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DE102012221529A1 - Method for controlling piezoelectric actuator for injection valve of combustion engine of motor car, involves applying low voltage on actuator, and setting voltage range is specified such that reaction is formed between needle and actuator - Google Patents

Method for controlling piezoelectric actuator for injection valve of combustion engine of motor car, involves applying low voltage on actuator, and setting voltage range is specified such that reaction is formed between needle and actuator Download PDF

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DE102012221529A1
DE102012221529A1 DE201210221529 DE102012221529A DE102012221529A1 DE 102012221529 A1 DE102012221529 A1 DE 102012221529A1 DE 201210221529 DE201210221529 DE 201210221529 DE 102012221529 A DE102012221529 A DE 102012221529A DE 102012221529 A1 DE102012221529 A1 DE 102012221529A1
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actuator
nozzle needle
voltage
piezoelectric actuator
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German (de)
Inventor
Holger Rapp
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

The method involves applying low-voltage on a piezoelectric actuator (12) after discharging the piezoelectric actuator for a predetermined time period such that a coupler hydraulically connects the piezoelectric actuator with a nozzle needle (22) during pressure prevails a predetermined value for the predetermined time period. Certain amount of the low-voltage is set such that a reaction is formed between the nozzle needle and the piezoelectric actuator. A measured value is sensed by utilizing the piezoelectric actuator during the predetermined time period. An independent claim is also included for a device for controlling a piezoelectric actuator.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Piezoaktors nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche. The invention relates to a method and a device for controlling a piezoelectric actuator according to the preamble of the independent claims.

Aus der DE 10 2009 000 741 A1 ist ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Piezoaktors bekannt. Dort wird ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei dem der Zeitpunkt des Auftretens eines bestimmten Signals erkannt und zur Bestimmung des Spritzendes und letztendlich zur Regelung der Spritzdauer oder der Einspritzmenge des Injektors verwendet wird. Dabei wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, dass bei bestimmten Typen von Piezoaktoren der Einschlag der Düsennadel in ihrem Sitz sowohl durch Körperschallübertragung als auch durch Druck- und Kraftgradienten in der Schaltkette der Servoventile die Anregung einer mechanischen Schwingung des Aktors bewirkt. Diese erzeugt ein geringes Spannungssignal am Aktor mit Anteilen hauptsächlich im Bereich der angeregten Resonanzfrequenz.From the DE 10 2009 000 741 A1 Also, a method and apparatus for driving a piezoelectric actuator is known. There, a method and a device is described in which the time of occurrence of a specific signal is detected and used to determine the end of injection and ultimately to control the injection duration or the injection quantity of the injector. In this case, use is made of the fact that in certain types of piezoelectric actuators the impact of the nozzle needle in its seat, both by structure-borne sound transmission and by pressure and force gradients in the switching chain of the servo valves causes the excitation of a mechanical vibration of the actuator. This generates a low voltage signal at the actuator with proportions mainly in the region of the excited resonance frequency.

Problematisch hierbei ist, dass durch das kurz vor dem Düsennadelschließen erfolgte Entladen des Aktors ebenfalls erhebliche Schwingungen der Aktorspannung ausgelöst werden, denen die Schwingungen durch das Düsennadelschließen später überlagert wird. Deshalb ist es bei kurzen Abständen zwischen Ansteuerende und Düsennadelschließen nicht möglich, das Spritzende zuverlässig zu detektieren. Dadurch wird der Arbeitsbereich der Funktion zur Erkennung des Nadelschließens stark eingeschränkt, und zwar auf den Bereich großer Einspritzmengen. The problem here is that also caused by the shortly before the nozzle needle closing unloading of the actuator significant oscillations of the actuator voltage to which the vibrations are superimposed by the nozzle needle closing later. Therefore, it is not possible at short intervals between Ansteuerende and nozzle needle to reliably detect the injection end. This severely restricts the work area of the needle closure detection function to the area of large injection quantities.

