sind die nachstehend näher beschriebenen Funktionsblöcke des Bereichs B2 zur Steuerung des Entladevorgangs des piezoelektrischen Aktors 12 vorgesehen.While the above-described area Bl of the functional diagram shown in FIG. 2 provides the drive quantities for the piezoelectric actuator 12 during the charging process, the functional blocks of the area B2 described in detail below are provided for controlling the discharging operation of the piezoelectric actuator 12.
In dem Bereich B2 werden als Eingangsgrößen die Sollspannung Usoll sowie die GrößenIn the area B2, the setpoint voltages Usoll and the variables are used as input variables
Tdischsoll, Tdischist verwendet. Bei der Eingangsgröße Tdischsoll handelt es sich um eine Soll- Entladezeit, die beispielsweise von dem Steuergerät 20 (Figur 1) vorgegeben wird. Die Soll- Entladezeit Tdischsoll wird, wie aus Figur 2 ersichtlich, in dem Addierer a4 mit einer beispielsweise messtechnisch erfassten Ist-Ladezeit Tdischist verknüpft zu einer weiteren Regelabweichung e2, die dem Regler PI2 zugeführt wird. Bei dem Regler PI2 kann es sich ebenfalls bevorzugt um einen Regler mit proportional-integral-Charakteristik handeln.Tdishsoll, Tdishist used. The input variable Tdischsoll is a target discharge time, which is predetermined, for example, by the control unit 20 (FIG. 1). The target discharge time Tdischsoll is, as shown in Figure 2, in the adder a4 with an example metrologically detected actual charging time Tdischist linked to a further control deviation e2, which is supplied to the controller PI2. The controller PI2 may also preferably be a controller with proportional-integral characteristic.
Der Bereich B2 verfügt analog zu dem Bereich Bl über einen die Kapazität des Aktors 12 bei einer Referenztemperatur repräsentierenden Funktionsblock KFC2, der vorliegend in Abhängigkeit der Sollspannung Usoll und der Soll-Entladezeit Tdischsoll einen maximalen Entladestrom Idischmax ermittelt. Bei dem maximalen Entladestrom Idischmax handelt es sich um denjenigen Entladestrom, der den piezoelektrischen Aktor 12 in der vorgebbaren Entladezeit Tdischsoll auf die vorgebbare Sollspannung Usoll entlädt. Der ermittelte Entladestrom Idischmax wird durch den mittels des Reglers PI2 erhaltenen Korrekturwert Ie2 in dem Addierer a5 korrigiert, und der hierbei erhaltene korrigierte Entladestrom Idischmax' wird anschließend in Verwirklichung des erfindungsgemäßen Prinzips um eine weitere Korrekturgröße K2 in dem Multiplizierer m2 korrigiert, wodurch schließlich der zur Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 12 vorgesehene maximale Entladestrom Idischmax" erhalten wird. Die Korrekturgröße K2 ermöglicht wiederum eine Korrektur des Entladestroms Idischmax', der mittels des auf die Referenztemperatur bezogenen Funktionsblocks KFC2 erhalten worden ist.The area B2 has the capacity of the actuator 12 at analogous to the area B1 a reference temperature representing functional block KFC2, the present case depending on the target voltage Usoll and the target discharge time Tdischsoll determined a maximum discharge current Idischmax. The maximum discharge current Idischmax is that discharge current which discharges the piezoelectric actuator 12 to the predefinable setpoint voltage Usoll within the predefinable discharge time Tdischsoll. The determined discharge current Idischmax is corrected by the correction value Ie2 obtained in the adder a5 by means of the regulator PI2, and the corrected discharge current Idischmax 'obtained in this case is then corrected in implementation of the principle according to the invention by a further correction quantity K2 in the multiplier m2 Activation of the piezoelectric actuator 12 is achieved by the maximum discharge current Idischmax "which is obtained by means of the functional block KFC2 related to the reference temperature.
