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WO2003091559A1 - Vorrichtung und verfahren zur ansteuerung des piezo-aktuators eines steuerventils einer pumpe-düse-einheit - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur ansteuerung des piezo-aktuators eines steuerventils einer pumpe-düse-einheit Download PDF

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Publication number
WO2003091559A1
WO2003091559A1 PCT/DE2003/001323 DE0301323W WO03091559A1 WO 2003091559 A1 WO2003091559 A1 WO 2003091559A1 DE 0301323 W DE0301323 W DE 0301323W WO 03091559 A1 WO03091559 A1 WO 03091559A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piezo
energy
stroke
control valve
pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2003/001323
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg BEILHARZ
Richard Pirkl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Continental Mechatronic Germany GmbH and Co KG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Volkswagen Mechatronic GmbH and Co KG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Volkswagen Mechatronic GmbH and Co KG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of WO2003091559A1 publication Critical patent/WO2003091559A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/167—Means for compensating clearance or thermal expansion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/701—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger mechanical

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for controlling the piezo actuator of a control valve of a pump-nozzle unit.
  • Pump-nozzle units are used to supply fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • This can be, for example, a pump-nozzle unit with a control and / or regulable fuel pump, a fuel injector that is between a closed position and a Has a nozzle needle movable to and fro, a first pressure chamber, which can be filled by the fuel pump with fuel under a first pressure, a second pressure chamber, fuel in the second pressure chamber under a second pressure exerting a closing force on the nozzle needle, and a third pressure chamber, which communicates with the first pressure chamber, wherein fuel under a third pressure exerts an opening force on the nozzle needle in the third pressure chamber.
  • Pump-nozzle units are used in particular in connection with pressure-controlled injection systems.
  • An essential feature of a pressure-controlled injection system is that the fuel injection nozzle opens as soon as an opening force that is at least influenced by the currently prevailing pressures is exerted on the nozzle needle.
  • Such pressure-controlled injection systems are used for fuel metering, fuel conditioning, shaping the injection process and sealing the fuel supply against the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the time course of the volume flow can be controlled in an advantageous manner during the injection. This can have a positive impact on performance, the fuel consumption and pollutant emissions of the engine are taken.
  • the fuel pump and the fuel injection nozzle are generally designed as an integrated component. At least one pump-nozzle unit is provided for each combustion chamber of the internal combustion engine and is usually installed in the cylinder head.
  • the fuel pump typically includes a fuel pump piston that can be moved back and forth in a fuel pump cylinder and is driven either directly by a tappet or indirectly by rocker arm of a camshaft of the internal combustion engine.
  • the section of the fuel pump cylinder which usually forms the first pressure chamber can be connected to a low-pressure fuel region via a control valve, fuel being sucked into the first pressure chamber from the low-pressure fuel region when the control valve is open, and into the fuel chamber from the first pressure chamber when the control valve is still open. Low pressure area is pushed back.
  • Pump-nozzle unit is known for example from EP 0 277 939 B1.
  • pump-nozzle units In order to avoid the problems caused by the use of solenoid valves, it is also already known to equip pump-nozzle units with a control valve which is operated piezoelectrically. Such a pump-nozzle unit is known for example from DE 198 35 494 AI.
  • the control valve is closed by the piezo actuator executing a predetermined stroke.
  • the piezo actuator is charged with a defined amount of energy.
  • the end of an injection is initiated by reopening the control valve.
  • the piezo actuator must be returned to its original rest position by a discharge process.
  • the control valve or the piezo actuator is designed for partial strokes.
  • the electrical control can advantageously provide different energy levels for achieving the partial strokes.
  • the invention has for its object to develop the generic devices and methods such that a more precise positioning of full and / or partial strokes of the control valve is made possible.
  • the device according to the invention builds on the generic prior art in that it has compensating means which have non-linearities and / or hysteresis properties. Compensate at least partially between the piezo energy and the piezo stroke. In connection with partial strokes of the control valve, it is preferred that both the non-linearities and the hysteresis properties between the piezo energy and the piezo stroke are completely compensated for.
  • the compensation means have first means which represent an example-determined relationship between piezo energy and piezo stroke.
  • the charging and discharging process of the piezo actuator is preferably taken into account separately, in particular for recording the hysteresis properties.
  • the compensation means at least partially compensate for at least one further disturbance variable.
  • a preferred development of the device according to the invention provides that a disturbance variable is the dependence of the piezo energy required to achieve a predetermined piezo stroke on the temperature. This solution is advantageous because the temperature dependency also makes precise positioning difficult, particularly during partial strokes of the control valve.
  • the compensation means have second means, which represent an exemplary relationship between piezo energy and temperature for at least one constant piezo stroke.
  • the second means like the first means, can be formed, for example, by a suitable memory device in which the corresponding characteristic curves are stored, for example in the form of function terms and / or of respective value pairs.
  • a disturbance variable is the force collective dependency of the piezo energy required to achieve a predetermined piezo stroke.
  • the compensation means have third means, which represent an exemplary determined relationship between the force collective acting on the piezo actuator and the piezo energy for at least one constant piezo stroke. If necessary, the exemplary determination must additionally or alternatively also be carried out as a function of different temperatures.
  • the third means can also be formed, for example, by suitable storage devices in which the respective characteristic curves are stored in a suitable form, for example in the form of function terms or pairs of values.
  • the first, second and third means can be implemented either as separate modules or together, for example in the form of separate memory areas.
  • the compensation means map a piezo stroke setpoint to a piezo energy setpoint. This corresponds to a transformation from energy to stroke.
  • the device according to the invention has a piezo energy control device, to which the piezo energy setpoint is supplied.
  • the piezo energy control device can have, for example, an energy controller, an output stage and a suitable measurement value acquisition, wherein the actual piezo energy value supplied by the measurement value acquisition can preferably be subtracted from the piezo energy setpoint.
  • the method according to the invention for controlling the piezo actuator of a control valve of a pump-nozzle unit is based on the generic prior art in that it comprises the step of at least partially compensating for non-linearities and / or hysteresis properties between piezo energy and piezo stroke ,
  • the method according to the invention further comprises the step of at least partially compensating for at least * one disturbance variable.