Durch die angeregten Schwingungen des Aktors und der Schaltkette wird eine Druckschwingung im sogenannten Kopplerspalt und damit auch der Anpresskraft zwischen den einzelnen mechanischen Komponenten erzeugt. Dies führt dazu, dass in manchen Zeitintervallen der Druck im Kopplerspalt zu gering wird oder sogar den Dampfdruck des Kraftstoffs erreicht oder dass der Ventilkolben kurzzeitig vom Ventilbolzen abhebt. Beides hat zur Folge, dass die Anpresskraft zwischen den Bauteilen zu null wird. Diese verschiedenen hydraulischen und mechanischen Effekte führen dazu, dass die Schaltkette zwischen Aktor und Düsennadel während dieser Intervalle außer Eingriff ist und folglich keine Signalübertragung von der Düsennadel zum Aktor erfolgen kann. In diesen Zeitabschnitten ist daher kein Erkennen des Schließens der Düsennadel möglich. Due to the excited vibrations of the actuator and the switching chain, a pressure oscillation in the so-called coupler gap and thus also the contact force between the individual mechanical components is generated. As a result, in some time intervals, the pressure in the coupler gap becomes too low or even reaches the vapor pressure of the fuel or the valve piston briefly lifts off from the valve pin. Both have the consequence that the contact pressure between the components is zero. These different hydraulic and mechanical effects cause the switching chain between the actuator and the nozzle needle during these intervals is disengaged and consequently no signal transmission from the nozzle needle to the actuator can take place. In these periods, therefore, no recognition of the closing of the nozzle needle is possible.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Übertragungskette zwischen Aktor und Düsennadel dadurch sicher geschlossen werden kann, dass erstens der Druck im Kopplerspalt auf einem Wert über null gehalten wird und zweitens der Ventilkolben in Kontakt mit dem Ventilbolzen bleibt. Damit ist auch gewährleistet, dass ständig eine Rückwirkung des Düsennadelschließens über den Steuerraumdruck, der auf den Ventilbolzen wirkt, auf die Aktorspannung gegeben ist.According to the invention, it has been recognized that the transmission chain between the actuator and the nozzle needle can be reliably closed by firstly maintaining the pressure in the coupler gap at a value above zero and, secondly, by keeping the valve piston in contact with the valve pin. This also ensures that there is always a reaction of the nozzle needle closing via the control chamber pressure, which acts on the valve pin, on the actuator voltage.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche hat demgegenüber den Vorteil, dass ständig eine Messung verschiedener Größen ausgehend von der Aktorspannung möglich ist, da die Übertragungskette zwischen Aktor und Düsennadel ständig geschlossen ist. The device according to the invention and the method according to the invention with the features of the independent claims have the advantage that a measurement of different sizes starting from the actuator voltage is always possible because the transmission chain between the actuator and the nozzle needle is constantly closed.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass nach dem Entladen des Aktors für eine vorbestimmte Zeitdauer eine kleine Spannung an den Aktor angelegt wird. Dabei wird die Höhe dieser kleinen Spannung derart vorgegeben, dass die Schaltkette zwischen Aktor und Ventilbolzen stets im Eingriff bleibt, so dass immer eine Rückwirkung der Düsennadelbewegung und insbesondere des Düsennadelschließens auf den Aktor und dessen Spannung besteht. This is inventively achieved in that after discharging the actuator for a predetermined period of time, a small voltage is applied to the actuator. In this case, the height of this small voltage is set such that the switching chain between the actuator and the valve pin always remains engaged, so that there is always a reaction of the nozzle needle movement and in particular of the nozzle needle closing on the actuator and its voltage.

Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die kleine Spannung derart vorgegeben wird, dass in dem Koppler, der den Aktor und die Düsennadel hydraulisch verbindet, während des vorbestimmten Zeitraums ein Druck über einen bestimmten Vorgabewert herrscht.This is achieved, in particular, by predetermining the small voltage in such a way that in the coupler, which hydraulically connects the actuator and the nozzle needle, a pressure above a certain preset value prevails during the predetermined period of time.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn dieser Vorgabewert dem Druck des den Koppler umgebenden Kraftstoffs entspricht. Dort herrscht der Rücklauf-Gegendruck des Injektors, der durch Androsseln der Injektor-Rücklaufmengen an einem Druckhalteventil oder an einer hydraulischen Drossel erzeugt wird. Solange der Druck im Kopplerspalt sich oberhalb dieses Rücklauf-Gegendrucks befindet, ist die Übertragungskette zwischen Aktor und Ventilbolzen sicher geschlossen.It is particularly advantageous if this default value corresponds to the pressure of the fuel surrounding the coupler. There prevails the return back pressure of the injector, which is generated by throttling the injector return amounts to a pressure-holding valve or to a hydraulic throttle. As long as the pressure in the coupler gap is above this return backpressure, the transmission chain between the actuator and the valve pin is securely closed.

Bei einer verbesserten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Aktor während des vorgegebenen Zeitraums zur Sensierung einer Messgröße dient. D. h., der Aktor wird nur solange mit einer kleinen Spannung beaufschlagt, wie die Messgröße erfasst wird. Dadurch können der Energiebedarf und die Belastung des Kopplers reduziert werden. Bei unterschiedlichen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die kleine Spannung zum Einen unmittelbar nach dem Entladen anliegt. Andererseits kann auch vorgesehen sein, dass die kleine Spannung erst nach einer Zeitspanne nach dem Entladen anliegt.In an improved embodiment, it is provided that the actuator serves for the sensing of a measured variable during the predetermined period of time. This means that the actuator is only supplied with a small voltage as long as the measured variable is detected. As a result, the energy requirement and the load of the coupler can be reduced. In different embodiments, it is provided that the small voltage is applied to the one immediately after discharging. On the other hand, it can also be provided that the small voltage is applied only after a period of time after discharging.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die gezielte Vorspannung der Schaltkette unmittelbar nach dem Entladen des Aktors, welche aus dem Anlegen der kleinen Spannung automatisch resultiert, Nachschwing- und Prellvorgänge in der Schaltkette, die durch das Entladen des Aktors ausgelöst werden, wesentlich schneller abklingen als bei einer Ansteuerung nach dem Stand der Technik. Dadurch wird das Zeitintervall nach dem Entladen des Aktors, in dem solche Nachschwing- und Prellvorgänge eine nachfolgende Einspritzung beeinflussen können, in entsprechender Weise drastisch verkürzt. Die Zumessgenauigkeit bei Mehrfacheinspritzungen mit kurzen Spritzabständen wird so nochmals deutlich gesteigert. Another advantage of the invention is that immediately after the discharge of the actuator, which results automatically from the application of the small voltage, reverberation and bounce in the switching chain, which are triggered by the discharge of the actuator, substantially by the targeted bias of the switching chain Fade away faster than in a drive according to the prior art. As a result, the time interval after discharge of the actuator, in which such Nachschwing- and bounce processes can affect a subsequent injection, drastically shortened in a corresponding manner. The metering accuracy in multiple injections with short spray intervals is thus significantly increased again.

Zeichnungdrawing

1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einiger wesentlicher Elemente eines Ausführungsbeispiels eines Einspritzventils. 1 shows a schematic sectional view of some essential elements of an embodiment of an injection valve.

2 zeigt verschiedene über Zeit aufgetragene Signale. 2 shows different signals plotted over time.

In der 1 ist ein Einspritzventil einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt, das mit einem piezoelektrischen Aktor 12 versehen ist.In the 1 an injection valve of an internal combustion engine of a motor vehicle is shown, which with a piezoelectric actuator 12 is provided.

Der piezoelektrische Aktor 12 wird wie in 1 durch den Pfeil angedeutet von einem Steuergerät 20 angesteuert. Weiterhin weist das Einspritzventil einen Ventilbolzen 13 auf. Über diesen Ventilbolzen kann der Druck in einem Schaltventilraum 21 beeinflusst werden. Abhängig vom Druck im Schaltventilraum 21 öffnet oder schließt eine Düsennadel 22. Diese Düsennadel 22 gibt in ihrem offenen Zustand den Kraftstofffluss in den Brennraum frei und sperrt ihn in ihrem geschlossenen Zustand. The piezoelectric actuator 12 will be like in 1 indicated by the arrow of a control unit 20 driven. Furthermore, the injection valve has a valve pin 13 on. About this valve pin, the pressure in a switching valve chamber 21 to be influenced. Depending on the pressure in the switching valve chamber 21 opens or closes a nozzle needle 22 , This nozzle needle 22 In its open state releases the flow of fuel into the combustion chamber and locks it in its closed state.