Durch die Korrektur mit dem Faktor K2 kann daher die Berücksichtigung einer gegebenenfalls von der Referenztemperatur abweichenden Temperatur Tist auch bei dem Entladen des Aktors 12 erfolgen. Die Temperatur Tist wird durch den Funktionsblock F4 in die Korrekturgröße K2 transformiert.Due to the correction with the factor K2, it is therefore possible to take account of an optionally deviating temperature Tist from the reference temperature even when the actuator 12 is being discharged. The temperature Tact is transformed by the function block F4 into the correction quantity K2.
Analog zu der Temperaturkompensation der Kapazität des piezoelektrischen Aktors 12 für das Aufladen in dem Bereich Bl wird demnach auch in dem zweiten Bereich B2 der Entladestrom Idischmax zunächst in Abhängigkeit eines Kapazitätsmodells des Funktionsblocks KFC2 berechnet, das auf eine festgelegte Referenztemperatur bezogen ist. Erst anschließend erfolgt im Wege der Multiplikation in dem Multiplizierer m2 eine temperaturkompensierende Korrektur des Entladestromwerts Idischmax', die eine aufgrund von Abweichungen von der Referenztemperatur von einem Standardwert abweichende elektrische Kapazität des piezoelektrischen Aktors 12 durch die Korrekturgröße K2 berücksichtigt.Analogously to the temperature compensation of the capacitance of the piezoelectric actuator 12 for charging in the area Bl, the discharge current Idischmax is therefore also first calculated in the second area B2 as a function of a capacitance model of the functional block KFC2, which is related to a defined reference temperature. Only then, by means of multiplication in the multiplier m2, is a temperature-compensating correction of the discharge current value Idischmax 'taken into account by the correction quantity K2 due to deviations from the reference temperature from a standard value deviating electrical capacitance of the piezoelectric actuator 12.
Neben dem erfindungsgemäß ermittelten maximalen Entladestrom Idischmax" wird analog zu dem Aufladevorgang auch eine Pulspausenzeit Tppdisch für das Entladen zur Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 12 vorgegeben.In addition to the maximum discharge current Idischmax "determined according to the invention, a pulse pause time Tppdisch for discharging to drive the piezoelectric actuator 12 is also specified analogously to the charging process.
Das Auf- und Entladen des piezoelektrischen Aktors 12 erfolgt beispielsweise derart über eine nicht abgebildete Transferinduktivität, dass in Abhängigkeit der entsprechenden Pulspausenzeit Tppch, Tppdisch ein Lade- beziehungsweise Entladestrom geschaltet wird.The charging and discharging of the piezoelectric actuator 12 takes place, for example, via a transfer inductance (not shown), which depends on the corresponding pulse pause time Tppch, Tppdisch a charging or discharging current is switched.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der wiederum aus den Eingangsgrößen Usoll, Uist, Tchsoll entsprechende Ansteuergrößen Ichmax", Tppch zur Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 12 gebildet werden.FIG. 3 shows a further embodiment of the invention, in which again corresponding control variables Ichmax ", Tppch for driving the piezoelectric actuator 12 are formed from the input variables Usoll, Uist, Tchsoll.
Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Figur 2 wird bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 jedoch keine Temperaturkompensation über die Funktionsblöcke F2, F4 und die Korrekturgrößen Kl , K2 durchgeführt. Vielmehr wird bei der vorliegenden Ausführungsform nunmehr ein in einem nicht flüchtigen Speicher M, bei dem es sich beispielsweise um einen EEPROM-Speicher handeln kann, abgelegter Abgleichwert zur Korrektur des maximalen Ladestroms Ichmax, wie er durch den Funktionsblock KFC ermittelt wird, verwendet. Der Abgleichwert aus dem Speicher M bildet hierbei die Korrekturgröße K3, die über den Multiplizierer ml multiplikativ mit dem maximalen Ladestrom Ichmax verknüpft wird und somit die Ansteuergröße Ichmax" liefert. Bei dem in dem Speicher M abgelegten Abgleichwert, der mit der Korrekturgröße K3 korrespondiert, handelt es sich um einen Faktor für den maximalen Ladestrom Ichmax, der eine exemplarstreuungsbedingte Abweichung der tatsächlichen Kapazität des verwendeten piezoelektrischen Aktors 12 von der Nennkapazität repräsentiert, wie sie in dem Funktionsblock KFC allgemein zur Bildung des maximalen Ladestroms Ichmax aus der Sollspannung Usoll und dem Soll-Ladezeitwert Tchsoll vorgesehen ist.In contrast to the embodiment according to FIG. 2, in the embodiment according to FIG. 3, however, no temperature compensation is carried out via the function blocks F2, F4 and the correction variables K1, K2. Rather, in the present embodiment, now in a non-volatile memory M, which may be, for example, an EEPROM memory, stored adjustment value for correcting the maximum charging current Ichmax, as determined by the function block KFC used. In this case, the adjustment value from the memory M forms the correction quantity K3, which is multiplicatively linked to the maximum charge current Ichmax via the multiplier ml and thus supplies the actuation variable Ichmax "at the compensation value stored in the memory M, which corresponds to the correction variable K3 it is a factor for the maximum charging current Ichmax representing a deviation of the actual capacitance of the piezoelectric actuator 12 from the rated capacity, as in the functional block KFC in general to form the maximum charging current Ichmax from the target voltage Usoll and the target charging time value Tchsoll is provided.