  • a disturbance variable is the dependence of the Achieving a predetermined piezo stroke required piezo energy from the temperature.
  • an exemplary relationship between piezo energy and temperature is evaluated for at least one constant piezo stroke.
  • a further advantageous development of the method according to the invention provides that a disturbance variable is the force collective dependency of the piezo energy required to achieve a predetermined piezo stroke.
  • an exemplary determined relationship between the force collective acting on the piezo actuator and the piezo energy is evaluated for at least one constant piezo stroke.
  • the method according to the invention also provides that it maps a piezo stroke setpoint to a piezo energy setpoint.
  • the method according to the invention includes the supply of the piezo energy setpoint to a piezo energy control device.
  • the invention is based on the knowledge that the nonlinearity and the hysteresis property between energy and stroke can be recognized and functionally compensated. This can be used for fully and partially stroke controlled or regulated systems. Another focal point is the detection and compensation or correction of systematic disturbance variables, in particular the piezo temperature and the force collective. In addition to a more precise positioning of the full and / or partial strokes of the control valve a symmetrical piezo movement with respect to the loading and unloading process. Furthermore, less sensitive behavior in the event of changes in temperature and / or force is achieved.
  • FIG. 1 shows a schematic embodiment of a pump-nozzle unit with or in which the devices according to the invention or the methods according to the invention can be used;
  • FIG. 2 shows a schematic partial sectional view of a piezo control valve which can be used with the pump-nozzle unit according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a block diagram which illustrates an embodiment of the device according to the invention which is suitable for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 4 is a diagram that illustrates a measurement of the nonlinearity between piezo energy and piezo stroke
  • Figure 5 is a diagram illustrating a measurement of the hysteresis property between a charge and an discharge process
  • Figure 6 is a diagram illustrating a measurement of the temperature dependency for two constant piezo strokes.
  • Figure 1 shows schematically a pump-nozzle unit.
  • the pump-nozzle unit shown for supplying fuel 10 into a combustion chamber 12 of an internal combustion engine has a fuel pump 14-22.
  • a fuel pump piston 14 can be moved back and forth in a fuel pump cylinder 16.
  • the fuel pump piston 14 is driven directly or indirectly via a camshaft, not shown, of the internal combustion engine.
  • the compression space of the fuel pump cylinder 16 forms a first pressure space 28.
  • the first pressure space 28 is connected to a piezo control valve 22 via a fuel line 20.
  • the piezo control valve 22 serves to either close the fuel line 20 or to connect it to a low-pressure fuel region 18 from which fuel 10 can be drawn. In the open rest position of the piezo control valve 22, fuel 10 is sucked out of the low-pressure fuel region 18 into the first pressure chamber 28 when the fuel pump piston 14 moves upward in relation to FIG. 1. If the piez
  • the pump-nozzle unit shown further comprises a fuel injection nozzle, designated as a whole by 24, which has a nozzle needle 46 that can be moved back and forth between a closed position and an open position.
  • a pressure pin 26 can in particular exert a downward force on the nozzle needle 46.
  • An adjusting disk 40 is provided at the upper end of the pressure pin 26, which is guided in a second pressure chamber 30, wherein in the second pressure chamber 30 at a second pressure p 3 o standing fuel 10 a relative exerts via the pressure pin 26 to the representation of Figure 1 downwardly directed closing force on the nozzle needle 46th
  • the shim 40 is preferably only so strongly sealed to the second pressure chamber 30, that the second pressure p 3 is already dismantled o before beginning a new injection cycle.
  • a further closing force, also directed downward, is exerted by a first spring 36 on the pressure pin 26 and thus the nozzle needle 46, the first spring 36 being arranged in the second pressure chamber 30 and having its rear end supported on the adjusting disk 40.
  • a section of the nozzle needle 46 having a shoulder 44 is surrounded by a third pressure chamber 32, which communicates with the first pressure chamber 28 via a connecting line 42.
  • a third pressure p 32 is built up in the third pressure chamber 32.
  • the nozzle needle 46 assumes its open position as long as a difference between the opening force caused by the third pressure p 32 and the sum of the closing force generated by the second pressure p 30 and the closing force generated by the first spring 36 exceeds a predetermined value. 3 p o in the second pressure chamber 30 via the second pressure can hence the nozzle opening pressure can be influenced.
  • a pressure limiting and holding valve 34 can be provided between the first pressure chamber 28 and the second pressure chamber 30.
  • FIG. 2 shows a schematic partial sectional view of a piezo control valve 22 which can be used with the pump-nozzle unit according to FIG. 1.
  • the piezo control valve 22 shown has a valve needle 48, which can be moved into the first end position shown for closing the piezo control valve 22 and into a second end position for fully opening the piezo control valve 22, which shifted to the right in relation to the illustration is.
  • a valve disk 64 provided on the valve needle 48 interacts with a valve seat 62 on the housing side.
  • the low-pressure fuel region 18 is closed off from a high-pressure chamber 38, which is connected to the fuel line 20 shown in FIG. 1.
  • the piezo control valve 22 has a piezo actuator or a piezo element 76. With suitable activation of the piezo element 76, this exerts a force on a pressure piece 54 via an end face 78.
  • the pressure piece 54 in turn transmits the force generated by the piezo element 76 to a first lever 56 and a second lever 58, the first lever 56 and the second lever 58 being provided to effect a force transmission.
  • the first lever 56 and the second lever 58 abut a second axial end surface 72 of the valve needle 48 in order to transmit the translated force generated by the piezo element 76 to the valve needle 48.
  • the translated force generated by the suitably controlled piezo element 76, which acts on the valve needle 48, is greater than an opposite force, which is generated by a second spring 66 and is exerted on a first axial end face 70 of the valve needle 48 via a spring pressure piece 68.
  • the low-pressure fuel region 18 is connected to an exhaust chamber 50, which via a compensating bore 52 also communicates with an actuator chamber 74 located in front of the piezo element 76. bond stands. This actuator chamber 74 is connected to a return 60 via which fuel can flow back from the actuator chamber 74.
  • FIG. 3 shows a block diagram which illustrates an embodiment of the device according to the invention which is suitable for carrying out the method according to the invention.
