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DE10319530A1 - Monitoring electromechanical actuator, especially piezo-actuator for injector, involves controlling actuator with electrical test signal with alternating component when determining actuator operating parameter - Google Patents

Monitoring electromechanical actuator, especially piezo-actuator for injector, involves controlling actuator with electrical test signal with alternating component when determining actuator operating parameter Download PDF

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DE10319530A1
DE10319530A1 DE10319530A DE10319530A DE10319530A1 DE 10319530 A1 DE10319530 A1 DE 10319530A1 DE 10319530 A DE10319530 A DE 10319530A DE 10319530 A DE10319530 A DE 10319530A DE 10319530 A1 DE10319530 A1 DE 10319530A1
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signal
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Christian Dr. Hoffmann
Manfred Weigl
Jörg WONESCH
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Vitesco Technologies GmbH
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Siemens Corp
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Abstract

Verfahren zur Überwachung eines elektromechanischen Aktors (P1-P4), insbesondere zur Überwachung eines Piezoaktors für einen Injektor einer Einspritzanlage, mit den folgenden Schritten: Ermittlungg mindestens einer elektrischen Betriebsgröße (I, U) des Aktors (P1-P4), Ermittlung der auf den Aktor (P1-P4) wirkenden Kraft (FPIEZO) in Abhängigkeit von der elektrischen Betriebsgröße (I, U) des Aktors (P1-P4) und Ansteuerung des Aktors (P1-P4) mit einem elektrischen Prüfsignal (USIG) bei der Ermittlung der elektrischen Betriebsgröße (I, U) des Aktors (P1-P4), wobei das Prüfsignal (USIG) einen Wechselanteil aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung.Method for monitoring an electromechanical actuator (P1-P4), in particular for monitoring a piezo actuator for an injector of an injection system, with the following steps: determining at least one electrical operating variable (I, U) of the actuator (P1-P4), determining the on the Actuator (P1-P4) force (F PIEZO ) depending on the electrical operating variable (I, U) of the actuator (P1-P4) and control of the actuator (P1-P4) with an electrical test signal (U SIG ) during the determination the electrical operating variable (I, U) of the actuator (P1-P4), the test signal (U SIG ) having an alternating component. The invention further relates to a corresponding device.

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines elektromechanischen Aktors, insbesondere zur Überwachung eines Piezoaktors für einen Injektor einer Einspritzanlage, gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 10.The The invention relates to a method and a device for monitoring of an electromechanical actuator, in particular for monitoring a piezo actuator for an injector of an injection system according to the preamble of claims 1 and 10th

Bei modernen Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen erfolgt die Kraftstoffeinspritzung in die einzelnen Brennräume der Brennkraftmaschine durch Injektoren, die durch elektromechanische Wandler angesteuert werden, wobei zur Ansteuerung der Injektoren beispielsweise Piezoaktoren eingesetzt werden. Die eigentliche Steuerung der Kraftstoffeinspritzung erfolgt hierbei durch eine Ventilnadel, die in dem Injektor verschiebbar gelagert ist und von dem Piezoaktor über einen Hebel und ein Servoventil angesteuert wird. Problematisch an einem derartigen Injektor ist die Tatsache, dass die Kraftübertragung von dem Piezoaktor auf das Servoventil zur Ansteuerung der Ventilnadel nicht spielfrei ist, so dass der Injektor einen Leerhub aufweist, der einer fertigungs- und alterungsbedingten Bauteilstreuung unterliegt. Dieser Leerhub verringert jedoch die Mengengenauigkeit bei der Einspritzung und führt zu unerwünschten Abweichungen zwischen den Injektoren der Brennkraftmaschine, wenn diese einen unterschiedlichen Leerhub aufweisen.at modern injection systems for Internal combustion engines do the fuel injection into the individual combustion chambers the internal combustion engine by injectors by electromechanical converters can be controlled, for example to control the injectors Piezo actuators are used. The actual control of fuel injection takes place here by means of a valve needle which is displaceable in the injector is stored and by the piezo actuator via a lever and a servo valve is controlled. The problem with such an injector is the fact that power transmission from the piezo actuator to the servo valve to control the valve needle is not free of play, so that the injector has an idle stroke, which is subject to manufacturing and aging-related component scatter. However, this idle stroke reduces the quantity accuracy of the injection and leads to undesirable Deviations between the injectors of the internal combustion engine, if these have a different idle stroke.

Es ist weiterhin bekannt, serienmäßig verwendete Injektoren auf einen definierten Leerhub einzustellen, wobei die temperaturabhängige Änderung des Leerhubs über eine geeignete Materialauswahl und Dimensionierung für die Piezoaufnahme minimiert wird. Es ist jedoch hierbei nicht möglich, bauteilspezifische Streuungen der Wärmeausdehnung des Piezoaktors und Alterungseffekte zu berücksichtigen.It is also known to be used as standard Set injectors to a defined idle stroke, with the temperature-dependent change of the idle stroke over suitable material selection and dimensioning for piezo recording is minimized becomes. However, component-specific scattering is not possible thermal expansion of the piezo actuator and aging effects.

Es wurde deshalb bereits versucht, den Leerhub eines Injektors zu detektieren, indem der Spannungs- oder Stromverlauf des Piezoaktors ausgewertet wird. Hierbei wird die physikalische Erkenntnis ausgenutzt, dass die effektive Kapazität eines Piezoaktors von der Kraft abhängig ist, die auf den Piezoaktor wirkt. Dies ist wichtig, da im Betrieb des Piezoaktors eine sprungartige Krafterhöhung auftritt, wenn der Leerhub überschritten wird und der Piezoaktor auf das Servoventil oder sonstige Kraftübertragungselemente zwischen dem Piezoaktor und dem Servoventil auftrifft, was zu einer entsprechenden sprungartigen Änderung der effektiven Kapazität des Piezoaktors führt. Diese Änderung der effektiven Kapazität des Piezoaktors beim überschreiten des Leerhubs äußert sich in dem Spannungs- oder Stromverlauf in einem Knick, so dass der Leerhub des Injektors durch eine Auswertung des Spannungs- oder Stromverlaufs ermittelt werden kann. Die Auswertung des Spannungs- oder Stromverlaufs des Piezoaktors zur Ermittlung des Leerhubs des Injektors ist jedoch schwierig, da es sich hierbei um einen hochdynamischen Vorgang handelt, bei dem sich mehrere Effekte überlagern können. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass aufgrund elastischer Verformungen unter hydraulischem Druck möglicherweise kein echter Leerhub im engeren Sinne existiert, so dass der zu messende Leerhub aus einer Überwindung von elastischen Verformungen besteht, was nach dem vorstehend beschriebenen bekannten Messprinzip bei niedrigem Raildruck aber sehr hohe Anforderungen an die Auswertungen des Spannungs- oder Stromverlaufs stellt, da hierbei nicht die Ventilfeder des Injektors die wesentliche Kraftkomponente erzeugt, sondern der hydraulische Druck am geschlossenen Ventil.It has therefore already been attempted to detect the idle stroke of an injector, by evaluating the voltage or current profile of the piezo actuator becomes. Here the physical knowledge is exploited that the effective capacity of a piezo actuator is dependent on the force acting on the piezo actuator acts. This is important because the piezo actuator has a sudden step power increase occurs when the idle stroke is exceeded is and the piezo actuator on the servo valve or other power transmission elements strikes between the piezo actuator and the servo valve, resulting in a corresponding sudden change the effective capacity of the piezo actuator. This change the effective capacity of the piezo actuator when exceeded of the idle stroke is expressed in the voltage or current curve in a kink, so that the Idle stroke of the injector by evaluating the voltage or current curve can be determined. The evaluation of the voltage or current curve of the piezo actuator for determining the idle stroke of the injector difficult because this is a highly dynamic process where multiple effects overlap can. About that there is also the possibility that due to elastic deformations under hydraulic pressure possibly not real idle stroke exists in the narrower sense, so that the one to be measured Idle stroke from an overcoming of elastic deformations, what after that described above known measuring principle at low rail pressure but very high requirements to the evaluations of the voltage or current curve, because here the valve spring of the injector is not the main force component generated, but the hydraulic pressure at the closed valve.