Dementsprechend kann unter Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips auch bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 für den Funktionsblock KFC nach wie vor derselbeAccordingly, using the principle according to the invention in the embodiment according to FIG. 3, the same may still apply to the functional block KFC
Zusammenhang zwischen den betreffenden Eingangs- und Ausgangsgrößen verwendet werden, der sich wie bereits beschrieben auf eine speziell vorgegebene Referenztemperatur und einen Nennwert für die Aktorkapazität bezieht. Eine Anpassung an beispielsweise fertigungsbedingte Exemplarstreuungen der elektrischen Kapazität des piezoelektrischen Aktors 12 erfolgt erfindungsgemäß durch die Berücksichtigung der Korrekturgröße K3.Relationship between the respective input and output variables are used, which as already described refers to a specially specified reference temperature and a nominal value for the actuator capacity. An adaptation to, for example, production-related specimen scattering of the electrical capacitance of the piezoelectric actuator 12 is carried out according to the invention by taking into account the correction variable K3.
Die Korrekturgröße K3 beziehungsweise der in dem Speicher M abgelegte Wert kann beispielsweise nach einer Fertigung des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils 10 beziehungsweise des piezoelektrischen Aktors 12 ermittelt und für den späteren Gebrauch in dem Speicher M abgelegt werden. Analog zu der vorstehend beschriebenen Kompensation von Exemplarstreuungen bei der Kapazität des piezoelektrischen Aktors 12 für den Aufladevorgang (Bereich Bl) kann auch in dem Bereich B2, der den Entladevorgang steuert, die erfindungsgemäße Korrekturgröße K3 vorgesehen sein, die mittels des Multiplizierers m2 auf die Bildung der Ansteuergröße Idischmax'" wirkt.The correction quantity K3 or the value stored in the memory M can be determined, for example, after production of the fuel injection valve 10 or the piezoelectric actuator 12 according to the invention and stored in the memory M for later use. Analogous to the above-described compensation of specimen scattering in the capacitance of the piezoelectric actuator 12 for the charging process (area Bl), the correction quantity K3 according to the invention can also be provided in the area B2 which controls the discharging process, which by means of the multiplier m2 is based on the formation of the Control variable Idischmax '"acts.
Die verschiedenen Korrekturwerte Kl, K2, K3 sind jeweils auch miteinander kombinierbar, so dass unter Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips beispielsweise gleichzeitig eine Temperaturkompensation und eine Kompensation von anderweitig (z.B. durch Exemplarstreuungen) bedingten Abweichungen der Aktorkapazität realisierbar ist bei der Bildung der Ansteuergrößen.The various correction values K1, K2, K3 can each also be combined with one another, so that, for example, a temperature compensation and compensation of deviations in the actuator capacity caused otherwise (for example by specimen scattering) can be realized by the application of the principle according to the invention during the formation of the control variables.
Die Figuren 4a, 4b zeigen unterschiedliche Betriebszustände einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens.FIGS. 4a, 4b show different operating states of a further embodiment of the operating method according to the invention.