  • the compensation means 82 is supplied with a piezo stroke setpoint x so ⁇ , wherein the compensation means 82 perform a transformation from stroke to energy, so that a piezo energy setpoint E so n is available at the output of the compensation means 82 ,
  • the compensation means 82 comprise first means 84, which reproduce an exemplary relationship between piezo energy E and piezo stroke x, the non-linearities and the
  • the compensation means 82 comprise second means 86, which represent an exemplary relationship between the piezo energy E and the temperature ⁇ for one or more constant piezo strokes x in order to determine the dependence of the piezo energy E required to achieve a predetermined piezo stroke x to compensate for the temperature ⁇ .
  • the compensation means 82 also have third means 88, which have an example-determined relationship between the force collective f (SOI, EOI, n) acting on the piezo actuator 76 and the piezo energy E for one or more constant piezo Play strokes x in order to compensate for the force collective dependence f (SOI, EOI, n) of the piezo energy required to achieve a predetermined piezo stroke x.
  • the force collective acting on the piezo actuator 76 is composed of hydraulic and mechanical forces during operation of the pump-nozzle unit and depends in particular on the start of injection SOI, the end of injection EOI and the engine speed n.
  • the compensation means 82 or the first means 84, the second means 86 and the third means 88 can be performed by any person skilled in the art Suitable circuit devices are implemented, which are able to store the characteristic curves determined by way of example, for example in a suitable precontrol or a suitable precontrol.
  • the compensation means 82 can, in particular, be implemented with the aid of microprocessors .
  • the piezo energy setpoint value E so ⁇ supplied by the compensation means 82 is supplied to a piezo energy control device, designated overall by 90, which controls the piezo actuator 76.
  • the piezo energy control device 90 comprises an energy controller 92, an output stage 94, a subtractor 96 and a measured value detection device 98.
  • the subtractor 96 forms the difference between the piezo energy setpoint value E so u supplied by the compensation means 82 and that of Measured value detection device 98 determined via the charge Q and the voltage U actual piezo energy value Ei St.
  • the difference between the piezo energy setpoint E so n and the piezo energy actual value Eist is supplied to the energy controller 92, the output signal of which forms the input signal of the output stage 94, which controls the piezo actuator 76.
  • Both an analog regulator and a digital regulator can be considered as the energy regulator 92.
  • FIG. 4 shows a diagram which illustrates a measurement of the nonlinearity between piezo energy and piezo stroke
  • FIG. 5 shows a diagram which illustrates a measurement of the hysteresis property between a charging and an discharging process.
  • the characteristic curves shown by way of example in FIGS. 4 and 5 can be used in particular for realizing the first means 84 shown in FIG.
  • FIG. 6 shows a diagram which illustrates a measurement of the temperature dependence for two constant piezo strokes.
  • the curve profiles shown in FIG. 6 can be used in particular to implement the second means 86 shown in FIG. 3, wherein the temperature dependencies can also be detected for significantly more than two constant valve strokes x.
  • the invention can be summarized as follows:
  • the invention relates to a device 80 and a method for controlling the piezo actuator 76 of a control valve 22 of a pump-nozzle unit. It is provided according to the invention that non-linearities and / or hysteresis properties between piezo energy E and piezo stroke x are at least partially compensated for.
  • further systematic disturbance variables such as, for example, the piezo temperature or the force collective acting on the piezo actuator 76 are preferably also corrected or compensated for.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (80) und ein Verfahren zur Ansteuerung des Piezo-Aktuators (76) eines Steuerventils (22) einer Pumpe-Düse-Einheit. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass Nichtlinearitäten und/oder Hystereseeigenschaften zwischen Piezo-Energie E und Piezo-Hub x zumindest teilweise kompensiert werden. Vorzugsweise werden darüber hinaus auch weitere systematische Störgrössen wie beispielsweise die Piezo-Temperatur oder das auf den Piezo-Aktuator (76) wirkende Kraftkollektiv korrigiert beziehungsweise kompensiert.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zur Ansteuerung des Piezo-Aktuators eines Steuerventils einer Pumpe-Düse-Einheit
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ansteuerung des Piezo-Aktuators eines Steuerventils einer Pumpe-Düse-Einheit .
Pumpe-Düse-Einheiten dienen zum Zuführen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine- Dabei kann es sich beispielsweise um eine Pumpe-Düse-Einheit mit einer Steuer- und/oder regelbaren Kraftstoffpumpe, einer Kraft- stoffeinspritzdüse, die eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung hin und her bewegliche Düsennadel aufweist, einem ersten Druckraum, der von der Kraftstoffpumpe mit unter einem ersten Druck stehenden Kraftstoff befüllbar ist, einem zweiten Druckraum, wobei in dem zweiten Druckraum unter einem zweiten Druck stehender Kraftstoff eine Schließ- kraft auf die Düsennadel ausübt, und einen dritten Druckraum, der mit dem ersten Druckraum kommuniziert, wobei in dem dritten Druckraum unter einem dritten Druck stehender Kraftstoff eine Öffnungskraft auf die Düsennadel ausübt, handeln.
Pumpe-Düse-Einheiten werden insbesondere im Zusammenhang mit druckgesteuerten Einspritzsystemen verwendet. Ein wesentliches Merkmal eines druckgesteuerten Einspritzsystems besteht darin, dass die Kraftstoffeinspritzdüse öffnet, sobald eine zumindest vom aktuell herrschenden Drücken beeinflusste Öff- nungskraft auf die Düsennadel ausgeübt wird. Derartige druckgesteuerte Einspritzsysteme dienen der Kraftstoffdosierung, der Kraftstoffaufbereitung, der Formung des Einspritzverlaufs und einer Abdichtung der KraftstoffZuführung gegen den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine. Mit druckgesteuerten Einspritzsystemen lässt sich der zeitliche Verlauf des Mengenstroms während der Einspritzung in vorteilhafter Weise steuern. Damit kann ein positiver Einfluss auf die Leistung, den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemission des Motors genommen werden.