Ist der Ventilbolzen 13 von dem Ventilsitz abgehoben, so fällt der Druck im Schaltventilraum 21 ab und die Düsennadel 22 öffnet und es wird Kraftstoff eingespritzt. Sitzt der Ventilbolzen 13 auf dem Ventilsitz auf, so herrscht im Schaltventilraum ein bestimmter Steuerraumdruck und die Düsennadel 22 bewegt sich wieder zurück in ihre geschlossene Position. Erreicht die Düsennadel 22 ihre geschlossene Position, so steigt dieser Steuerraumdruck mit steilem Gradienten auf den Raildruck an. Dieser Vorgang ist geeignet, die zur Sensierung des Spritzendes gewünschte Resonanzschwingung des Aktors anzuregen. Der Übergang des Ventilbolzens 13 von seinem geschlossenen in seinen geöffneten Zustand wird mit Hilfe des piezoelektrischen Aktors 12 bewirkt. Hierzu wird eine elektrische Spannung an den Aktor 12 angelegt, die eine Längenänderung des im wesentlichen als Piezostapel ausgeführten Aktors 12 hervorruft, die ihrerseits zum Öffnen bzw. Schließen des Ventilbolzens 13 des Steuerventils ausgenutzt wird. Dazu wird die Längenänderung des Aktors über die Schaltkette auf den Ventilbolzen 13 übertragen.Is the valve pin 13 lifted from the valve seat, the pressure drops in the switching valve chamber 21 off and the nozzle needle 22 opens and fuel is injected. Sits the valve pin 13 on the valve seat, so prevails in the switching valve chamber a certain control chamber pressure and the nozzle needle 22 moves back to its closed position. Reach the nozzle needle 22 their closed position, so this control chamber pressure increases with steep gradient to the rail pressure. This process is suitable for stimulating the desired resonance oscillation of the actuator for sensing the injection end. The transition of the valve pin 13 from its closed state to its open state, it uses the piezoelectric actuator 12 causes. For this purpose, an electrical voltage to the actuator 12 applied, the change in length of the essentially designed as a piezo stack actuator 12 causes, in turn, to open or close the valve pin 13 of the control valve is utilized. For this purpose, the change in length of the actuator via the switching chain on the valve pin 13 transfer.

Ferner ist in der Schaltkette ein hydraulischen Koppler 15 vorgesehen. Dieser besteht im Wesentlichen aus einem Kopplergehäuse 16, in dem zwei Kolben 17, 18 geführt sind. Der Kolben 17 ist mit dem Aktor 12 und der Kolben 18 ist mit dem Ventilbolzen 13 verbunden. Diese Verbindung kann durch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Bauteilen bewirkt werden, oder aber auch durch die Vorspannkräfte zweier in 1 nicht dargestellter Druckfedern, die den Kolben 17 in Richtung des Aktors 12 und den Kolben 18 in Richtung des Ventilbolzens 13 beaufschlagen. Zwischen den beiden Kolben 17, 18 ist ein auch als Kopplerspalt bezeichnetes Volumen 19 eingeschlossen, das die Übertragung der von dem Aktor 12 ausgeübten Kraft auf den Ventilbolzen 13 bewerkstelligt. Der Kolben 18 wird im Folgenden auch als Ventilkolben bezeichnet.Furthermore, in the switching chain is a hydraulic coupler 15 intended. This consists essentially of 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 valve pin 13 connected. This connection can be effected by a cohesive connection between the two components, or else by the biasing forces of two in 1 unillustrated compression springs, the piston 17 in the direction of the actuator 12 and the piston 18 in the direction of the valve pin 13 apply. Between the two pistons 17 . 18 is a volume also referred to as a coupler gap 19 included, which is the transfer of the actor 12 applied force on the valve pin 13 accomplished. The piston 18 is also referred to below as a valve piston.