Nachteilig an dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Ermittlung des Leerhubs eines Injektors ist also die schwierige und aufwendige Auswertung des Spannungs- oder Stromverlaufs.adversely on the procedure for determining the idle stroke described above an injector is the difficult and time-consuming evaluation of the voltage or current curve.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, um mit möglichst geringem Aufwand und großer Genauigkeit die auf einen elektromechanischen Aktor wirkende Kraft zu ermitteln, so dass der Leerhub bestimmt werden kann.The The invention is therefore based on the object of a method and to provide a device in order with the least possible effort and great accuracy to determine the force acting on an electromechanical actuator, so that the idle stroke can be determined.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und – hinsichtlich einer entsprechenden Vorrichtung – durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst.This Task is based on the known known above Procedure according to the generic term of claim 1, by the characterizing features of the claim 1 and - regarding a corresponding device - by the features of the claim 10 solved.

Die Erfindung umfaßt die allgemeine technische Lehre, zur Leerhubdetektion die Kleinsignalkapazität des Piezoaktors zu messen, um die eingangs beschriebenen messtechnischen Probleme bei der Erfassung der Großsignalkapazität des Piezoaktors zu umgehen.The Invention includes the general technical teaching, the small signal capacitance of the piezo actuator for idle stroke detection to measure to the measurement problems described above when detecting the large signal capacity of the piezo actuator bypass.

Die Erfindung sieht deshalb vor, dass der Piezoaktor zur Messung der Kleinsignalkapazität mit einem elektrischen Prüfsignal angesteuert wird, wobei das Prüfsignal einen Wechselanteil aufweist.The The invention therefore provides that the piezo actuator for measuring the Small Signal capacity with an electrical test signal is controlled, the test signal has an alternating share.

Bei dem Prüfsignal kann es sich beispielsweise um ein Wechselspannungs- oder Wechselstromsignal handeln, das vorzugsweise gleichanteilsfrei ist.at the test signal it can be, for example, an AC voltage or AC signal act, which is preferably free of direct components.

Die Frequenz des Wechselanteils des Prüfsignals ist vorzugsweise größer als 50 kHz, um den Kraftverlauf im Zeitbereich von ungefähr 200 μs ausreichend hoch aufzulösen.The Frequency of the alternating component of the test signal is preferably greater than 50 kHz, sufficient for the force curve in the time range of approximately 200 μs high resolution.

Vorzugsweise wird das Prüfsignal auf das normale Steuersignal für den Aktor aufmoduliert, was im normalen Einspritzbetrieb eine Messung der auf den Piezoaktor wirkenden Kraft und damit eine Leerhubdetektion ermöglicht.Preferably becomes the test signal on the normal control signal for modulated the actuator, which is a measurement in normal injection mode the force acting on the piezo actuator and thus an idle stroke detection allows.

Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass der Aktor zeitlich getrennt von dem normalen Steuersignal mit dem Prüfsignal angesteuert wird, so dass die Bestimmung der auf den Piezoaktor wirkenden Kraft außerhalb des normalen Einspritzbetriebs in einem separaten Prüfbetrieb erfolgt.It is alternatively also possible that the actuator is separated from the normal control signal the test signal is controlled, so that the determination of the piezo actuator acting force outside of normal injection operation in a separate test operation he follows.

Vorzugsweise wird bei der Beaufschlagung des Piezoaktors mit dem Prüfsignal die Kleinsignalspannung, die Kleinsignalspannung/oder die Phasenverschiebung zwischen der Kleinsignalspannung und dem Kleinsignalstrom gemessen, um daraus die auf den Aktor wirkende Kraft zu berechnen.Preferably is applied to the piezo actuator with the test signal the small signal voltage, the small signal voltage / or the phase shift measured between the small signal voltage and the small signal current, to calculate the force acting on the actuator.

Beispielsweise kann zur Leerhubdetektion allein die Phasenverschiebung zwischen dem Kleinsignalstrom und der Kleinsignalspannung ausgewertet werden. Dabei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass sich die Kapazität des Piezoaktors und damit auch dessen Reaktanz beim Überschreiten des Leerhubs sprunghaft ändert, wenn der Piezoaktor auf das Servoventil oder ein Kraftübertragungselement zwischen dem Servoventil und dem Piezoaktor auftritt, da sich dann die auf den Piezoaktor wirkende Kraft sprunghaft ändert. Die dabei auftretende Änderung der Reaktanz führt dann zu einer entsprechenden Änderung der Phasenverschiebung zwischen dem Kleinsignalstrom und der Kleinsignalspannung. Der Leerhub des Injektors kann also allein durch eine Auswertung der Phasenverschiebung zwischen dem Kleinsignalstrom und der Kleinsignalspannung ermittelt werden.For example only the phase shift between the small signal current and the small signal voltage are evaluated. The knowledge is exploited that the capacitance of the piezo actuator and thus also changes its reactance abruptly when the idle stroke is exceeded, if the piezo actuator on the servo valve or a power transmission element occurs between the servo valve and the piezo actuator, since then the force acting on the piezo actuator changes suddenly. The change occurring in the process Reactance leads then a corresponding change the phase shift between the small signal current and the small signal voltage. The idle stroke of the injector can therefore only be evaluated the phase shift between the small signal current and the small signal voltage be determined.

Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch möglich, anstelle der Phasenverschiebung zwischen dem Kleinsignalstrom und der Kleinsignalspannung allein die Amplituden der Kleinsignalspannung und des Kleinsignalstroms zu betrachten, um daraus die Impedanz des Piezoaktors zu berechnen. Hierbei wird von der Erkenntnis ausgegangen, dass sich die Reaktanz des Piezoaktors beim Überschreiten des Leerhubs sprunghaft ändert, wenn der Piezoaktor auf das Servoventil oder ein Kraftübertragungselement zwischen dem Servoventil und dem Piezoaktor auftrifft. Diese plötzliche Änderung der Reaktanz des Piezoaktors führt zu einer entsprechenden Änderung der Impedanz und damit zu einer sprunghaften Änderung der gemessenen Kleinsignalspannung und/oder des Kleinsignalstroms.It is however also possible within the scope of the invention instead of the phase shift between the small signal current and the small signal voltage alone the amplitudes of the small signal voltage and the small signal current to be considered in order to calculate the impedance of the piezo actuator. This is based on the knowledge that the reactance of the piezo actuator when exceeded of the idle stroke changes suddenly, if the piezo actuator on the servo valve or a power transmission element between the servo valve and the piezo actuator. This sudden change the reactance of the piezo actuator leads to a corresponding change in Impedance and thus a sudden change in the measured small signal voltage and / or the small signal current.

Vorzugsweise werden jedoch im Rahmen der Erfindung sowohl die Amplituden der Kleinsignalspannung und des Kleinsignalstroms als auch die Phasenverschiebung zwischen dem Kleinsignalstrom und der Kleinsignalspannung ausgewertet. Aus den Amplituden der Kleinsignalspannung und des Kleinsignalstroms lässt sich dann nach den Ohmschen Gesetzen in einfacher Weise die Kleinsignalimpedanz berechnen. Die Reaktanz des Piezoaktors lässt sich dann anhand der zuvor ermittelten Phasenverschiebung als Imaginärteil der Impedanz berechnen. Aus der Reaktanz des Piezoaktors lässt sich dann unter Berücksichtigung der bekannten Kleinsignalfrequenz die Kapazität des Piezoaktors berechnen, die wiederum von der auf den Piezoaktor wirkenden Kraft abhängig ist. Anhand eines vorgegebenen funktionalen Zusammenhangs zwischen der auf den Aktor wirkenden Kraft und der Kapazität des Piezoaktors läßt sich dann schließlich die auf den Piezoaktor wirkende Kraft berechnen, wobei der Leerhub aus Kraftsprüngen abgeleitet werden kann.Preferably However, both the amplitudes of the Small signal voltage and the small signal current as well as the phase shift evaluated between the small signal current and the small signal voltage. Out the amplitudes of the small signal voltage and the small signal current let yourself then according to Ohm's laws, the small signal impedance in a simple manner to calculate. The reactance of the piezo actuator can then be based on the previously Calculate the phase shift determined as an imaginary part of the impedance. The reactance of the piezo actuator can then be taken into account calculate the capacitance of the piezo actuator based on the known small signal frequency, which in turn depends on the force acting on the piezo actuator. Based on a predetermined functional relationship between the force acting on the actuator and the capacity of the piezo actuator can be then finally calculate the force acting on the piezo actuator, the idle stroke from jumps in strength can be derived.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechende Vorrichtung nicht auf die Anwendung bei einem Piezoaktor beschränkt ist, sondern vielmehr auch bei anderen elektromechanischen Aktoren anwendbar ist.Farther is to be mentioned that the inventive method and the corresponding device is not for use with a Piezo actuator limited is, but rather also with other electromechanical actuators is applicable.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Other Advantageous developments of the invention are contained in the subclaims or are given below along with the description of the preferred embodiment the invention explained with reference to the drawings. Show it:

1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ansteuerung von Piezoaktoren und zur Bestimmung des Leerhubs der Piezoaktoren, 1 a device according to the invention for controlling piezo actuators and for determining the empty stroke of the piezo actuators,

2 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer derartigen Vorrichtung, 2 an alternative embodiment of such a device,

3 das erfindungsgemäße Verfahren in Form eines Flußdiagramms, 3 the method according to the invention in the form of a flow chart,

4a den funktionalen Zusammenhang zwischen der Impedanz eines Piezoaktors und dem Gleichanteil der Ansteuerspannung sowie 4a the functional relationship between the impedance of a piezo actuator and the DC component of the control voltage and

4b den funktionalen Zusammenhang zwischen der Phasenverschiebung zwischen dem Kleinsignalstrom und der Kleinsignalspannung und dem Gleichanteil der Ansteuerspannung für den Piezoaktor. 4b the functional relationship between the phase shift between the small signal current and the small signal voltage and the DC component of the drive voltage for the piezo actuator.

Das in 1 dargestellte Schaltbild zeigt in vereinfachter Form eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die zur Ansteuerung mehrerer Piezoaktoren P1-P4 dient und dabei die Bestimmung des Leerhubs der einzelnen Piezoaktoren P1-P4 ermöglicht.This in 1 The circuit diagram shown shows, in simplified form, a device according to the invention which is used to control a plurality of piezo actuators P1-P4 and thereby enables the determination of the empty stroke of the individual piezo actuators P1-P4.

Masseseitig sind die einzelnen Piezoaktoren P1-P4 getrennt voneinander über jeweils einen Auswahlschalter S1-S4 mit Masse verbunden, so dass die einzelnen Piezoaktoren P1-P4 getrennt voneinander angesteuert werden können.The individual piezo actuators are on the ground side P1-P4 separately connected to ground via a selection switch S1-S4, so that the individual piezo actuators P1-P4 can be controlled separately from each other.

Spannungsseitig sind die Piezoaktoren P1-P4 dagegen gemeinsam mit einer Treiberschaltung 1 verbunden, wobei die Treiberschaltung 1 die Piezoaktoren P1-P4 während des normalen Betriebs mit einem elektrischen Steuersignal ansteuert, um die gewünschte Stellbewegung der Piezoaktoren P1-P4 zu erreichen und dadurch das gewünschte Einspritzverhalten zu erzielen.On the voltage side, however, the piezo actuators P1-P4 are together with a driver circuit 1 connected, the driver circuit 1 controls the piezo actuators P1-P4 during normal operation with an electrical control signal in order to achieve the desired actuating movement of the piezo actuators P1-P4 and thereby achieve the desired injection behavior.

Im folgenden werden Aufbau und Funktion der Treiberschaltung 1 beschrieben.The structure and function of the driver circuit are described below 1 described.