Im Unterschied zu den vorstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ist bei der Ausführungsform gemäß Figur 4a, 4b kein separater Funktionsblock F2, F4 beziehungsweise ein gespeicherter Abgleichwert (vergleiche Speichereinheit M) vorgesehen.In contrast to the embodiments of the invention described above with reference to FIGS. 2 and 3, in the embodiment according to FIGS. 4a, 4b no separate function block F2, F4 or a stored adjustment value (compare storage unit M) is provided.
Ein Temperaturabweichungen beziehungsweise Exemplarstreuungen hinsichtlich der Kapazität des piezoelektrischen Aktors 12 berücksichtigender Faktor wird vielmehr direkt in Form eines Ausgangswerts KIl, KI2 der jeweiligen Regler PIl, PI2 bereitgestellt. Die Ausgangswerte KIl, KI2 werden gemäß Figur 4a wie seither die Korrekturgrößen Kl , K2, K3 mittels derA temperature deviation or specimen scattering with respect to the capacitance of the piezoelectric actuator 12 taking into account factor is provided directly in the form of an output value KIl, KI2 the respective controller PIl, PI2. The output values KI1, KI2 become, as shown in FIG. 4a, the correction quantities K1, K2, K3 by means of the
Multiplizierer ml, m2 mit den jeweiligen zu korrigierenden Größen Ichmax'", Idischmax"" verknüpft.Multiplier ml, m2 associated with the respective variables Ichmax '", Idischmax" "to be corrected.
Dieser Erfindungsvariante liegt die Beobachtung zugrunde, dass der Integralanteil der Regler PIl, PI2 nach dem Abschluss eines Einregelvorgangs im Wesentlichen den Kapazitätstoleranzen des piezoelektrischen Aktors 12, die einerseits durch Exemplarstreuung und andererseits beispielsweise durch den Temperaturgang der Kapazität bedingt sind, entspricht. Das heißt, die den Integralanteil des betreffenden Reglers PIl, PI2 repräsentierenden Ausgangswerte KIl, KI2 wirken im Sinne einer Korrekturgröße über die Multiplizierer ml, m2 direkt auf die zu beeinflussenden Ansteuergrößen.This variant of the invention is based on the observation that the integral component of the controllers PI1, PI2 substantially corresponds to the capacitance tolerances of the piezoelectric actuator 12 after the conclusion of an adjustment process, which are caused on the one hand by specimen scattering and, on the other hand, by the temperature variation of the capacitance, on the other hand. That is, the output values KI1, KI2 representing the integral component of the respective controller PI1, PI2 act directly on the in the sense of a correction variable via the multipliers ml, m2 influencing control variables.
Figur 4a zeigt hierbei eine Situation, wie sie nach einem Abschluss des Einregelvorgangs der betreffenden Ansteuergröße Ichmax'", Idischmax"" gegeben ist. Dabei werden die Ausgangswerte KIl, KI2 der Regler PIl, PI2 nicht nur den Multiplizieren ml, m2 zur Echtzeit-Korrektur der Ansteuergrößen Ichmax'", Idischmax"" zur Verfügung gestellt, sondern die Ausgangswerte KIl, KI2 werden gleichzeitig dem Funktionsblock TG zugeführt, der einen Temperaturgang der Kapazität des piezoelektrischen Aktors 12 bezogen auf die definierte Referenztemperatur modelliert.4a here shows a situation as it is given after completion of the adjustment process of the relevant control variable Ichmax '', Idischmax '', whereby the output values KI1, KI2 of the controllers PI1, PI2 not only the multipliers ml, m2 for real-time correction the control variables IchImax ', Idischmax "" are provided, but the output values KI1, KI2 are simultaneously supplied to the function block TG, which models a temperature response of the capacitance of the piezoelectric actuator 12 relative to the defined reference temperature.
