EP1167745A1

EP1167745A1 - Method for operating injector and/or injection system

Info

Publication number: EP1167745A1
Application number: EP00113993A
Authority: EP
Inventors: Rueger Johannes-Jorg; Mrosik Matthias
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-07-01
Filing date: 2000-07-01
Publication date: 2002-01-02

Abstract

The valve closure plug (16), is initially in the closed position. Using a control parameter, it is first brought to a position of opening and then to a target position selected from a number of possible closed positions. The control parameter influencing the closure section is selected as a function of the initial and target positions. An Independent claim is included for the corresponding fuel injection system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils für Kraftstoff, bei dem ein in einer Schließposition als Ausgangsposition befindliches Verschließglied anhand eines Kontrollparameters zuerst in eine Öffnungsposition und nachfolgend in eine aus einer Anzahl von Schließpositionen ausgewählte Zielposition gebracht wird. Sie bezieht sich weiter auf ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Anzahl von Einspritzventilen, bei denen jeweils ein in einer Schließposition als Ausgangsposition befindliches Verschließglied anhand eines Kontrollparameters zuerst in eine Öffnungsposition und nachfolgend in eine aus einer Anzahl von Schließpositionen auswählbare Zielposition bringbar ist.The invention relates to a method for operating a Fuel injector, one in one Closing position as a starting position Closing member first in a control parameter an opening position and subsequently in one of a Number of closing positions selected target position brought. It continues to refer to Fuel injection system with a number of Injectors, one in each Closing position as a starting position Closing member first in a control parameter an opening position and subsequently in one of a Number of target positions that can be selected is feasible.

Als wesentlicher Bestandteil kann in einer Verbrennungskraftmaschine ein Kraftstoffeinspritzsystem zur Einbringung des Kraftstoffs in die Brennräume der Zylinder zum Einsatz kommen. Ein derartiges Kraftstoffeinspritzsystem umfaßt üblicherweise eine Anzahl von Einspritzdüsen, die individuell oder auch in der Art eines sogenannten Common-Rail-Systems (CR-Systems) über ein zentrales Versorgungssystem mit Kraftstoff bespeisbar sind. Bei beiden Ausführungsformen ist jede Einspritzdüse üblicherweise in ein jeweils zugeordnetes Einspritzventil integriert, über das die Kraftstoffeinspritzung in einer vorgebbaren Weise einstellbar ist.An essential component can be in a Internal combustion engine for a fuel injection system Introducing the fuel into the combustion chambers of the cylinders are used. Such a fuel injection system typically includes a number of injectors that individually or in the manner of a so-called common rail system (CR-Systems) via a central Supply system can be fueled. By both Embodiments, each injector is typically in an associated injector integrated, via the fuel injection in a predeterminable manner is adjustable.

Die Einspritzventile umfassen dabei üblicherweise jeweils ein Verschließglied und können als einfachschaltende oder als doppelschaltende Ventile ausgebildet sein. Bei einem einfachschaltenden Ventil ist für das Verschließglied eine Öffnungsposition vorgesehen, in der es einen Wirkkanal freigibt, und eine Schließposition, beispielsweise ein Ventilsitz, in dem es den Wirkkanal verschließt. Im Gegensatz dazu weist ein doppelschaltendes Ventil zusätzlich zur Öffnungsposition für das Verschließglied zwei alternativ ansteuerbare Schließpositionen, beispielsweise Ventilsitze, auf.The injection valves usually include each a closing link and can be used as a simple switching or be designed as double-switching valves. At a single-switching valve is one for the closing member Opening position provided in which there is an active channel releases, and a closed position, for example a Valve seat in which it closes the active channel. in the In contrast, a double-switching valve also shows alternatively to the opening position for the closure member controllable closing positions, for example valve seats, on.

Ein doppelschaltendes Einspritzventil für die Kraftstoffeinspritzung in den Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors mit einem Hochdrucksystem oder CR-System ist aus der DE 197 328 02 bekannt. Dieses Einspritzventil weist ein Verschließglied auf, das sich in einem von zwei alternativen Ventilsitzen jeweils in einer Schließposition befindet und dabei ein Verschließen der Einspritzdüse bewirkt. In einer Mittelstellung zwischen den beiden Ventilsitzen nimmt das Verschließglied hingegen eine Öffnungsposition ein.A double switching fuel injector for the Fuel injection into the combustion chamber Internal combustion engine with a high pressure system or CR system is known from DE 197 328 02. This injector has a closure member, which is in one of two alternative valve seats each in a closed position is located and thereby closing the injection nozzle causes. In a middle position between the two The closing member, on the other hand, takes one Open position.