Zur Stromversorgung weist die Treiberschaltung 1 eine Batterie UBAT auf, wobei es sich um eine Kraftfahrzeugbatterie handeln kann.The driver circuit has a power supply 1 a battery U BAT , which can be a motor vehicle battery.

Die Batterie UBAT ist über einen Gleichspannungswandler 2 mit einem Pufferkondensator CBOOST verbunden, der die zur Aufladung der Piezoaktoren P1-P4 erforderliche elektrische Energie zwischenspeichert.The battery U BAT is via a DC converter 2 connected to a buffer capacitor C BOOST , which temporarily stores the electrical energy required to charge the piezo actuators P1-P4.

Der Pufferkondensator CBOOST ist über ein LC-Glied mit einem Transformator T verbunden, wobei das LC-Glied aus einer mit dem Gleichspannungswandler 2 in Reihe geschalteten Induktivität L1 und einem zu dem Pufferkondensator CBOOST parallel geschalteten Kondensator C1 besteht.The buffer capacitor C BOOST is connected via an LC element to a transformer T, the LC element consisting of one with the DC voltage converter 2 inductor L1 connected in series and a capacitor C1 connected in parallel with the buffer capacitor C BOOST .

Der Transformator T weist eine Primärwicklung W1 und eine Sekundärwicklung W2 auf, wobei die Primärwicklung W1 über einen Schalter S5 und eine parallel zu dem Schalter S5 geschaltete Diode D1 mit Masse verbunden ist, während die Sekundärwicklung W2 über einen weiteren Schalter S6 und eine zu dem Schalter S6 parallel geschaltete Diode D2 mit Masse verbunden ist.The Transformer T has a primary winding W1 and a secondary winding W2 on, with the primary winding W1 over a switch S5 and one connected in parallel to the switch S5 Diode D1 is connected to ground while the secondary winding W2 over another switch S6 and one in parallel with switch S6 switched diode D2 is connected to ground.

Spannungsseitig ist die Sekundärwicklung W2 über ein weiteres LC-Glied mit den Piezoaktoren P1-P4 verbunden, wobei dieses LC-Glied aus einer weiteren Induktivität L2 und einem weiteren Kondensator C2 besteht.voltage side the secondary winding W2 is over Another LC element connected to the piezo actuators P1-P4, this LC element from a further inductor L2 and a further capacitor C2 exists.

Durch eine geeignete Ansteuerung der Schalter S5, S6 können die Piezoaktoren P1-P4 aufgeladen bzw. entladen werden, um die gewünschte Stellbewegung entsprechend einem vorgegebenen Einspritzverhalten zu erzeugen.By the piezo actuators P1-P4 can control the switches S5, S6 in a suitable manner be charged or discharged according to the desired adjustment movement to generate a predetermined injection behavior.

Dabei ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Leerhubdetektion, um den bauteil-, temperatur- und alterungsabhängigen Leerhub bei der Ansteuerung berücksichtigen zu können.there allows the device according to the invention an idle stroke detection for the component, temperature and aging-dependent idle stroke take into account when activating to be able to.

Hierzu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Prüfsignalquelle 3 auf, die als Prüfsignal ein Wechselspannungssignal USIG mit einer Frequenz von z.B. 500 kHz erzeugt.For this purpose, the device according to the invention has a test signal source 3 which generates an AC voltage signal U SIG with a frequency of 500 kHz, for example, as a test signal.

Spannungsseitig ist die Prüfsignalquelle 3 über einen Koppelkondensator CK1 mit dem spannungsseitigen Anschluss der Piezoaktoren P1-P4 verbunden, während die Prüfsignalquelle 3 masseseitig über ein Strommessgerät 4 mit Masse verbunden ist. Die Prüfsignalquelle 3 moduliert das Prüfsignal USIG also auf das von der Treiberschaltung 1 erzeugte Steuersignal für die Piezoaktoren P1-P4 auf, wobei der Koppelkondensator CK1 eine Gleichspannungsentkopplung bewirkt, während das Strommessgerät 4 den Kleinsignalstrom I misst.The test signal source is on the voltage side 3 connected via a coupling capacitor C K1 to the voltage-side connection of the piezo actuators P1-P4, while the test signal source 3 ground side via an ammeter 4 is connected to ground. The test signal source 3 modulates the test signal U SIG to that of the driver circuit 1 generated control signal for the piezo actuators P1-P4, wherein the coupling capacitor C K1 causes a DC decoupling, while the current measuring device 4 measures the small signal current I.

Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Spannungsmessgerät 5 auf, das über einen weiteren Koppelkondensator CK2 mit dem spannungsseitigen Anschluss der Piezoaktoren P1-P4 verbunden ist. Der Koppelkondensator CK2 bewirkt hierbei wiederum eine Gleichspannungsentkopplung, damit das Spannungsmessgerät 5 ausschließlich die Kleinsignalspannung USIG misst, wohingegen das von der Treiberschaltung 1 erzeugte normale Steuersignal bei der Messung unterdrückt wird.In addition, the device according to the invention has a voltage measuring device 5 on, which is connected via a further coupling capacitor C K2 to the voltage-side connection of the piezo actuators P1-P4. The coupling capacitor C K2 in turn brings about DC decoupling, so that the voltage measuring device 5 only measures the small signal voltage U SIG , whereas that from the driver circuit 1 generated normal control signal is suppressed during the measurement.

Ausgangsseitig sind das Strommessgerät 4 und das Spannungsmessgerät 5 mit einer Auswertungseinheit 6 verbunden, die aus dem Kleinsignalstrom I und der Kleinsignalspannung U die Impedanz des eingeschalteten Piezoaktors P1, P2, P3 oder P4 sowie die Phasenverschiebung zwischen dem Kleinsignalstrom I und der Kleinsignalspannung U ermittelt. Daraus ergibt sich dann die auf den angeschalteten Piezoaktor P1, P2, P3 oder P4 wirkende Kraft FPIEZO, wie später noch detailliert anhand von 3 beschrieben wird.The current measuring device is on the output side 4 and the tension meter 5 with an evaluation unit 6 connected, which determines the impedance of the switched-on piezo actuator P1, P2, P3 or P4 and the phase shift between the small signal current I and the small signal voltage U from the small signal current I and the small signal voltage U. This then results in the force F PIEZO acting on the connected piezo actuator P1, P2, P3 or P4, as will be explained in more detail later on using 3 is described.