Durch den Funktionsblock TG werden die in Form der Korrekturgrößen KIl, KI2 vorliegenden Integralanteile der Regler PIl, PI2, die auf die aktuelle Temperatur des Aktors 12 bezogen sind, umgerechnet auf solche Korrekturfaktoren, die sich auf die vorgebbare Referenztemperatur beziehen. Die auf diese Weise normierten Werte werden schließlich in dem nicht flüchtigen Speicher M abgelegt.By means of the function block TG, the integral parts of the controllers PI1, PI2, which are in the form of the correction quantities KI1, KI2, which are related to the current temperature of the actuator 12, are converted to those correction factors which relate to the predefinable reference temperature. The values normalized in this way are finally stored in the non-volatile memory M.
Figur 4b zeigt das Funktionsdiagramm der Figur 4a in einer weiteren Betriebssituation, der Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Reglerstruktur, beispielsweise nach einer vorangehenden Deaktivierung. Erfindungsgemäß werden die zuvor aus den Integralanteilen ermittelten Korrekturwerte KIl, KI2 beziehungsweise hiermit korrespondierende, auf die Referenztemperatur normierte Größen aus dem nicht flüchtigen Speicher M in den Funktionsblock TG geladen, wo sie unter Berücksichtigung der aktuellen Temperatur Tist des piezoelektrischen Aktors 12 in entsprechende Korrekturwerte umgerechnet werden, um in dieser Form zur Initialisierung derFIG. 4b shows the functional diagram of FIG. 4a in a further operating situation, the commissioning of the controller structure according to the invention, for example after a previous deactivation. According to the invention, the correction values KI1, KI2 or values corresponding to the reference temperature which have previously been determined from the integral components are loaded from the non-volatile memory M into the functional block TG, where they are converted into corresponding correction values taking into account the actual temperature Tact of the piezoelectric actuator 12 in order to initialize in this way
Integralanteile der Regler PIl, PI2 verwendet zu werden, vgl. die Pfeile von dem Funktionsblock TG zu den Reglern PIl, PI2.Integral parts of the controllers PIl, PI2 to be used, cf. the arrows from the function block TG to the controllers PIl, PI2.
Auf diese Weise ist vorteilhaft eine gezielte Initialisierung der Regler PIl, PI2 möglich, die einen besonders schnellen Einregelvorgang unter Berücksichtigung der tatsächlichen Temperatur und daher auch der tatsächlichen momentanen Kapazität des piezoelektrischen Aktors 12 erlaubt. Damit ist es vorteilhaft möglich, bereits für die ersten Ansteuerungen des Kraftstoffeinspritzventils 10 (Figur 1) nahezu optimale Ansteuerparameter zu erhalten, um präzise Kraftstoffeinspritzungen vornehmen zu können, wodurch Mengenfehler vermieden werden und insbesondere auch ein unerwünschtes Auslösen von Überwachungsfunktionen ausbleibt. Wie bereits beschrieben, kann alternativ oder ergänzend auch eine modellbasiert ermittelte Temperatur des piezoelektrischen Aktors 12 verwendet werden, um die vorstehend beschriebene Betriebsweise des Funktionsblocks TG zu ermöglichen.In this way, a targeted initialization of the controller PIl, PI2 is advantageously possible, which allows a particularly fast Einregelvorgang taking into account the actual temperature and therefore also the actual instantaneous capacity of the piezoelectric actuator 12. Thus, it is advantageously possible to obtain almost optimal control parameters already for the first activations of the fuel injection valve 10 (FIG. 1) in order to be able to carry out precise fuel injections, thereby avoiding quantity errors and in particular also avoiding unwanted triggering of monitoring functions. As already described, alternatively or additionally, a model-based determined temperature of the piezoelectric actuator 12 can be used to enable the above-described operation of the functional block TG.