Zur Überführung des Verschließglieds von einer Schließposition in die Öffnungsposition oder von der Öffnungsposition in eine der Schließpositionen ist das Verschließglied über einen piezoelektrischen Aktor antreibbar. Dazu wird der piezoelektrische Aktor auf eine Ansteuerspannung aufgeladen, die vom Druck im Common-Rail-System abhängig ist. Aufgrund der Ansteuerspannung dehnt sich der Aktor in Längsrichtung aus. Diese Längenausdehnung wird über einen hydraulischen Koppler auf das Verschließglied übertragen, so daß einerseits der vom Aktor erzeugbare Hub verstärkt wird und andererseits das Verschließglied von einer möglichen statischen Temperaturdehnung des Aktors entkoppelt ist. Eine Aufladung des piezoelektrischen Aktors bewirkt somit über den hydraulischen Koppler eine Überführung des Verschließgliedes zunächst von der ersten Schließposition in die Öffnungsposition und sodann von der Öffnungsposition in die zweite Schließposition. Hingegen bewirkt ein Entladen des piezoelektrischen Aktors infolge der damit verbundenen Kontraktion in Längsrichtung über den hydraulischen Koppler eine Überführung des Verschließgliedes zunächst von der zweiten Schließposition in die Öffnungsposition und sodann von der Öffnungsposition in die erste Schließposition. To transfer the closing member from one Closed position in the open position or from the This is the opening position in one of the closing positions Closing member via a piezoelectric actuator drivable. To do this, the piezoelectric actuator is set to a Control voltage charged by the pressure in the common rail system is dependent. Stretches due to the control voltage the actuator extends in the longitudinal direction. This linear expansion is connected to the system via a hydraulic coupler Transfer closure member, so that on the one hand that of the actuator Generatable stroke is amplified and on the other hand Closure member of a possible static Thermal expansion of the actuator is decoupled. A charge of the piezoelectric actuator thus causes the hydraulic coupler a transfer of the closing member first from the first closed position to the Open position and then from the open position to the second closed position. On the other hand, discharging the piezoelectric actuator due to the associated Longitudinal contraction using the hydraulic coupler a transfer of the closure member initially from the second closed position in the open position and then from the open position to the first closed position.

Durch den Bewegungsablauf des Verschließgliedes von einer zur anderen Schließposition wird eine kurzzeitige Entlastung eines unter Hochdruck stehenden Ventilsteuerraumes bewirkt, über dessen Druckniveau die Steuerung einer Ventilnadel in eine Öffnungs- oder Schließstellung erfolgt. Befindet sich das Verschließglied somit in der Öffnungsposition zwischen den beiden Schließpositionen, so erfolgt eine Kraftstoffeinspritzung in einen dem Einspritzventil nachgeschalteten Verbrennungsraum.Due to the movement of the closure member from one the other closed position is a temporary relief of a valve control chamber under high pressure, the control of a valve needle in an opening or closing position takes place. Is located the closure member thus in the open position between the two closed positions, one occurs Fuel injection into the injector downstream combustion chamber.

Für eine ordnungsgemäße Funktionsweise des Verbrennungsmotors ist für jeden Zylinder die Einspritzung der richtigen oder geforderten Menge an Kraftstoff zum vorgesehenen Zeitpunkt, bezogen auf den Einspritzzyklus insgesamt, erforderlich. Die Einspritzung der Kraftstoffmenge kann dabei innerhalb eines Einspritzzyklus auch verteilt auf mehrere Teileinspritzungen, beispielsweise zwei Voreinspritzungen und eine Haupteinspritzung, erfolgen. Gerade bei einer derartigen mehrstufigen Einspritzung ist für einen hohen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors eine weitgehend genaue Einhaltung der (Teil-) Einspritzmengen wünschenswert.For the proper functioning of the The internal combustion engine is the injection for each cylinder the correct or required amount of fuel to scheduled time, based on the injection cycle overall, required. The injection of the The amount of fuel can be within one injection cycle also distributed over several partial injections, for example two pre-injections and one main injection. Especially with such a multi-stage injection for a high efficiency of the internal combustion engine largely exact compliance with the (partial) injection quantities desirable.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils für Kraftstoff der oben genannten Art anzugeben, das im Hinblick auf eine besonders genaue Einhaltung einer vorgegebenen Einspritzmenge für eine Verwendung doppel- oder mehrfachschaltender Ventile besonders geeignet ist. Zudem soll ein für die Durchführung des Verfahrens besonders geeignetes Kraftstoffeinspritzsystem angegeben werden.The invention is therefore based on the object Method for operating an injection valve for Specify fuel of the type mentioned above with a view to on a particularly precise compliance with a given Injection quantity for use double or multi-switching valves is particularly suitable. moreover is said to be particularly useful for performing the procedure suitable fuel injection system can be specified.

Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem der das Verschließglied beeinflussende Kontrollparameter in Abhängigkeit von der Ausgangsposition und von der Zielposition des Verschließgliedes gewählt wird.With regard to the method, this object is achieved according to the invention solved by the influencing the closure member Control parameters depending on the starting position and is selected from the target position of the closure member.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the invention are the subject of subclaims.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß für eine insbesondere hinsichtlich der vorgegebenen Einspritzmenge zuverlässige Kraftstoffeinspritzung der das Verschließglied beeinflussende Kontrollparameter aktuelle Bedingungen im Einpritzsystem berücksichtigen sollte. Bei der Verwendung mehrfachschaltender Ventile hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß die Berücksichtigung des Schaltsinns des jeweiligen Ventils von besonderer Bedeutung ist. Der Schaltsinn gibt dabei für eine Öffnungs- oder Einspritzphase des Einspritzventils an, in welche Schließposition als Zielposition das Verschließglied ausgehend von welcher Schließposition als Ausgangsposition überführt wird. Für ein doppelschaltendes Ventil, das einen ersten Ventilsitz als erste Schließposition und einen zweiten Ventilsitz als zweite Schließposition aufweist, ergeben sich also als mögliche Schaltsinne: 1. eine Schaltung vom ersten Ventilsitz als Ausgangsposition in den ersten Ventilsitz als Zielposition, 2. eine Schaltung vom ersten in den zweiten Ventilsitz, 3. eine Schaltung vom zweiten in den ersten Ventilsitz, und 4. eine Schaltung vom zweiten in den zweiten Ventilsitz.The invention is based on the consideration that for a especially with regard to the specified injection quantity reliable fuel injection of the closure member influencing control parameters current conditions in the Injection system should take into account. When using multi-switching valves has surprisingly emphasized that the consideration of the switching direction of the particular valve is of particular importance. The The switching direction indicates an opening or injection phase of the injection valve, in which closed position as Target position the closure member starting from which Closing position is transferred as the starting position. For a double-switching valve, which as a first valve seat first closed position and a second valve seat as has second closed position, so result as Possible switching senses: 1. a circuit from the first Valve seat as the starting position in the first valve seat as Target position, 2. a circuit from the first to the second Valve seat, 3. a shift from the second to the first Valve seat, and 4. a circuit from the second to the second Valve seat.

Gerade bei einem doppelschaltendem Ventil der oben dargelegten Bauweise, für das die Anwendung des Verfahrens besonders vorteilhaft ist, ist für die Einspritzcharakteristik des Ventils zu berücksichtigen, von welchem Ventilsitz aus das Verschließglied in die Öffnungsposition gebracht wird, und in welchen Ventilsitz das Verschließglied anschließend zum Verschließen überführt wird. Aufgrund der Bauweise dieses doppelschaltenden Ventils herrscht im durch die beiden Ventilsitze begrenzten Ventilraum ein Druckgefälle. Jede Bewegung des Verschließgliedes von einer Schließposition in die Öffnungsposition oder umgekehrt erfolgt somit gegen das oder mit dem Druckgefälle. Mit anderen Worten: je nach Bewegungsrichtung des Verschließgliedes wird dessen Bewegung vom herrschenden Druckgefälle unterstützt oder behindert. Die Charakteristik des Ventils ist somit unsymmetrisch bezüglich der durch die Ventilsitze definierten Schließpositionen des Verschließglieds. Diese Asymmetrie wird nunmehr bei der Auswahl des Kontrollparameters berücksichtigt.Especially with a double switching valve, the one above construction set out for which the application of the method is particularly advantageous for Injection characteristics of the valve to be taken into account by which valve seat the closure member from Is brought open position and in which valve seat the closing member is then transferred for closing becomes. Due to the design of this double-switching valve prevails in the limited by the two valve seats Valve chamber a pressure drop. Every movement of the Closing member from a closed position in the Opening position or vice versa is thus against the or with the pressure drop. In other words, depending Direction of movement of the closure member becomes its movement supported or hindered by the prevailing pressure drop. The characteristic of the valve is therefore asymmetrical with respect to those defined by the valve seats Closing member closing positions. This asymmetry is now used when selecting the control parameter considered.