Es wurde bereits eingangs zum Stand der Technik ausgeführt, dass sich die auf den Piezoaktor P1, P2, P3 bzw. P4 wirkende Kraft FPIEZO sprunghaft ändert, wenn der Leerhub überschritten wird und der Piezoaktor P1, P2, P3 bzw. P4 auf das Servoven til oder ein Kraftübertragungselement zwischen dem Piezoaktor P1, P2, P3 bzw. P4 und dem Servoventil auftrifft. Zur Ermittlung des Leerhubs wird die von der Auswertungseinheit 6 ermittelte Kraft FPIEZO deshalb einer weiteren Auswertungseinheit 7 zugeführt, welche die sprunghafte Änderung der Kraft FPIEZO ermittelt und daraus einen Leerhub ΔSIDLE bestimmt.It was already stated at the beginning of the prior art that the force F PIEZO acting on the piezo actuator P1, P2, P3 or P4 changes abruptly when the idle stroke is exceeded and the piezo actuator P1, P2, P3 or P4 on the servo til or a power transmission element between the piezo actuator P1, P2, P3 or P4 and the servo valve. The evaluation unit determines the idle stroke 6 determined force F PIEZO therefore another evaluation unit 7 supplied, which determines the sudden change in force F PIEZO and determines an idle stroke ΔS IDLE .

2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, das weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel übereinstimmt, so dass im folgenden zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung zu 1 verwiesen wird und für entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden, die zur Unterscheidung lediglich mit einem Apostroph versehen sind. 2 shows an alternative embodiment of a device according to the invention, which largely with the above and in 1 illustrated embodiment coincides, so that in the following to avoid repetition of the above description to 1 is referenced and the same reference numerals are used for corresponding components, which are only provided with an apostrophe to distinguish them.

Eine Besonderheit der in 2 gezeigten Vorrichtung besteht in der Ausgestaltung der Treiberschaltung 1'. Zur Stromversorgung weist die Treiberschaltung 1' ebenfalls eine Batterie U'BAT auf, die über einen Gleichspannungswandler 2' mit einem Pufferkondensator C'BOOST verbunden ist. Der Pufferkondensator C'BOOST ist über ein Schaltelement S7 und eine in Reihe mit dem Schaltelement S7 geschaltete Diode D3 und eine Reihenschaltung aus einem Kondensator C3 und einer Spule L3 mit dem gemeinsamen spannungsseitigen Anschluss der Piezoaktoren P1-P4' verbunden, um diese aufzuladen bzw. zu entladen. Zwischen der Diode D2 und dem Kondensator C3 zweigt hierbei in der Treiberschaltung 1' eine Diode D4 ab, die über ein Schaltelement S8 mit Masse verbunden ist, wobei die Diode D4 nach Masse in Durchflußrichtung gepolt ist.A peculiarity of the in 2 The device shown consists in the configuration of the driver circuit 1' , The driver circuit has a power supply 1' also a battery U ' BAT on, via a DC converter 2 ' is connected to a buffer capacitor C ' BOOST . The buffer capacitor C ' BOOST is connected via a switching element S7 and a diode D3 connected in series with the switching element S7 and a series connection of a capacitor C3 and a coil L3 to the common voltage-side connection of the piezo actuators P1-P4' in order to charge or to unload. In this case, branches in the driver circuit between the diode D2 and the capacitor C3 1' a diode D4, which is connected to ground via a switching element S8, the diode D4 being polarized to ground in the direction of flow.

Im geschlossenen Zustand des Schalters S7 wird der eingeschaltete Piezoaktor P1', P2', P3' oder P4' aufgeladen, wohingegen der jeweilige Piezoaktor P1', P2', P3' oder P4' im eingeschalteten Zustand des Schalters S8 entladen wird.in the When the switch S7 is in the closed state, the piezo actuator is switched on P1 ', P2', P3 'or P4' charged whereas the respective piezo actuator P1 ', P2 ', P3' or P4 'when switched on State of the switch S8 is discharged.

Die Schalter S7, S8 werden also abwechselnd leitend und sperrend gesteuert, um die Piezoaktoren P1'-P4' aufzuladen bzw. zu entladen.The Switches S7, S8 are controlled alternately between conducting and blocking, to charge the piezo actuators P1'-P4 'or to unload.

Im folgenden wird nun anhand des in 3 dargestellten Flußdiagramms nochmals kurz das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung des Leerhubs ΔSIDLE der Piezoaktoren P1-P4 bzw. P1'-P4' beschrieben.The following is now based on the in 3 The flow diagram shown again briefly describes the method according to the invention for determining the idle stroke ΔS IDLE of the piezo actuators P1-P4 or P1'-P4 '.

Zunächst wird die Amplitude Û der Kleinsignalspannung sowie die Amplitude Î des Kleinsignalstroms gemessen, um daraus die Kleinsignalimpedanz Z zu berechnen, die unter anderem von der auf den jeweiligen Piezoaktor P1-P4 bzw. P1'-P4' wirkt.First of all the amplitude Û of the Small signal voltage and the amplitude Î of the small signal current measured, to calculate the small signal impedance Z, which among other things from which acts on the respective piezo actuator P1-P4 or P1'-P4 '.

Weiterhin wird die Phasenverschiebung φ zwischen dem Kleinsignalstrom und der Kleinsignalspannung gemessen, um aus der zuvor berechneten Kleinsignalimpedanz Z und der Phasenverschiebung φ die Kleinsignalreaktanz X zu berechnen.Farther the phase shift φ between the small signal current and the small signal voltage measured to the previously calculated small signal impedance Z and the phase shift φ the small signal reactance X to calculate.

In Kenntnis der Kreissignalfrequenz ωSIG des von der Prüfsignalquelle 3 bzw. 3' erzeugten Prüfsignal USIG bzw. U'SIG wird dann die Kleinsignalkapazität CPIEZO des Piezoaktors P1, P2, P3, P4, P1', P2', P3' bzw. P4' berechnet.Knowing the circular signal frequency ω SIG from the test signal source 3 or 3 'generated test signal U SIG or U' SIG , the small signal capacitance C PIEZO of the piezo actuator P1, P2, P3, P4, P1 ', P2', P3 'or P4' is calculated.

Es wurde bereits vorstehend ausgeführt, dass die Kleinsignalkapazität CPIEZO von der auf den jeweiligen Aktor P1-P4, P1'-P4' wirkenden Kraft FPIEZO abhängig ist. In einem nächsten Verfahrensschritt wird dann aus der kraftabhängigen Kleinsignalkapazität CPIEZO die zugehörige Kraft FPIEZO berechnet, die beispielsweise aus einem Kennfeld ausgelesen werden kann.It has already been stated above that the small signal capacitance C PIEZO depends on the force F PIEZO acting on the respective actuator P1-P4, P1'-P4 '. In a next method step, the associated force F PIEZO is calculated from the force-dependent small signal capacitance C PIEZO , which can be read out from a characteristic diagram , for example.