Der Koppler 15 ist von unter Rücklaufdruck stehendem Kraftstoff umgeben. Dieser Rücklaufdruck entsteht durch das Androsseln der Rücklaufmengen der Injektoren an einem als Überdruckventil ausgeführten Druckhalteventil oder an einer hydraulischen Drossel.The coupler 15 is surrounded by fuel under reflux. This return pressure is created by throttling the return quantities of the injectors on a pressure relief valve designed as a pressure relief valve or on a hydraulic throttle.

Das Volumen des Kopplerspalts 19 ist ebenfalls mit Kraftstoff gefüllt, der über die Führungsspalte zwischen den beiden Kolben 17, 18 und dem Kopplergehäuse 16 in den Kopplerspalt 19 eindringt. Dadurch kann sich das Volumen des Kopplerspalts 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 des Kopplerspalts 19 jedoch nahezu unverändert, und die Änderung der Länge des Aktors 12 bzw. die vom Aktor 12 auf den Kolben 17 ausgeübte Kraft wird auf den Ventilbolzen 13 übertragen.The volume of the coupler gap 19 is also filled with fuel, passing over the guide gaps between the two pistons 17 . 18 and the coupler housing 16 in the coupler gap 19 penetrates. This may increase the volume of the coupler gap 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 of the coupler gap remains 19 however, almost unchanged, and the change in the length of the actuator 12 or the one from the actuator 12 on the piston 17 applied force is applied to the valve pin 13 transfer.

Um Kraftstoff einzuspritzen wird der Aktor durch intermittierendes Schalten eines Ladeschalters geladen. Dadurch öffnet die Ventilbolzen 13. Nach dem Ladevorgang wird die Endstufe hochohmig geschaltet, wodurch die elektrische Ladung des Aktors konstant bleibt. Beim Ansteuerende wird der Aktor durch intermittierendes Schalten eines Entladeschalters wieder auf die Spannung Null entladen. Dadurch schließt die Ventilbolzen 13. Nach Erreichen der Spannung 0 wird die Endstufe wieder hochohmig geschaltet, wodurch die elektrische Ladung des Aktors wieder konstant bleibt.To inject fuel, the actuator is charged by intermittently switching a charging switch. This opens the valve pin 13 , After charging, the output stage is switched to high impedance, whereby the electric charge of the actuator remains constant. At the drive end of the actuator is discharged by intermittently switching a discharge switch back to the voltage zero. This closes the valve pin 13 , After reaching the voltage 0, the output stage is again switched to high impedance, whereby the electrical charge of the actuator remains constant again.

Eine Bewegung des Aktors 12 wirkt sich im hochohmigen Zustand der Endstufe auf dessen Spannung aus. Durch das Nachschwingen des Aktors und der Schaltkette ist aber sowohl der Anpresskraft zwischen Ventilbolzen 13 und dem Ventilkolben 18 als auch dem Druck im Kopplerspalt 19 eine Schwingung überlagert. Diese führt dazu, dass in manchen Zeitintervallen der Druck im Kopplerspalt 19 den Dampfdruck des Kraftstoffs erreicht oder dass die Anpresskraft zwischen Ventilbolzen 13 und Ventilkolben 18 zu null wird bzw. sogar ein Spalt zwischen diesen beiden Bauteilen entsteht.A movement of the actor 12 has an effect on the voltage in the high-impedance state of the output stage. Due to the ringing of the actuator and the switching chain but is both the contact force between the valve pin 13 and the plunger 18 as well as the pressure in the coupler gap 19 superimposed on a vibration. This results in the pressure in the coupler gap at some time intervals 19 reaches the vapor pressure of the fuel or that the contact pressure between the valve pin 13 and valve piston 18 to zero or even a gap between these two components is formed.