Bei Pumpe-Düse-Einheiten sind die Kraftstoffpumpe und die Kraftstoffeinspritzdüse in der Regel als integriertes Bauteil ausgebildet. Für jeden Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine wird zumindest eine Pumpe-Düse-Einheit vorgesehen, die in der Regel in den Zylinderkopf eingebaut wird. Die Kraftstoffpumpe umfasst dabei typischerweise einen in einem Kraftstoff- pumpenzylinder hin und her beweglichen Kraftstoffpumpenkolben, der entweder direkt über einen Stößel oder indirekt über Kipphebel von einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Der üblicherweise den ersten Druckraum bildende Abschnitt des Kraftstoffpumpenzylinders ist über ein Steuer- ventil mit einem Kraftstoff-Niederdruckbereich verbindbar, wobei bei geöffnetem Steuerventil Kraftstoff von dem Kraftstoff-Niederdruckbereich in den ersten Druckraum angesaugt und bei weiterhin geöffnetem Steuerventil von dem ersten Druckraum in den Kraftstoff-Niederdruckbereich zurückgedrückt wird. Sobald das Steuerventil geschlossen wird, erfolgt durch den Kraftstoffpumpenkolben eine Komprimierung des in dem ersten Druckraum befindlichen Kraftstoffs und somit ein Druckaufbau. Es ist bekannt, das Steuerventil in Form eines Magnetventils vorzusehen. Magnetventile weisen jedoch üblicher- weise eine relativ lange Ansprechzeit auf, was insbesondere dadurch bedingt ist, dass der Magnetanker eines Magnetventils aufgrund der von seiner Masse abhängigen Massenträgheitskräfte nicht beliebig schnell beschleunigt werden kann. Weiterhin erfordert auch der Aufbau des Magnetfeldes zur Erzeugung der Anzugskraft Zeit. Eine mit einem Magnetventil ausgestattete
Pumpe-Düse-Einheit ist beispielsweise aus der EP 0 277 939 Bl bekannt.
Um die durch die Verwendung von Magnetventilen hervorgerufe- nen Probleme zu vermeiden, ist es weiterhin bereits bekannt, Pumpe-Düse-Einheiten mit einem Steuerventil auszustatten, das piezoelektrisch betrieben wird. Eine derartige Pumpe-Düse- Einheit ist beispielsweise aus der DE 198 35 494 AI bekannt.
Um bei einem Einspritzvorgang neben einer Haupteinspritzmenge eine zusätzliche Voreinspritzmenge und/oder eine zusätzliche Nacheinspritzmenge in den Verbrennungsraum einzubringen, ist es weiterhin bekannt, während eines Einspritzzyklus mehrere in kurzen Zeitabständen aufeinanderfolgende Einspritzimpulse auszulösen.
Das Schließen des Steuerventils erfolgt, indem der Piezo- Aktuator einen vorgegebenen Hub ausführt. Hierzu wird der Piezo-Aktuator mit einer definierten Energiemenge geladen. Das Ende einer Einspritzung wird durch das Wiederöffnen des Steuerventils eingeleitet. Der Piezo-Aktuator muss zu diesem Zweck durch einen Entladevorgang in seine ursprüngliche Ruhelage zurückgebracht werden. Beispielsweise zur Erhöhung des Düsennadelöffnungsdrucks und für Geräuschoptimierungen ist es vorteilhaft, wenn das Steuerventil beziehungsweise der Piezo- Aktuator für Teilhübe ausgelegt ist. Dabei kann die elektrische Ansteuerung in vorteilhafter Weise verschiedene Energieniveaus zur Erzielung der Teilhübe bereitstellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren derart weiterzubilden, dass eine genauere Positionierung von Voll- und/oder Teilhüben des Steuerventils ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen An- sprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass sie Kompensationsmittel aufweist, die Nichtlinearitäten und/oder Hystereseeigenschaf- ten zwischen Piezo-Energie und Piezo-Hub zumindest teilweise kompensieren. Dabei wird insbesondere im Zusammenhang mit Teilhüben des Steuerventils bevorzugt, dass sowohl die Nicht- linearitäten als auch die Hystereseeigenschaften zwischen Piezo-Energie und Piezo-Hub vollständig kompensiert werden.
Zu diesem Zweck ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzugsweise vorgesehen, dass die Kompensationsmittel erste Mittel aufweisen, die einen exemplarisch bestimmten Zusammen- hang zwischen Piezo-Energie und Piezo-Hub wiedergeben. Bei der exemplarischen Bestimmung des Zusammenhangs zwischen Piezo-Energie und Piezo-Hub wird der Lade- und der Entladevorgang des Piezo-Aktuators vorzugsweise getrennt berücksichtigt, insbesondere zur Erfassung der Hystereseeigenschaften.
Weiterhin ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Kompensationsmittel zumindest eine weitere Störgröße zumindest teilweise kompensieren.
Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht dabei vor, dass eine Störgröße die Abhängigkeit der zur Erzielung eines vorgegebenen Piezo-Hubs erforderlichen Piezo-Energie von der Temperatur ist. Diese Lösung ist vorteilhaft, weil auch die Temperaturabhängigkeit eine genaue Positionierung insbesondere bei Teilhüben des Steuerventils erschwert.
In diesem Zusammenhang ist vorzugsweise weiterhin vorgesehen, dass die Kompensationsmittel zweite Mittel aufweisen, die ei- nen exemplarisch bestimmten Zusammenhang zwischen Piezo- Energie und Temperatur für zumindest einen konstanten Piezo- Hub wiedergeben. Dabei können die zweiten Mittel, ebenso wie die ersten Mittel, beispielsweise durch eine geeignete Speichereinrichtung gebildet sein, in der die entsprechenden Kennlinien abgelegt sind, beispielsweise in Form von Funkti- onstermen und/oder von jeweiligen Wertepaaren. Bei einer ebenfalls bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass eine Störgröße die Kraftkollektivabhängigkeit der zur Erzielung eines vorgegebenen Piezo-Hubs erforderlichen Piezo-Energie ist. Das auf den Piezo-Aktuator wirkende Kraftkollektiv beziehungsweise die auf den Piezo-Aktuator wirkende Kraftresultierende setzt sich beim Betrieb einer Pumpe-Düse-Einheit aus hydraulischen und mechanischen Kräften zusammen und variiert für unterschiedliche Motorbetriebszustände. Beispielsweise haben der jeweilige SOI (SOI = start of injection / Einspritzbeginn) , der jeweilige EOI (EOI = end of injection / Einspritzende) sowie die aktuelle Motordrehzahl n einen Einfluss auf die jeweilige Kraftresultierende .