Darüber hinaus wird dann der Leerhub des Piezoaktors P1-P4 bzw. P1'-P4' ermittelt, indem die Stellung bestimmt wird, an der ein Kraftsprung auftritt.Furthermore the idle stroke of the piezo actuator P1-P4 or P1'-P4 'is then determined by the position is determined at which a force jump occurs.

Schließlich wird auch die Stellung des Piezoaktors P1-P4 bzw. P1'-P4' ermittelt, bei der das Servoventil des jeweiligen In jektors öffnet. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, dass die auf den Piezoaktor P1-P4 bzw. P1'-P4' wirkende Kraft beim Öffnen des Servoventils sprunghaft abfällt, was sich in einer entsprechenden Impedanzänderung äußert.Eventually the position of the piezo actuator P1-P4 or P1'-P4 'is also determined, where the servo valve of the respective injector opens. in this connection takes advantage of the fact that the piezo actuator P1-P4 or P1'-P4 'force when opening the servo valve abruptly drops which manifests itself in a corresponding change in impedance.

4a zeigt den funktionalen Zusammenhang zwischen der Impedanz Z des Piezoaktors P1-P4 bzw. P1'-P4' und dem Gleichanteil UDC des von der Treiberschaltung 1 bzw. 1' erzeugten Steuersignals für verschiedene Drücke p, die auf den jeweiligen Piezoaktor P1-P4 bzw. P1'-P4' wirken. Daraus ist ersichtlich, dass bei bestimmten Spannungen UIDLE und UVENTIL ein Impedanzsprung auftritt. Bei der Spannung UIDLE ist der Leerhub des Piezoaktors P1-P4 bzw. P1'-P4' überschritten, was aufgrund des plötzlichen Druckanstiegs zu einer entsprechenden Impedanzänderung führt und eine Erkennung des Leerhubs ermöglicht. Bei der Spannung UVENTIL öffnet dagegen das Servoventil des jeweiligen Injektors, was zu einem Druckabfall und damit zu einer entsprechenden Impedanzänderung führt. 4a shows the functional relationship between the impedance Z of the piezo actuator P1-P4 or P1'-P4 'and the DC component U DC of the driver circuit 1 respectively. 1' generated control signal for different pressures p, which act on the respective piezo actuator P1-P4 or P1'-P4 '. This shows that an impedance jump occurs at certain voltages U IDLE and U VENTIL . At the voltage U IDLE , the idle stroke of the piezo actuator P1-P4 or P1'-P4 'is exceeded, which leads to a corresponding change in impedance due to the sudden rise in pressure and enables the idle stroke to be detected. At the voltage U VENTIL , on the other hand, the servo valve of the respective injector opens, which leads to a pressure drop and thus to a corresponding change in impedance.

Schließlich zeigt 4b den Zusammenhang zwischen der Phasenverschiebung φ zwischen dem Kleinsignalstrom und der Kleinsignalspannung einerseits und dem Gleichanteil UDC des von der Treiberschaltung 1, 1' erzeugten Steuersignals andererseits. Auch aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass sich die Phasenverschiebung φ beim Überschreiten des Leerhubs und beim Öffnen des Servoventils sprunghaft ändert.Finally shows 4b the relationship between the phase shift φ between the small signal current and the small signal voltage on the one hand and the DC component U DC of the driver circuit 1 . 1' generated control signal on the other hand. It can also be seen from this illustration that the phase shift φ changes abruptly when the idle stroke is exceeded and when the servo valve is opened.

Claims (17)