Zweckmäßigerweise werden bei der Auswahl des Kontrollparameters weitere für das Einspritzverhalten relevante Kenndaten berücksichtigt, insbesondere die Anzahl der innerhalb desselben Einspritzzyklus vorangegangenen Einspritzungen und/oder betriebsrelevante Daten der mit Kraftstoff zu bespeisenden Verbrennungskraftmaschine. Die Berücksichtigung der Anzahl der im selben Einspritzzyklus vorangegangenen Einspritzungen ist dabei vorteilhaft, da dadurch Einspritzmengeneinflüsse infolge der vorangegangenen Einspritzungen kompensiert werden können. Als mögliche Anzahl der vorangegangenen Einspritzungen kommen dabei im Hinblick auf derzeit übliche Einspritzzyklen insbesondere in Betracht: keine Voreinspritzung, d. h. die vorzunehmende Einspritzung ist die erste des laufenden Einspritzzyklus, eine Voreinspritzung oder zwei Voreinspritzungen. Die aus den Voreinspritzungen resultierenden Einspritzmengeneinflüsse können beispielsweise aufgrund von Druckschwingungen durch die vorangehende Voreinspritzung auftreten. Als betriebsrelevante Daten werden zudem vorzugsweise der Einspritzdruck und/oder die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine berücksichtigt.Appropriately, when selecting the Control parameters further for the injection behavior relevant characteristics, especially the number the previous one within the same injection cycle Injections and / or operationally relevant data with Internal combustion engine fueled. The Taking into account the number of in the same injection cycle previous injections is advantageous because thereby influences of injection quantity due to the previous one Injections can be compensated. As possible Number of previous injections come in With regard to current injection cycles, especially in Consideration: no pre-injection, i.e. H. the one to be made Injection is the first of the current injection cycle, one pilot injection or two pilot injections. From the pre-injections resulting Injection quantity influences can, for example, due to Pressure fluctuations due to the pre-injection occur. As operationally relevant data are also preferably the injection pressure and / or the speed of the Internal combustion engine considered.

Die Berücksichtigung der genannten Parameter kann auf besonders einfache Weise erfolgen, indem vorteilhafterweise die Auswahl des Kontrollparameters anhand von parameterspezifischen Kennfeldern erfolgt. Jedes Kennfeld umfaßt dabei in der Art einer Kurvenschar eine Anzahl von Auswahlkurven, bei denen beispielsweise der in Abhängigkeit von einem ersten Betriebsparameter, z. B. der Motordrehzahl, auszuwählende Kontrollparameter in Abhängigkeit von einem als Scharparameter dienenden zweiten Betriebsparameter, z. B. des Einspritzdrucks, erfaßt ist.The consideration of the parameters mentioned can be based on done in a particularly simple manner by advantageously the selection of the control parameter based on parameter-specific maps. Every map includes in the manner of a family of curves a number of Selection curves in which, for example, the depending from a first operating parameter, e.g. B. the engine speed, Control parameters to be selected depending on one serving as share parameters second operating parameters, for. B. the injection pressure is detected.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist für jeden Schaltsinn, d. h. für jede mögliche Kombination von Ausgangsposition und Zielposition, jeweils ein derartiges Kennfeld vorgesehen. Eine noch feinere Erfassung der Randbedingungen ist dabei möglich, indem vorteilhafterweise für jede Kombination eines möglichen Schaltsinns mit einer möglichen Anzahl der innerhalb desselben Einspritzzyklus vorangegangenen Einspritzungen jeweils ein eigenes Kennfeld vorgesehen ist.In a particularly advantageous embodiment is for everyone Switching sense, d. H. for any combination of Starting position and target position, each such Map provided. An even finer grasp of the Boundary conditions are possible by advantageously for every combination of a possible switching sense with a possible number of within the same injection cycle previous injections each have their own map is provided.