In diesem Zusammenhang ist vorzugsweise weiterhin vorgesehen, dass die Kompensationsmittel dritte Mittel aufweisen, die einen exemplarisch bestimmten Zusammenhang zwischen dem auf den Piezo-Aktuator wirkenden Kraftkollektiv und der Piezo-Energie für zumindest einen konstanten Piezo-Hub wiedergeben. Gegebe- nenfalls ist die exemplarische Bestimmung zusätzlich oder alternativ auch in Abhängigkeit von unterschiedlichen Temperaturen durchzuführen. Auch die dritten Mittel können beispielsweise durch geeignete Speichereinrichtungen gebildet sein, in denen die jeweiligen Kennlinien in geeigneter Form abgelegt sind, beispielsweise in Form von Funktionstermen o- der Wertepaaren. Die ersten, zweiten und dritten Mittel können entweder als separate Baugruppen oder gemeinsam verwirklicht werden, beispielsweise in Form von getrennten Speicherbereichen.
Für alle Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird bevorzugt, dass die Kompensationsmittel einen Piezo-Hub- Sollwert auf einen Piezo-Energie-Sollwert abbilden. Dies entspricht einer Transformation von Energie zu Hub.
In diesem Zusammenhang wird es als besonders vorteilhaft erachtet, wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiterhin vorgesehen ist, dass sie eine Piezo-Energie-Regelungseinrich- tung aufweist, welcher der Piezo-Energie-Sollwert zugeführt wird. Die Piezo-Energie-Regelungseinrichtung kann dabei beispielsweise einen Energieregler, eine Endstufe sowie eine ge- eignete Messwerterfassung aufweisen, wobei der von der Messwerterfassung gelieferte Piezo-Energie-Istwert vorzugsweise von dem Piezo-Energie-Sollwert subtrahiert werden kann.
Das erfindungsgemäßen Verfahren zur Ansteuerung des Piezo- Aktuators eines Steuerventils einer Pumpe-Düse-Einheit baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass es den Schritt der zumindest teilweisen Kompensation von Nichtlinearitäten und/oder Hystereseeigenschaften zwischen Piezo-Energie und Piezo-Hub umfasst. Dadurch ergeben sich die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläuterten Vorteile in gleicher oder ähnlicher Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen wird.
Gleiches gilt sinngemäß für die folgenden bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei auch diesbezüglich auf die entsprechenden Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt, dass zur zumindest teilweisen Kompensation von Nichtlinearitäten und/oder Hystereseeigenschaften zwischen Piezo-Energie und Piezo-Hub ein exemplarisch bestimmter Zusammenhang zwischen Piezo-Energie und Piezo-Hub ausgewertet wird.
Auch für das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt, dass es weiterhin den Schritt der zumindest teilweisen Kompensation von zumindest* einer Störgröße umfasst.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass eine Störgröße die Abhängigkeit der zur Erzielung eines vorgegebenen Piezo-Hubs erforderlichen Piezo- Energie von der Temperatur ist.
In diesem Zusammenhang ist vorzugsweise weiterhin vorgesehen, dass zur zumindest teilweisen Kompensation der Abhängigkeit von der Temperatur ein exemplarisch bestimmter Zusammenhang zwischen Piezo-Energie und Temperatur für zumindest einen konstanten Piezo-Hub ausgewertet wird.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass eine Störgröße die Kraftkollektivabhängigkeit der zur Erzielung eines vorgegebenen Piezo-Hubs erforderlichen Piezo-Energie ist.
In diesem Zusammenhang ist vorzugsweise weiterhin vorgesehen, dass zur zumindest teilweisen Kompensation der Kraftkollektivabhängigkeit ein exemplarisch bestimmter Zusammenhang zwischen dem auf den Piezo-Aktuator wirkenden Kraftkollektiv und der Piezo-Energie für zumindest einen konstanten Piezo-Hub ausgewertet wird.
Ähnlich wie bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass es einen Piezo-Hub-Sollwert auf einen Piezo-Energie-Sollwert abbildet.
Dabei wird für das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, dass es die Zuführung des Piezo-Energie-Sollwertes zu einer Piezo- Energie-Regelungseinrichtung umfasst .