Verfahren zur Überwachung eines elektromechanischen Aktors (P1-P4, P1'-P4'), insbesondere zur Überwachung eines Piezoaktors für einen Injektor einer Einspritzanlage, mit den folgenden Schritten: – Ermittlung mindestens einer elektrischen Betriebsgröße (I, I', U, U') des Aktors (P1-P4, P1'-P4'), – Ermittlung der auf den Aktor (P1-P4, P1'-P4') wirkenden Kraft (FPIEZO, F'PIEZO) in Abhängigkeit von der elektrischen Betriebsgröße (I, I', U, U') des Aktors (P1-P4, P1'-P4'), gekennzeichnet durch folgenden Schritt: – Ansteuerung des Aktors (P1-P4, P1'-P4') mit einem elektrischen Prüfsignal (USIG, U'SIG) bei der Ermittlung der elektrischen Betriebsgröße (I, I', U, U') des Aktors (P1-P4, P1'-P4') , wobei das Prüfsignal (USIG, U'SIG) einen Wechselanteil aufweist.Method for monitoring an electromechanical actuator (P1-P4, P1'-P4 '), in particular for monitoring a piezo actuator for an injector of an injection system, with the following steps: - Determination of at least one electrical operating variable (I, I', U, U ' ) of the actuator (P1-P4, P1'-P4 '), - Determination of the force acting on the actuator (P1-P4, P1'-P4') (F PIEZO , F ' PIEZO ) depending on the electrical operating quantity (I , I ', U, U') of the actuator (P1-P4, P1'-P4 '), characterized by the following step: - Actuation of the actuator (P1-P4, P1'-P4 ') with an electrical test signal (U SIG , U' SIG ) when determining the electrical operating variable (I, I ', U, U') of the actuator (P1-P4 , P1'-P4 '), the test signal (U SIG , U' SIG ) having an alternating component. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (P1-P4, P1'-P4') zur Erzeugung einer Stellbewegung mit einem elektrischen Steuersignal angesteuert wird, wobei der Wechselanteil des Prüfsignals (USIG, U'SIG) wesentlich kleiner ist als das normale elektrische Steuersignal für den Aktor (P1-P4, P1'-P4').Method according to Claim 1, characterized in that the actuator (P1-P4, P1'-P4 ') is actuated with an electrical control signal to generate an actuating movement, the alternating component of the test signal (U SIG , U' SIG ) being substantially smaller than the normal electrical control signal for the actuator (P1-P4, P1'-P4 '). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfsignal (USIG, U'SIG) auf das elektrische Steuersignal für den Aktor (P1-P4, P1'-P4') aufmoduliert wird.A method according to claim 2, characterized in that the test signal (U SIG , U ' SIG ) is modulated onto the electrical control signal for the actuator (P1-P4, P1'-P4'). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (P1-P4, P1'-P4') getrennt von dem normalen Steuersignal mit dem Prüfsignal (USIG, U'SIG) angesteuert wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the actuator (P1-P4, P1'-P4 ') is controlled separately from the normal control signal with the test signal (U SIG , U' SIG ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselanteil des Prüfsignals (USIG, U'SIG) eine Frequenz von mindestens 50 kHz aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the alternating component of the test signal (U SIG , U ' SIG ) has a frequency of at least 50 kHz. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der auf den Aktor (P1-P4, P1'-P4') wirkenden Kraft (FPIEZO, F'PIEZO) der Leerhub des Aktors (P1-P4, P1'-P4') und/oder der Ventilöffnungshub ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that, depending on the force (F PIEZO , F ' PIEZO ) acting on the actuator (P1-P4, P1'-P4'), the idle stroke of the actuator (P1-P4, P1 ' -P4 ') and / or the valve opening stroke is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der auf den Aktor (P1-P4, P1'-P4') wirkenden Kraft (FPIEZO, F'PIEZO) der hydraulische Gegendruck ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic back pressure is determined as a function of the force (F PIEZO , F ' PIEZO ) acting on the actuator (P1-P4, P1'-P4'). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsgröße (I, I', U, U') des Aktors (P1-P4, P1'-P4') der Kleinsignalstrom und/oder die Kleinsignalspannung und/oder die Phasenverschiebung zwischen dem Kleinsignalstrom und der Kleinsignalspannung ermittelt und die auf den Aktor (P1-P4, P1'-P4') wirkende Kraft in Abhängigkeit von diesen Betriebsgrößen ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the operating variable (I, I ', U, U') of the actuator (P1-P4, P1'-P4 ') of the Small signal current and / or the small signal voltage and / or the phase shift determined between the small signal current and the small signal voltage and the force acting on the actuator (P1-P4, P1'-P4 ') dependent on determined from these farm sizes becomes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfsignal (USIG, U'SIG) gleichanteilsfrei ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the test signal (U SIG , U ' SIG ) is free of direct components. Vorrichtung zur Überwachung eines elektromechanischen Aktors (P1-P4, P1'-P4'), insbesondere zur Überwachung eines Piezoaktors für einen Injektor einer Einspritzanlage, mit einer Messeinrichtung (4, 4', 5, 5') zur Erfassung mindestens einer elektrischen Betriebsgröße (I, I', U, U') des Aktors (P1-P4, P1'-P4') und einer Auswertungseinheit (6, 6', 7, 7') zur Bestimmung der auf den Aktor (P1-P4, P1'-P4') wirkenden Kraft (FPIEZO, F'PIEZO) in Abhängigkeit von der gemessenen Betriebsgröße des Aktors (P1-P4, P1'-P4'), dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (P1-P4, P1'-P4') mit einer Prüfsignalquelle (4, 4', 5, 5') verbunden ist, die den Aktor (P1-P4, P1'-P4') mit einem Prüfsignal (USIG, U'SIG) beaufschlagt, wobei das Prüfsignal (USIG, U'SIG) einen Wechselanteil aufweist.Device for monitoring an electromechanical actuator (P1-P4, P1'-P4 '), in particular for monitoring a piezo actuator for an injector of an injection system, with a measuring device ( 4 . 4 ' . 5 . 5 ' ) for recording at least one electrical operating variable (I, I ', U, U') of the actuator (P1-P4, P1'-P4 ') and an evaluation unit ( 6 . 6 ' . 7 . 7 ' ) to determine the force acting on the actuator (P1-P4, P1'-P4 ') (F PIEZO , F' PIEZO ) as a function of the measured operating variable of the actuator (P1-P4, P1'-P4 '), characterized that the actuator (P1-P4, P1'-P4 ') with a test signal source ( 4 . 4 ' . 5 . 5 ' ) is connected, which acts on the actuator (P1-P4, P1'-P4 ') with a test signal (U SIG , U' SIG ), the test signal (U SIG , U ' SIG ) having an alternating component. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfsignalquelle (3, 3') über mindestens einen Koppelkondensator mit dem Aktor (P1-P4, P1'-P4') verbunden ist.Apparatus according to claim 10, characterized in that the test signal source ( 3 . 3 ' ) is connected to the actuator (P1-P4, P1'-P4 ') via at least one coupling capacitor. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (P1-P4, P1'-P4') mit einer Treiberschaltung (1, 1') verbunden ist, die den Aktor (P1-P4, P1'-P4') entsprechend einer gewünschten Stellbewegung mit einem Steuersignal ansteuert.Device according to claim 10 or 11, characterized in that the actuator (P1-P4, P1'-P4 ') with a driver circuit ( 1 . 1' ) is connected, which controls the actuator (P1-P4, P1'-P4 ') according to a desired actuating movement with a control signal. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Treiberschaltung (1, 1') gemeinsam mit der Prüfsignalquelle (3, 3') mit dem Aktor (P1-P4, P1'-P4') verbunden ist, um das Prüfsignal (USIG, U'SIG) auf das Steuersignal aufzumodulieren.Device according to claim 12, characterized in that the driver circuit ( 1 . 1' ) together with the test signal source ( 3 . 3 ' ) is connected to the actuator (P1-P4, P1'-P4 ') in order to modulate the test signal (U SIG , U' SIG ) onto the control signal. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselanteil des Prüfsignals (USIG, U'SIG) eine Frequenz von mindestens 100 kHz aufweist.Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that the alternating component of the test signal (U SIG , U ' SIG ) has a frequency of at least 100 kHz. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselanteil des Prüfsignals (USIG, U'SIG) wesentlich kleiner ist als das elektrische Steuersignal für den Aktor (P1-P4, P1'-P4').Device according to one of claims 10 to 14, characterized in that the alternating component of the test signal (U SIG , U ' SIG ) is significantly smaller than the electrical control signal for the actuator (P1-P4, P1'-P4'). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfsignal (USIG, U'SIG) gleichanteilsfrei ist.Device according to one of claims 10 to 15, characterized in that the test signal (U SIG , U ' SIG ) is free of direct components. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Messeinrichtung (4, 4', 5, 5') ermittelte Betriebsgröße des Aktors (P1-P4, P1'-P4') der Kleinsignalstrom und/oder die Kleinsignalspannung und/oder die Phasenverschiebung zwischen dem Kleinsignalstrom und der Kleinsignalspannung ist.Device according to one of claims 10 to 16, characterized in that the measuring device ( 4 . 4 ' . 5 . 5 ' ) determined operating variable of the actuator (P1-P4, P1'-P4 ') is the small signal current and / or the small signal voltage and / or the phase shift between the small signal current and the small signal voltage.
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005001498A1 (en) * 2005-01-12 2006-07-20 Siemens Ag Method and device for controlling an injector
DE102005007327A1 (en) * 2005-02-17 2006-08-31 Siemens Ag Circuit arrangement and method for operating an injector arrangement
DE102005024318A1 (en) * 2005-05-27 2006-12-07 Siemens Ag Energy-based switched-mode power amplifier for a solid-state actuator drive device and method for controlling such a power output stage
DE102005028482A1 (en) * 2005-06-20 2006-12-28 Siemens Ag Piezoelectric ring motor e.g. electromechanical motor, adjusting method, involves calculating offset value from voltage values that are recorded based on signal characteristics evaluation when actuators are actuated, during motor operation
FR2891914A1 (en) * 2005-10-06 2007-04-13 Rene Girard Hydraulic electro-mechanical device`s operation defect e.g. wear, diagnosing method for engine, involves detecting evolution of voltage pulses` amplitude, and identifying defects when evolution`s quantity exceeds threshold
DE102005046933A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Siemens Ag Fuel injection method for triggering an injection valve operated by a piezoelectric actuator injects fuel into a combustion chamber in an internal combustion engine
DE102006009728A1 (en) * 2006-03-02 2007-10-31 Siemens Ag Method and apparatus for load detection on a solid-state actuator drive device
DE102008023372A1 (en) * 2008-05-13 2009-12-03 Continental Automotive Gmbh Method and device for operating an adjusting device
EP1698777A3 (en) * 2005-02-23 2010-03-17 Robert Bosch Gmbh Method of operating an injector for an internal combustion engine
DE102010021168A1 (en) * 2010-05-21 2011-11-24 Continental Automotive Gmbh Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine
CN103403328A (en) * 2011-03-09 2013-11-20 大陆汽车有限公司 Method for determining the idle travel of piezoelectric injectors with directly actuated nozzle needles
DE102015217193A1 (en) * 2015-09-09 2017-03-09 Continental Automotive Gmbh Detection method for detecting a gap size of a gap between an injector valve assembly and a piezo stack and driving method for driving an actuator in a piezo stack.
WO2018219755A1 (en) * 2017-05-31 2018-12-06 Continental Automotive Gmbh Method for operating a common rail injection system and common rail injection system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19931233A1 (en) * 1999-07-07 2001-01-18 Siemens Ag Capacitive actuator control method for operating fuel injection valve in combustion engine
DE10012607C2 (en) * 2000-03-15 2002-01-10 Siemens Ag Method for controlling a capacitive actuator
DE19929589C2 (en) * 1998-07-02 2003-01-23 Avl List Gmbh Injection device for an internal combustion engine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19929589C2 (en) * 1998-07-02 2003-01-23 Avl List Gmbh Injection device for an internal combustion engine
DE19931233A1 (en) * 1999-07-07 2001-01-18 Siemens Ag Capacitive actuator control method for operating fuel injection valve in combustion engine
DE10012607C2 (en) * 2000-03-15 2002-01-10 Siemens Ag Method for controlling a capacitive actuator