Beide Effekte führen aber jeweils dazu, dass die Übertragungskette zwischen Düsennadel 22, Ventilbolzen 13 und Aktor während dieser Intervalle außer Eingriff ist und folglich keine Signalübertragung von der Düsennadel 22 und/oder der Ventilbolzen 13 zum Koppler und Aktor 12 erfolgen kann.Both effects, however, each lead to the transmission chain between the nozzle needle 22 , Valve pin 13 and actuator is disengaged during these intervals and, consequently, no signal transmission from the nozzle needle 22 and / or the valve pin 13 to the coupler and actuator 12 can be done.

Insbesondere hat der Anstieg des Drucks im Schaltventilraum 21 zum Zeitpunkt des Düsennadelschließens in solchen Zeitintervallen keine Auswirkung auf den Verlauf der Aktorspannung.In particular, the increase in pressure in the switching valve space 21 at the time of nozzle needle closing in such time intervals, no effect on the course of the actuator voltage.

Erfolgt das Schließen der Düsennadel in derartigen Zeitintervallen, so ist folglich die Wirkung des Schließvorgangs auf die Aktorspannung auf Grund der momentan unterbrochenen Schaltkette erheblich reduziert.If the closing of the nozzle needle in such time intervals, then the effect of the closing operation on the actuator voltage due to the momentarily interrupted switching chain is thus significantly reduced.

Ziel ist es, ein Unterschreiten des Rücklauf-Gegendrucks im Kopplerspalt während des Nadelschließvorgangs sicher zu vermeiden und somit die Übertragungskette zwischen Aktor und Ventil, in diesem für die Messung wichtigen Zeitintervall, konstant im Eingriff zu halten und somit eine gute Rückwirkung des Düsennadelschließens auf die Aktorspannung zu erreichen.The aim is to safely avoid falling below the return backpressure in the coupler gap during the needle closing operation and thus to keep the transmission chain between actuator and valve, in this important for the measurement time interval, constantly engaged and thus a good reaction of the nozzle needle closing on the actuator voltage to reach.

Kern der Erfindung ist dass die Aktorspannung beim Schließen des Schaltventils entweder nicht vollständig auf 0 reduziert wird oder unmittelbar nach dem Entladen des Aktors und dem dadurch verursachten Schließen des Schaltventils wieder auf einen geringen Wert angehoben wird, so dass der Aktor während des Düsenschließvorgangs geringfügig höher geladen ist als im Ruhezustand zwischen den Einspritzungen.The core of the invention is that the actuator voltage when closing the switching valve is either not completely reduced to 0 or immediately after the discharge of the actuator and thereby caused closing of the switching valve is raised again to a low value, so that the actuator during the nozzle closing process slightly higher is as at rest between the injections.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sich der Aktor im interessierenden Zeitbereich gegenüber seinem Ruhezustand geringfügig längt und somit im Spalt des hydraulischen Kopplers immer ein Druck herrscht, der ausreicht, um die Schaltkette ohne Lose im Eingriff zu halten. Insbesondere bleibt der Ventilkolben stets in mechanischem Kontakt zum Ventilbolzen und es bildet sich kein Dampf im Kopplerspalt. Dadurch bleibt die Schaltkette unabhängig vom Nachschwingen des Aktors nach dessen Entladevorgang stets im Eingriff. Eine Signalübertragung zum Aktor ist im Moment des Düsenschließens ist immer gewährleistet. Dadurch kann der Arbeitsbereich der Schließzeitpunkterkennung zu deutlich kleineren Ansteuerdauern und Mengen hin ausgeweitet werden.The advantage of the invention is that the actuator lags slightly in the time range of interest compared to its rest state and thus there is always a pressure in the gap of the hydraulic coupler, which is sufficient to hold the shift chain without lots engaged. In particular, the valve piston always remains in mechanical contact with the valve pin and no vapor is formed in the coupler gap. As a result, the switching chain remains independent of the ringing of the actuator after its discharge always engaged. A signal transmission to the actuator is always guaranteed at the moment of nozzle closing. As a result, the work area of the closing time point detection can be extended to significantly shorter drive times and quantities.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist nicht nur auf diese Ausgestaltung von Piezoaktoren beschränkt. Sie kann bei allen Piezoaktoren eingesetzt werden, die einen hydraulischen Koppler aufweisen. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Vorgehensweise auch auf Injektoren ohne Schaltventil anwendbar. Bei solchen Injektoren wirkt der Ventilkolben 18 direkt auf die Düsennadel 22.The procedure according to the invention is not limited to this embodiment of piezoelectric actuators. It can be used with all piezo actuators that have a hydraulic coupler. In particular, the procedure according to the invention can also be applied to injectors without a switching valve. In such injectors, the valve piston acts 18 directly on the nozzle needle 22 ,