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Nicht- linearität und die Hystereseeigenschaft zwischen Energie und Hub erkannt und funktioneil kompensiert werden können. Dies kann für voll- und teilhubgesteuerte beziehungsweise geregelte Systeme genutzt werden. Einen weiteren Schwerpunkt bildet das Erkennen und Kompensieren beziehungsweise Korrigieren von systematischen Störgrößen, insbesondere der Piezo-Temperatur und dem Kraftkollektiv. Die Erfindung ermöglicht neben einer genaueren Positionierung der Voll- und/oder Teilhübe des Steuerventils eine symmetrische Piezo-Bewegung bezüglich des Lade- und Entladevorgangs. Weiterhin wird ein unempfindlicheres Verhalten bei Temperatur- und/oder Kraftänderungen er- zielt.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Ausführungsform einer Pumpe-Düse- Einheit mit beziehungsweise bei der die erfindungs- gemäßen Vorrichtungen beziehungsweise die erfindungsgemäßen Verfahren angewendet werden können;
Figur 2 eine schematische Teil-Schnittansicht eines Piezo- Steuerventils, das mit der Pumpe-Düse-Einheit nach Figur 1 verwendet werden kann;
Figur 3 ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist;
Figur 4 ein Diagramm, das eine Messung der Nichtlinearität zwischen Piezo-Energie und Piezo-Hub veranschaulicht;
Figur 5 ein Diagramm, das eine Messung der Hystereseeigenschaft zwischen einem Lade- und einem Entladevorgang veranschaulicht; und
Figur 6 ein Diagramm, das eine Messung der Temperaturabhängigkeit für zwei konstante Piezo-Hübe veranschaulicht. Figur 1 zeigt schematisch eine Pumpe-Düse-Einheit. Die dargestellte Pumpe-Düse-Einheit zum Zuführen von Kraftstoff 10 in einen Verbrennungsraum 12 einer Brennkraftmaschine weist eine Kraftstoffpumpe 14-22 auf. Dabei ist ein Kraftstoffpumpenkol- ben 14 in einem Kraftstoffpumpenzylinder 16 hin und her bewegbar. Der Kraftstoffpumpenkolben 14 wird direkt oder indirekt über eine nicht dargestellte Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben. Der Kompressionsraum des Kraftstoffpum- penzylinders 16 bildet einen ersten Druckraum 28. Der erste Druckraum 28 ist über eine Kraftstoffleitung 20 mit einem Piezo-Steuerventil 22 verbunden. Das Piezo-Steuerventil 22 dient dazu, die Kraftstoffleitung 20 entweder zu verschließen oder mit einem Kraftstoff-Niederdruckbereich 18 zu verbinden, aus dem Kraftstoff 10 angesaugt werden kann. In der geöffneten Ruhestellung des Piezo-Steuerventils 22 wird bei einer bezogen auf Figur 1 nach oben gerichteten Bewegung des Kraftstoffpumpenkolbens 14 Kraftstoff 10 aus dem Kraftstoff- Niederdruckbereich 18 in den ersten Druckraum 28 angesaugt. Sofern das Piezo-Steuerventil 22 sich bei einer bezogen auf
Figur 1 nach unten gerichteten Bewegung des Kraftstoffpumpenkolbens 14 noch in seiner geöffneten Ruhestellung befindet, kann vorher in den ersten Druckraum 28 angesaugter Kraftstoff 10 wieder zurück in den Kraftstoff-Niederdruckbereich 18 ge- drückt werden. Bei einer geeigneten Ansteuerung des Piezo- Steuerventils 22 verschließt dieses die Kraftstoffleitung 20. Dadurch wird der in den ersten Druckraum 28 angesaugte Kraftstoff 10 bei einer nach unten gerichteten Bewegung des Kraftstoffpumpenkolbens 14 komprimiert, wodurch ein erster Druck p28 in dem ersten Druckraum 28 erzeugt wird. Die dargestellte Pumpe-Düse-Einheit umfasst weiterhin eine insgesamt mit 24 bezeichnete Kraftstoffeinspritzdüse, die eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung hin und her bewegliche Düsennadel 46 aufweist. Ein Druckstift 26 kann, bezogen auf die Darstellung von Figur 1, insbesondere eine nach unten gerichtete Kraft auf die Düsennadel 46 ausüben. Am oberen Ende des Druckstifts 26 ist eine Einstellscheibe 40 vorgesehen, die in einem zweiten Druckraum 30 geführt ist, wobei in dem zweiten Druckraum 30 unter einem zweiten Druck p3o stehender Kraftstoff 10 über den Druckstift 26 eine bezogen auf die Darstellung von Figur 1 nach unten gerichtete Schließkraft auf die Düsennadel 46 ausübt. Die Einstellscheibe 40 ist dabei vorzugsweise gegenüber dem zweiten Druckraum 30 nur so stark abgedichtet, dass der zweite Druck p3o vor Beginn eines neuen Einspritzzyklus bereits wieder abgebaut ist. Eine ebenfalls nach unten gerichtete weitere Schließkraft wird durch eine erste Feder 36 auf den Druckstift 26 und somit die Düsennadel 46 ausgeübt, wobei die erste Feder 36 in dem zweiten Druckraum 30 angeordnet ist und sich mit ihrem hinteren Ende an der Einstellscheibe 40 abstützt. Ein eine Schulter 44 aufweisender Abschnitt der Düsennadel 46 ist von einem dritten Druckraum 32 umgeben, der mit dem ersten Druckraum 28 über eine Verbindungsleitung 42 kommuniziert. In Abhängigkeit von der Drosselwirkung der Verbindungsleitung 42 und gegebenenfalls weiterer nicht dargestellter Drosseleinrichtungen wird in Abhängigkeit von dem in dem ersten Druckraum 28 herrschen- den ersten Druck p28 in dem dritten Druckraum 32 ein dritter Druck p32 aufgebaut. Der in dem dritten Druckraum 32 unter dem dritten Druck p32 stehende Kraftstoff 10 übt eine bezogen auf die Darstellung von Figur 1 nach oben gerichtete Öffnungskraft auf die Düsennadel 46 aus. Die Düsennadel 46 nimmt ihre Öffnungsstellung ein, solange eine Differenz zwischen der durch den dritten Druck p32 verursachten Öffnungskraft und der Summe aus der durch den zweiten Druck p30 erzeugten Schließkraft und der durch die erste Feder 36 erzeugten Schließkraft einen vorgegebenen Wert überschreitet. Über den zweiten Druck p3o in dem zweiten Druckraum 30 kann somit der Düsenöffnungsdruck beeinflusst werden. Um den zweiten Druck p30 im zweiten Druckraum 30 auf jeweils geeignet Werte zu begrenzen und zu halten kann beispielsweise ein Druckbegren- zungs- und -halteventil 34 zwischen dem ersten Druckraum 28 und dem zweiten Druckraum 30 vorgesehen sein. Die Ankopplung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 80 an das anhand von Figur 2 näher erläuterte Piezo-Steuerventil 22 ist in Figur 1 ebenfalls dargestellt.