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005001498B4 (en) * 2005-01-12 2007-02-08 Siemens Ag Method and device for controlling an injector
DE102005001498A1 (en) * 2005-01-12 2006-07-20 Siemens Ag Method and device for controlling an injector
US7406952B2 (en) 2005-01-12 2008-08-05 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for controllling an injector
DE102005007327A1 (en) * 2005-02-17 2006-08-31 Siemens Ag Circuit arrangement and method for operating an injector arrangement
US8096285B2 (en) 2005-02-17 2012-01-17 Continental Automotive Gmbh Circuit arrangement and method for operating an injector arrangement
DE102005007327B4 (en) * 2005-02-17 2010-06-17 Continental Automotive Gmbh Circuit arrangement and method for operating an injector arrangement
EP1698777A3 (en) * 2005-02-23 2010-03-17 Robert Bosch Gmbh Method of operating an injector for an internal combustion engine
DE102005024318A1 (en) * 2005-05-27 2006-12-07 Siemens Ag Energy-based switched-mode power amplifier for a solid-state actuator drive device and method for controlling such a power output stage
DE102005028482A1 (en) * 2005-06-20 2006-12-28 Siemens Ag Piezoelectric ring motor e.g. electromechanical motor, adjusting method, involves calculating offset value from voltage values that are recorded based on signal characteristics evaluation when actuators are actuated, during motor operation
DE112006001288B4 (en) * 2005-06-20 2015-08-20 Noliac A/S Method for adjusting a piezoelectric ring motor
DE102005046933A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Siemens Ag Fuel injection method for triggering an injection valve operated by a piezoelectric actuator injects fuel into a combustion chamber in an internal combustion engine
DE102005046933B4 (en) * 2005-09-30 2015-10-15 Continental Automotive Gmbh Method for controlling a piezo-actuated injection valve
FR2891914A1 (en) * 2005-10-06 2007-04-13 Rene Girard Hydraulic electro-mechanical device`s operation defect e.g. wear, diagnosing method for engine, involves detecting evolution of voltage pulses` amplitude, and identifying defects when evolution`s quantity exceeds threshold
DE102006009728B4 (en) * 2006-03-02 2009-07-30 Siemens Ag Method for load detection on a solid-state actuator drive device
DE102006009728A1 (en) * 2006-03-02 2007-10-31 Siemens Ag Method and apparatus for load detection on a solid-state actuator drive device
DE102008023372A1 (en) * 2008-05-13 2009-12-03 Continental Automotive Gmbh Method and device for operating an adjusting device
DE102008023372B4 (en) * 2008-05-13 2015-07-16 Continental Automotive Gmbh Method and device for operating an adjusting device
DE102010021168A1 (en) * 2010-05-21 2011-11-24 Continental Automotive Gmbh Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine
US9103297B2 (en) 2010-05-21 2015-08-11 Continental Automotive Gmbh Adaptive idle stroke compensation for fuel injection valves
DE102010021168B4 (en) 2010-05-21 2020-06-25 Continental Automotive Gmbh Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine
CN103403328A (en) * 2011-03-09 2013-11-20 大陆汽车有限公司 Method for determining the idle travel of piezoelectric injectors with directly actuated nozzle needles
US9534983B2 (en) 2011-03-09 2017-01-03 Continental Automotive Gmbh Method for determining the idle travel of a piezo-injector with a directly actuated nozzle needle
CN103403328B (en) * 2011-03-09 2017-05-10 大陆汽车有限公司 Method for determining the idle travel of piezoelectric injectors with directly actuated nozzle needles
DE102011005285B4 (en) * 2011-03-09 2015-08-20 Continental Automotive Gmbh Method for determining the idle stroke of a piezo injector with directly actuated nozzle needle
DE102015217193A1 (en) * 2015-09-09 2017-03-09 Continental Automotive Gmbh Detection method for detecting a gap size of a gap between an injector valve assembly and a piezo stack and driving method for driving an actuator in a piezo stack.
DE102015217193B4 (en) 2015-09-09 2025-07-24 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Detection method for detecting a gap size of a gap between an injector valve assembly and a piezo stack and control method for controlling an actuator unit in a piezo stack.
WO2018219755A1 (en) * 2017-05-31 2018-12-06 Continental Automotive Gmbh Method for operating a common rail injection system and common rail injection system

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