In 2 ist in Teilfigur a der herkömmlichen Aktorspannungsverlauf und in den Teilfiguren b und c die beiden Varianten des erfindungsgemäßen Spannungsverlaufs dargestellt. In 2 is shown in part a of the conventional Aktorspannungsverlauf and in the subfigures b and c, the two variants of the voltage curve according to the invention.

Zum Zeitpunkt t1 wird der Aktor geladen und die Einspritzung beginnt. Zum Zeitpunkt t2 wird der Aktor entladen und die Einspritzung endet. Dabei wird der Aktor ausgehend von einer Spannung U0 auf eine Spannung U1 geladen und anschließend entladen. Vorzugsweise nimmt die Spannung U0 den Wert Null an. At time t1, the actuator is charged and injection begins. At time t2, the actuator is discharged and the injection ends. In this case, the actuator is charged starting from a voltage U0 to a voltage U1 and then discharged. Preferably, the voltage U0 assumes the value zero.

Gemäß der Ausgestaltung der 2b wird der Aktor nicht vollständig auf den Wert der Spannung U0 entladen. Nach dem Entladen ab dem Zeitpunkt t2 verbleibt eine Restladung auf dem Aktor, die bewirkt, dass der Aktor und damit der Kolben 17 eine geringe Kraft auf den Kopplerspalt 19 ausübt. Die Ladung bzw. die Spannung U2 ist dabei so klein gewählt, dass der Ventilbolzen 13 nicht öffnet und damit auch die Düsennadelbewegung und somit die Einspritzung nicht beeinflusst wird. Die Ladung bzw. die Spannung U2 ist dabei so groß gewählt, dass eine ausreichende Kraft auf den Kopplerspalt 19 ausgeübt wird, um die Schaltkette permanent im Eingriff zu halten. Vorzugsweise ist die Spannung U2 klein im Vergleich zur Ansteuerspannung U1, mit dem der Aktor zur Erzielung einer Einspritzung angesteuert wird. Bei dieser Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass der Aktor entladen wird, aber unmittelbar nach dem Entladen durch kurzzeitiges ein- oder mehrfaches Schließen des Ladeschalters nochmals auf eine geringe, positive Spannung geladen wird. According to the embodiment of 2 B the actuator is not completely discharged to the value of the voltage U0. After discharge from the time t2 remains a residual charge on the actuator, which causes the actuator and thus the piston 17 a small force on the coupler gap 19 exercises. The charge or the voltage U2 is chosen so small that the valve pin 13 does not open and thus the nozzle needle movement and thus the injection is not affected. The charge or the voltage U2 is chosen so large that a sufficient force on the coupler gap 19 is applied to keep the switching chain permanently engaged. Preferably, the voltage U2 is small compared to the drive voltage U1, with which the actuator is driven to achieve an injection. In this embodiment, it may also be provided that the actuator is discharged, but is charged again to a low, positive voltage immediately after discharging by briefly one or more times closing the charging switch.

Bei der Ausgestaltung gemäß 2c wird der Aktor erst nach einer Zeitspanne nach dem vollständigen Entladen nochmals auf eine geringe, positive Spannung geladen wird.In the embodiment according to 2c If the actuator is charged again after a period of time after the complete discharge to a low, positive voltage.