Zweckmäßigerweise wird das Verfahren auf ein Einspritzventil angewandt, bei dem das Verschließglied mittels eines piezoelektrischen Aktors angetrieben wird. In diesem Fall wird in besonders günstiger Weise als Kontrollparameter die Ansteuerdauer für den piezoelektrischen Aktor in der genannten Weise ausgewählt. Als Ansteuerdauer ist dabei diejenige Zeitdauer bezeichnet, die zwischen zwei Kontrolleingriffen auf den Aktor verstreicht. Dies kann beispielsweise, je nach Betriebspunkt, die Zeitspanne zwischen dem Beginn eines Aufladevorgangs und dem Beginn eines Entladevorgangs des Aktors sein.The method is expediently based on an injection valve applied, in which the closure member by means of a piezoelectric actuator is driven. In this case is used in a particularly favorable manner as a control parameter Control duration for the piezoelectric actuator in the selected way selected. The control duration is included denotes the period of time between two Control interventions on the actuator elapse. This can for example, depending on the operating point, the time span between the start of a charging process and the beginning a discharge process of the actuator.

Bezüglich des Kraftstoffeinspritzsystems wird die genannte Aufgabe gelöst, indem eine Steuereinheit vorgesehen ist, die für jedes Einspritzventil den sein Verschließglied beeinflussenden Kontrollparameter in Abhängigkeit von dessen Ausgangsposition und von dessen Zielposition vorgibt.Regarding the fuel injection system, the above Task solved by providing a control unit that for each injector its closing member influencing control parameters depending on its Starting position and from its target position.

Das Kraftstoffeinspritzsystem umfaßt dabei vorteilhafterweise Einspritzventile, deren Verschließglied jeweils mittels eines piezoelektrischen Aktors antreibbar ist. Dabei gibt die Steuereinheit zweckmäßigerweise eine Ansteuerdauer für den piezoelektrischen Aktor als Kontrollparameter vor.The fuel injection system includes advantageously injectors, the closing member each can be driven by means of a piezoelectric actuator is. The control unit expediently gives one Control duration for the piezoelectric actuator as Control parameters.

In besonders vorteilhafter Weiterbildung weist das Kraftstoffeinspritzsystem zudem ein Speichermodul auf, in dem für jeden der möglichen Schaltsinne, also für jede der aus allen möglichen Schließpositionen erzeugbaren Kombinationen von Ausgangsposition und Zielposition, jeweils ein Kennfeld für den Kontrollparameter als Datensatz hinterlegt ist.In a particularly advantageous development, this Fuel injection system also has a memory module in that for each of the possible switching senses, i.e. for each of the can be generated from all possible closing positions Combinations of starting position and target position, each a map for the control parameter as a data record is deposited.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Auswahl des Kontrollparameters in Abhängigkeit von der Ausgangs- und von der Zielposition die charakteristischen Auswirkungen des Schaltsinns des Einspritzventils auf die Einspritzmenge bei der Ansteuerung berücksichtigt werden können. Somit ist für jeden Schaltsinn eine besonders hohe Genauigkeit der Einspritzung erreichbar. Durch die Hinterlegung von parameterspezifischen Kennfeldern für jeden Schaltsinn und in Abhängigkeit von der Anzahl der vorangegangenen Einspritzungen ist zudem die zur Auswahl erforderliche Information besonders schnell und zuverlässig abrufbar.The advantages achieved with the invention exist especially in that by selecting the Control parameters depending on the initial and the characteristic position of the target position Switching direction of the injection valve to the injection quantity the control can be taken into account. So for every switching sense a particularly high accuracy of Injection attainable. By depositing parameter-specific maps for each switching direction and depending on the number of previous ones Injections is also the one required for selection Information can be called up particularly quickly and reliably.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Figur 1: ein Einspritzventil eines Kraftstoffeinspritzsystems,
Figur 2: schematisch ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Anzahl von Einspritzventilen nach Figur 1, und
Figur 3: ein Zeitdiagramm für eine Ansteuerspannung.

An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to a drawing. In it show:

Figure 1: an injection valve of a fuel injection system,
Figure 2: schematically a fuel injection system with a number of injection valves according to Figure 1, and
Figure 3: a timing diagram for a drive voltage.