Figur 2 zeigt eine schematische Teil-Schnittansicht eines Piezo-Steuerventils 22, das mit der Pumpe-Düse-Einheit nach Figur 1 verwendet werden kann. Das dargestellte Piezo- Steuerventil 22 weist eine Ventilnadel 48 auf, die zum Schließen des Piezo-Steuerventils 22 in die dargestellte erste Endstellung und zum vollständigen öffnen des Piezo- Steuerventils 22 in eine zweite Endstellung bewegt werden kann, die bezogen auf die Darstellung nach rechts verschoben ist. Wenn sich die Ventilnadel 48 in ihrer dargestellten ersten Endstellung befindet, wirkt ein an der Ventilnadel 48 vorgesehener Ventilteller 64 mit einem gehäuseseitigen Ven- tilsitz 62 zusammen. Dadurch wird der Kraftstoff- Niederdruckbereich 18 gegenüber einer Hochdruckkammer 38 verschlossen, die mit der in Figur 1 dargestellten Kraftstoffleitung 20 in Verbindung steht. Das Piezo-Steuerventil 22 weist einen Piezo-Aktuator beziehungsweise ein Piezoelement 76 auf. Bei geeigneter Ansteuerung des Piezoelementes 76 übt dieses über eine Stirnfläche 78 eine Kraft auf ein Druckstück 54 aus. Das Druckstück 54 überträgt die von dem Piezoelement 76 erzeugte Kraft seinerseits auf einen ersten Hebel 56 und einen zweiten Hebel 58, wobei der erste Hebel 56 und der zweite Hebel 58 dazu vorgesehen sind, eine Kraftübersetzung zu bewirken. Der erste Hebel 56 und der zweite Hebel 58 liegen an einer zweiten axialen Endfläche 72 der Ventilnadel 48 an, um die von dem Piezoelement 76 erzeugte, übersetzte Kraft auf die Ventilnadel 48 zu übertragen. Die von dem geeignet angesteuerten Piezoelement 76 erzeugte, übersetzte Kraft, die auf die Ventilnadel 48 wirkt, ist größer als eine entgegengesetzte Kraft, die von einer zweiten Feder 66 erzeugt und über ein Federdruckstück 68 auf eine erste axiale Endfläche 70 der Ventilnadel 48 ausgeübt wird. Der Kraftstoff- Niederdruckbereich 18 steht mit einem Absteuerraum 50 in Verbindung, der über eine Ausgleichsbohrung 52 weiterhin mit einem vor dem Piezoelement 76 befindlichen Aktorraum 74 in Ver- bindung steht. Dieser Aktorraum 74 steht mit einem Rücklauf 60 in Verbindung, über den Kraftstoff aus dem Aktorraum 74 zurückströmen kann.
Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform wird den Kompensationsmitteln 82 ein Piezo-Hub-Sollwert xsoιι zugeführt, wobei die Kompensationsmittel 82 eine Transformation von Hub zu Energie durchführen, so dass beim Ausgang der Kompensationsmittel 82 ein Piezo-Energie-Sollwert Eson zur Verfügung steht. Die Kompensationsmittel 82 umfassen erste Mittel 84, die einen exemplarisch bestimmten Zusammenhang zwischen Piezo-Energie E und Piezo-Hub x wiedergeben, um die Nichtlinearitäten und die
Hystereseeigenschaften zwischen Piezo-Energie E und Piezo-Hub x zu kompensieren. Weiterhin umfassen die Kompensationsmittel 82 zweite Mittel 86, die einen exemplarisch bestimmten Zusammenhang zwischen Piezo-Energie E und Temperatur θ für einen oder mehrere konstante Piezo-Hübe x wiedergeben, um die Abhängigkeit der zur Erzielung eines vorgegebenen Piezo-Hubs x erforderlichen Piezo-Energie E von der Temperatur θ zu kompensieren. Bei der dargestellten Ausführungsform weisen die Kompensationsmittel 82 darüber hinaus dritte Mittel 88 auf, die einen exemplarisch bestimmten Zusammenhang zwischen dem auf den Piezo-Aktuator 76 wirkenden Kraftkollektiv f(SOI, EOI, n) und der Piezo-Energie E für einen oder mehrere konstante Piezo-Hübe x wiedergeben, um die Kraftkollektivabhängigkeit f (SOI, EOI, n) der zur Erzielung eines vorgegebenen Piezo-Hubs x erforderlichen Piezo-Energie zu kompensieren.
Wie erwähnt, setzt sich das auf den Piezo-Aktuator 76 wirkende Kraftkollektiv im Betrieb der Pumpe-Düse-Einheit aus hydraulischen und mechanischen Kräften zusammen und hängt insbesondere vom Einspritzbeginn SOI, vom Einspritzende EOI und von der Motordrehzahl n ab. Die Kompensationsmittel 82 beziehungsweise die ersten Mittel 84, die zweiten Mittel 86 und die dritten Mittel 88 können vom Fachmann durch irgendwelche geeigneten Schaltungseinrichtungen realisiert werden, die dazu in der Lage sind, die exemplarisch ermittelten Kennlinien funktioneil zu hinterlegen, beispielsweise in einer geeigneten Vorsteuerung beziehungsweise einer geeigneten Vorrege- lung. Die Kompensationsmittel 82 können insbesondere mikro- ■ prozessorgestützt verwirklicht werden. Der von den Kompensationsmitteln 82 gelieferte Piezo-Energie-Sollwert Esoιι wird einer insgesamt mit 90 bezeichneten Piezo-Energie- Regelungseinrichtung zugeführt, die den Piezo-Aktuator 76 an- steuert. Die Piezo-Energie-Regelungseinrichtung 90 umfasst einen Energieregler 92, eine Endstufe 94, einen Subtrahierer •96 und eine Messwerterfassungseinrichtung 98. Der Subtrahierer 96 bildet die Differenz aus dem von den Kompensationsmitteln 82 gelieferten Piezo-Energie-Sollwert Esou und dem von der Messwerterfassungseinrichtung 98 über die Ladung Q und die Spannung U bestimmten Piezo-Energie-Istwert EiSt. Die Differenz aus dem Piezo-Energie-Sollwert Eson und dem Piezo- Energie-Istwert Eist wird dem Energieregler 92 zugeführt, dessen Ausgangssignal das Eingangssignal der Endstufe 94 bildet, die den Piezo-Aktuator 76 ansteuert. Als Energieregler 92 kommt sowohl ein analoger Regler als auch ein digitaler Regler in Betracht.