Unter Verwendung des erfmdungsgemäßen Prinzips sind demnach hochgenaue Kraftstoffeinspritzungen möglich, welche auch die Verminderung von Emissionen undUsing the inventive principle therefore highly accurate fuel injections are possible, which also reduce emissions and
Geräuschentwicklung während des Betriebs einer das Kraftstoffeinspritzventil 10 enthaltenden Brennkraftmaschine bedingen. Das von herkömmlichen Systemen bekannte Auslösen von Überwachungs- bzw. Diagnosefunktionen insbesondere in solchen Fällen, wenn sich die kapazitätsbeeinflussenden Effekte der Umgebungstemperatur und Exemplarstreuung konstruktiv überlagern, kann durch Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips vorteilhaft vermieden werden. Noise during operation of an internal combustion engine containing the fuel injection valve 10 condition. The triggering of monitoring or diagnostic functions known from conventional systems, in particular in such cases when the capacity-influencing effects of the ambient temperature and specimen scattering overlap constructively, can advantageously be avoided by applying the principle according to the invention.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben eines piezoelektrischen Aktors (12), insbesondere eines Kraftstoffeinspritzventils (10) einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem in Abhängigkeit einer elektrischen Kapazität des Aktors (12) und mindestens eines Sollwertes für den Betrieb des Aktors (12), insbesondere einer Sollspannung (Usoll) und/oder einer Soll- Ladezeit (Tchsoll), mindestens eine Ansteuergröße (Ichmax') zur Beaufschlagung des Aktors (12) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der mindestens einen Ansteuergröße (Ichmax') eine Temperaturabhängigkeit der Kapazität des Aktors (12) und/oder sich auf die Aktorkapazität auswirkende Exemplarstreuungen berücksichtigt werden.Anspruch [en] A method for operating a piezoelectric actuator (12), in particular a fuel injection valve (10) of an internal combustion engine of a motor vehicle, in which an electric capacity of the actuator (12) and at least one setpoint for the operation of the actuator (12), in particular one Target voltage (Usoll) and / or a target charging time (Tchsoll), at least one control variable (Ichmax ') for acting on the actuator (12) is determined, characterized in that when determining the at least one control variable (Ichmax') a temperature dependence of Capacity of the actuator (12) and / or on the actuator capacity affecting copy discrepancies are taken into account.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuergröße (Ichmax') mittels eines die elektrische Kapazität des Aktors (12) bei einer Referenztemperatur repräsentierenden Funktionsblocks (KFC) in Abhängigkeit des mindestens einen Sollwerts (Usoll, Tchsoll) ermittelt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the control variable (Ichmax ') by means of a the electrical capacitance of the actuator (12) at a reference temperature representing function block (KFC) depending on the at least one setpoint (Usoll, Tchsoll) is determined.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuergröße (Ichmax) mit einer Korrekturgröße (Kl) modifiziert, insbesondere addiert und/oder multipliziert wird, die die Temperaturabhängigkeit der Kapazität des Aktors (12) und/oder Exemplarstreuungen berücksichtigt.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the drive quantity (Ichmax) with a correction variable (Kl) modified, in particular added and / or multiplied, which takes into account the temperature dependence of the capacity of the actuator (12) and / or specimen scattering.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf die Aktorkapazität auswirkende Exemplarstreuungen, vorzugsweise periodisch, ermittelt werden, und dass entsprechende Informationen über die Exemplarstreuungen nichtflüchtig gespeichert werden.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that on the actuator capacity affecting copy scatters, preferably periodically, are determined, and that corresponding information about the item scatters are stored non-volatile.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sollspannung (Usoll) mit einer Istspannung (Uist) verglichen wird, um eine Regeldifferenz (el) zu ermitteln, und wobei die Regeldifferenz (el) bei der Ermittlung der Ansteuergröße (Ichmax'") berücksichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeldifferenz (el) einem mindestens einen Integralanteil aufweisenden Regelglied (PIl) zugeführt wird, und dass der Integralanteil des Regelglieds (PIl) initialisiert wird mit einem zuvor gespeicherten Integralanteilwert, vorzugsweise einem Integralanteilwert, der in einem vorangehenden Betriebszyklus ermittelt worden ist.5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the setpoint voltage (Usoll) is compared with an actual voltage (Uist) to determine a control difference (el), and wherein the control difference (el) in the determination of the control variable (Ichmax '") is taken into account, characterized in that the control difference (el) an at least one integral component having the controller (PIl) is initialized, and that the integral part of the control element (PIl) is initialized with a previously stored integral component value, preferably an integral component value, which has been determined in a preceding operating cycle.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Integralanteilwert am Ende eines Betriebszyklus des Aktors (12) gespeichert wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the integral component value at the end of an operating cycle of the actuator (12) is stored.
7. Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Integralanteilwert vor dem Speichern auf eine vorgebbare Bezugstemperatur normiert wird, und dass der normierte gespeicherte Integralanteilwert vor der Verwendung zur Initialisierung des Regelglieds (PIl) von der Bezugstemperatur auf die momentane Temperatur des Aktors (12) umgerechnet wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the integral integral value is normalized before storing to a predeterminable reference temperature, and that the normalized stored integral integral value prior to use for initialization of the control element (PIl) from the reference temperature to the instantaneous temperature of the actuator (12). is converted.
8. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 programmiert ist.8. Computer program, characterized in that it is programmed to carry out the method according to one of claims 1 to 7.
9. Steuergerät (20) für ein Kraftstoffeinspritzventil (10), insbesondere einer9. control unit (20) for a fuel injection valve (10), in particular one
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist. Internal combustion engine of a motor vehicle, characterized in that it is designed to carry out the method according to one of claims 1 to 7.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015212378B4 (en) * 2015-07-02 2021-08-05 Vitesco Technologies GmbH Method and device for controlling a piezo actuator of an injection valve of a fuel injection system of an internal combustion engine
DE102021214395A1 (en) 2021-12-15 2023-06-15 Festo Se & Co. Kg Process for controlling a piezo valve device, controller device and fluidic system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19805184A1 (en) * 1998-02-10 1999-08-12 Bosch Gmbh Robert Method and device for determining the temperature of a piezoelectric element
DE19931233A1 (en) * 1999-07-07 2001-01-18 Siemens Ag Capacitive actuator control method for operating fuel injection valve in combustion engine
DE10025579A1 (en) * 2000-05-24 2001-12-06 Siemens Ag Method and appliance for controlling capacitive actuator checks measuring circuit during non-operative periods to provide correction factor for next control operation
WO2002050413A1 (en) * 2000-12-18 2002-06-27 Siemens Aktiengesellschaft Actuator regulation and corresponding method
EP1577527A1 (en) * 2004-03-15 2005-09-21 Siemens Aktiengesellschaft Method for determining failed actuators of an internal combustion engine

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19652807C2 (en) 1996-12-18 2002-08-29 Siemens Ag Method and device for controlling a capacitive actuator
DE19845037C2 (en) 1998-09-30 2000-11-30 Siemens Ag Method and arrangement for controlling a capacitive actuator
DE19845042C2 (en) 1998-09-30 2000-08-24 Siemens Ag Method and arrangement for diagnosing a capacitive actuator
JP2005039990A (en) 2003-06-24 2005-02-10 Nippon Soken Inc Piezoactuator drive circuit
DE10336639A1 (en) 2003-08-08 2005-03-03 Robert Bosch Gmbh Method and device for functional diagnosis of a piezoelectric actuator of a fuel metering system of an internal combustion engine
DE102004012428A1 (en) 2003-09-23 2005-04-28 Bosch Gmbh Robert Method, computer program and apparatus for operating an internal combustion engine
DE102005025415B4 (en) 2005-06-02 2008-11-27 Continental Automotive Gmbh Method and device for driving a piezoelectric actuator
DE102006011725B4 (en) 2006-03-14 2015-05-28 Continental Automotive Gmbh Method and device for calibrating a piezo actuator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19805184A1 (en) * 1998-02-10 1999-08-12 Bosch Gmbh Robert Method and device for determining the temperature of a piezoelectric element
DE19931233A1 (en) * 1999-07-07 2001-01-18 Siemens Ag Capacitive actuator control method for operating fuel injection valve in combustion engine
DE10025579A1 (en) * 2000-05-24 2001-12-06 Siemens Ag Method and appliance for controlling capacitive actuator checks measuring circuit during non-operative periods to provide correction factor for next control operation
WO2002050413A1 (en) * 2000-12-18 2002-06-27 Siemens Aktiengesellschaft Actuator regulation and corresponding method
EP1577527A1 (en) * 2004-03-15 2005-09-21 Siemens Aktiengesellschaft Method for determining failed actuators of an internal combustion engine

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