Dabei ist die Spannung, auf die der Aktor nach dem Entladen nochmals aufgeladen wird so gewählt, dass während des Schließvorgangs der Düsennadel der Druck im Kopplerspalt gegenüber dem Rücklauf-Gegendruck des Injektors (üblicherweise 10 bar) erhöht ist, aber auf einem Niveau liegt, bei dem ein auch nur teilweises Öffnen des Schaltventils unterbleibt. Damit verknüpft ist auch die Tatsache, dass Ventilkolben und Ventilbolzen nun mit einer Kraft, die deutlich größer ist als die im Ruhezustand herrschenden aufeinander gepresst werden. Somit ist die Schaltkette während des gesamten Schließvorgangs der Düsennadel intakt und im Eingriff und kann Signale vom Schaltventilraum oder der Düsennadel zum Aktor übertragen. Erst nach Ende der kompletten Einspritzung wird der Aktor wieder vollständig entladen.The voltage to which the actuator is charged again after discharging is chosen so that during the closing of the nozzle needle, the pressure in the coupler gap against the return back pressure of the injector (usually 10 bar) is increased, but at a level at the even a partial opening of the switching valve is omitted. Linked to this is the The fact that the valve piston and valve pin are now pressed together with a force that is significantly greater than that prevailing at rest. Thus, the switching chain during the entire closing of the nozzle needle is intact and engaged and can transmit signals from the switching valve chamber or the nozzle needle to the actuator. Only after the end of the complete injection is the actuator completely discharged again.

Grundsätzlich ist die Erfindung auch auf Schaltketten ohne hydraulischen Koppler 15 anwendbar. In diesem Fall sorgt sie dafür, dass die Bauelemente der Schaltkette stets im mechanischen Kontakt zueinander bleiben und sie Schaltkette so im Eingriff bleibt.Basically, the invention is also on switching chains without hydraulic coupler 15 applicable. In this case, it ensures that the components of the switching chain always remain in mechanical contact with each other and they chain remains so engaged.

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Claims (6)

Verfahren zur Ansteuerung eines Piezoaktors, bei dem nach Entladen des Aktors für einen vorbestimmten Zeitraum eine kleine Spannung an den Aktor angelegt wird, wobei die Höhe dieser kleinen Spannung derart vorgegeben wird, dass eine Rückwirkung zwischen einer Düsennadel und dem Aktor besteht.Method for controlling a piezoelectric actuator, wherein after discharging the actuator for a predetermined period of time, a small voltage is applied to the actuator, wherein the height of this small voltage is set such that there is a reaction between a nozzle needle and the actuator. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kleine Spannung derart vorgegeben wird, dass in einem Koppler, der den Aktor und die Düsennadel hydraulisch verbindet, während des vorbestimmten Zeitraums ein Druck über einen bestimmten Vorgabewert herrscht.A method according to claim 1, characterized in that the small voltage is set such that in a coupler which connects the actuator and the nozzle needle hydraulically, during the predetermined period, a pressure prevails over a certain predetermined value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des vorgegebenen Zeitraumes der Aktor zur Sensierung einer Messgröße dient.A method according to claim 1, characterized in that during the predetermined period of time, the actuator is used to sense a measured variable. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorgabewert dem Rücklauf-Gegendruck des Kraftstoffs entspricht.A method according to claim 2, characterized in that the default value corresponds to the return back pressure of the fuel. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kleine Spannung unmittelbar nach dem Entladen anliegt. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kleine Spannung erst nach einer Zeitspanne nach dem Entladen anliegt.A method according to claim 1, characterized in that the small voltage is applied immediately after discharging. A method according to claim 1, characterized in that the small voltage is applied only after a period of time after discharging. Vorrichtung zur Ansteuerung eines Piezoaktors, bei dem nach Entladen des Aktors für einen vorbestimmten Zeitraum eine kleine Spannung an den Aktor angelegt wird, mit Mitteln, die die Höhe dieser kleinen Spannung derart vorgegeben wird, dass eine Rückwirkung zwischen einer Düsennadel und dem Aktor besteht.Device for controlling a piezoelectric actuator, wherein after discharging the actuator for a predetermined period of time, a small voltage is applied to the actuator, with means that the height of this small voltage is set such that there is a reaction between a nozzle needle and the actuator.
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