Figur 4 zeigt ein Diagramm, das eine Messung der Nichtlinea- rität zwischen Piezo-Energie und Piezo-Hub veranschaulicht und Figur 5 zeigt ein Diagramm, das eine Messung der Hystereseeigenschaft zwischen einem Lade- und einem Entladevorgang veranschaulicht. Die in den Figuren 4 und 5 dargestellten exemplarisch bestimmten Kennlinien können insbesondere zur Ver- wirklichung der in Figur 3 gezeigten ersten Mittel 84 herangezogen werden. Die in Figur 4 veranschaulichte Nichtlineari- tät zwischen Piezo-Energie E und Piezo-Hub x lässt sich im dargestellten Fall durch die Funktion zweiter Ordnung E(x) = 0,0344x2 + 0,4655x - 1,154 aproximieren. Die in Figur 5 ver- anschaulichten Hystereseeigenschaften wurden für den Ladevorgang und den Entladevorgang des Piezo-Aktuators getrennt bestimmt, wie dies durch die entsprechenden mit "Laden" bezie- hungsweise "Entladen" bezeichneten Pfeile angedeutet ist. Weiterhin ist der Verlust durch die mechanisch verrichtete Arbeit durch einen entsprechend gekennzeichneten Pfeil angedeutet.
Figur 6 zeigt ein Diagramm, das eine Messung der Temperaturabhängigkeit für zwei konstante Piezo-Hübe veranschaulicht. Die in Figur 6 dargestellten Kurvenverläufe können insbesondere zur Verwirklichung der in Figur 3 dargestellten zweiten Mittel 86 herangezogen werden, wobei gegebenenfalls auch die Temperaturabhängigkeiten für deutlich mehr als zwei konstante Ventilhübe x erfasst werden können.
Die Erfindung lässt sich wie folgt zusammenfassen: Die Erfin- düng betrifft eine Vorrichtung 80 und ein Verfahren zur Ansteuerung des Piezo-Aktuators 76 eines Steuerventils 22 einer Pumpe-Düse-Einheit. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass Nichtlinearitäten und/oder Hystereseeigenschaften zwischen Piezo-Energie E und Piezo-Hub x zumindest teilweise kompen- siert werden. Vorzugsweise werden darüber hinaus auch weitere systematische Störgrößen wie beispielsweise die Piezo- Temperatur oder das auf den Piezo-Aktuator 76 wirkende Kraftkollektiv korrigiert beziehungsweise kompensiert.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (80) zur Ansteuerung des Piezo-Aktuators (76) eines Steuerventils (22) einer Pumpe-Düse-Einheit, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sie Kompensationsmittel (82) aufweist, die Nichtlinearitäten und/oder Hystereseeigenschaften zwischen Piezo-Energie (E) und Piezo-Hub (x) zumindest teilweise kompensieren.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kompensationsmittel (82) erste Mittel (84) aufweisen, die einen exemplarisch bestimmten Zusammenhang zwischen Piezo-Energie (E) und Piezo-Hub (x) wiedergeben.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kompensationsmittel (82) zumindest eine weitere
Störgröße zumindest teilweise kompensieren.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Störgröße die Abhängigkeit der zur Erzielung eines vorgegebenen Piezo-Hubs (x) erforderlichen Piezo-Energie (E) von der Temperatur (θ) ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kompensationsmittel (82) zweite Mittel (86) aufwei- sen, die einen exemplarisch bestimmten Zusammenhang zwischen Piezo-Energie (E) und Temperatur (θ) für zumindest einen konstanten Piezo-Hub (x) wiedergeben.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Störgröße die Kraftkollektivabhängigkeit (f(SOI, EOI, n) ) der zur Erzielung eines vorgegebenen Piezo-Hubs (x) erforderlichen Piezo-Energie (E) ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kompensationsmittel (82) dritte Mittel (88) aufweisen, die einen exemplarisch bestimmen Zusammenhang zwischen dem auf den Piezo-Aktuator (76) wirkenden Kraftkollektiv (f(SOI, EOI, n) ) und der Piezo-Energie (E) für zumindest einen konstanten Piezo-Hub (x) wiedergeben.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kompensationsmittel (82) einen Piezo-Hub-Sollwert (xson) auf einen Piezo-Energie-Sollwert (Eson) abbilden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sie eine Piezo-Energie-Regelungseinrichtung (90) aufweist, welcher der Piezo-Energie-Sollwert (Eson) zugeführt wird.
10. Verfahren zur Ansteuerung des Piezo-Aktuators (76) eines Steuerventils (22) einer Pumpe-Düse-Einheit, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es den Schritt der zumindest teilweisen Kompensation von Nichtlinearitäten und/oder Hystereseeigenschaften zwischen Piezo-Energie (E) und Piezo-Hub (x) umfasst.
11. Verfahren nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur zumindest teilweisen Kompensation von Nichtlinearitäten und/oder Hystereseeigenschaften zwischen Piezo-Energie (E) und Piezo-Hub (x) ein exemplarisch bestimmter Zusammenhang zwischen Piezo-Energie (E) und Piezo-Hub (x) ausgewertet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es weiterhin den Schritt der zumindest teilweisen Kom- pensation von zumindest einer Störgröße umfasst.
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Störgröße die Abhängigkeit der zur Erzielung eines vorgegebenen Piezo-Hubs (x) erforderlichen Piezo-Energie (E) von der Temperatur (θ) ist.
14. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur zumindest teilweisen Kompensation der Abhängigkeit von der Temperatur (θ) ein exemplarisch bestimmter Zusammenhang zwischen Piezo-Energie (E) und Temperatur (θ) für zumindest einen konstanten Piezo-Hub (x) ausgewertet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Störgröße die Kraftkollektivabhängigkeit (f(SOI, EOI, n) ) der zur Erzielung eines vorgegebenen Piezo-Hubs (x) erforderlichen Piezo-Energie (E) ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur zumindest teilweisen Kompensation der Kraftkollektivabhängigkeit (f(S0I, EOI, n) ) ein exemplarisch bestimmter Zusammenhang zwischen dem auf den Piezo-Aktuator (76) wirkenden Kraftkollektiv (f(SOI, EOI, n) ) und der Piezo-Energie (E) für zumindest einen konstanten Piezo-Hub (x) ausgewertet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es einen Piezo-Hub-Sollwert (xsoιι) auf einen Piezo- Energie-Sollwert (Esoιι) abbildet.
18. Verfahren nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es die Zuführung des Piezo-Energie-Sollwertes (Eson) zu einer Piezo-Energie-Regelungseinrichtung umfasst.
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