Das Einspritzventil 1 nach Figur 1 weist einen piezoelektrischen Aktor 2 auf, der eine Anzahl von hintereinandergeschalteten Piezoelementen 4 umfaßt. Der Aktor 2 ist einerseits mit einer Gehäusewand 6, durch die Anschlußklemmen 7 des Aktors 2 hindurchgeführt sind, und andererseits mit einem Stellkolben 8 kraftschlüssig verbunden. Der Stellkolben 8 schließt mit seiner vom Aktor 2 abgewandten Stirnfläche 9 einen hydraulischen Koppler 10 ab. Der hydraulische Koppler 10 wirkt seinerseits auf einen in einem Verbindungskanal 12 geführten Stellkolben 14, an dessen vom Koppler 10 abgewandtem Ende ein Verschließglied 16 angeordnet ist. Dieses ist als doppelt schließendes Steuerventil ausgebildet. Es verschließt in einer ersten Schließposition, die einer Ruheposition des Aktors 2 entspricht, einen ersten Ventilsitz 18 eines Ventilraumes 20. In einer zweiten Schließposition, die einer maximalen Ansteuerung des Aktors 2 entspricht, verschließt das Verschließglied 16 einen zweiten Ventilsitz 22 des Ventilraums 20. In einer räumlich gesehen zwischen den durch die Ventilsitze 18, 22 definierten Schließpositionen gelegenen Öffnungsposition annähernd in der Mitte des Ventilraums 20 hingegen gibt das Verschließglied 16 beide Ventilsitze 18, 22 frei. Die Öffnungsposition entspricht dabei einer mittleren Ansteuerung des Aktors 2.The injection valve 1 according to FIG. 1 has one piezoelectric actuator 2, which has a number of Piezo elements 4 connected in series comprises. The Actuator 2 is on the one hand with a housing wall 6 through which Terminals 7 of the actuator 2 are passed, and on the other hand with a control piston 8 non-positively connected. The actuating piston 8 closes with its actuator 2 end face 9 facing away from a hydraulic coupler 10. The hydraulic coupler 10 in turn acts on one in a connecting channel 12 guided adjusting piston 14 whose end facing away from the coupler 10 is a closing member 16 is arranged. This is as a double closing Control valve designed. It closes in a first Closed position, which is a rest position of the actuator 2 corresponds to a first valve seat 18 of a valve chamber 20. In a second closed position, that of a maximum Activation of the actuator 2 corresponds to that closes Closure member 16 a second valve seat 22 of the Valve chamber 20. In a spatial view between the through the valve seats 18, 22 defined closing positions open position approximately in the middle of the Valve chamber 20, on the other hand, gives closure member 16 both Valve seats 18, 22 free. The opening position corresponds mean actuation of the actuator 2.

Über einen Durchlaß im zweiten Ventilsitz 22 ist der Ventilraum 20 mit einem Führungskanal 24 verbunden, der eingangsseitig über ein Anschlußstück 26 an einen nicht dargestellten Druckkanal eines Common-Rail-Kraftstoffversorgungssystems eines Kraftfahrzeugs angeschlossen ist. Im Führungskanal 24 ist eine Düsennadel 28 angeordnet, die einen Kraftstoffauslauf 30 eines vom Anschlußstück 26 abzweigenden Kraftstoffkanals 32 abhängig von einer über die Anschlußklemmen 7 an den Aktor 2 angelegten Ansteuerspannung Ua freigibt oder verschließt. Zur Einstellung funktionsgerechter Druckverhältnisse beim Betrieb des Einspritzventils 1 sind das Anschlußstück 26 mit einer Zulaufdrossel 34 und der Führungskanal 24 mit einer Ablaufdrossel 36 versehen.Via a passage in the second valve seat 22 is the Valve chamber 20 connected to a guide channel 24, the not on the input side via a connector 26 to one shown pressure channel of a common rail fuel supply system a motor vehicle connected. In the guide channel 24 is a nozzle needle 28 arranged that a fuel outlet 30 one of Connection piece 26 branching fuel channel 32 dependent from one via the connecting terminals 7 to the actuator 2 applied control voltage Ua releases or closes. For setting functional pressure conditions at Operation of the injector 1 are the connector 26 with an inlet throttle 34 and the guide channel 24 with a Flow restrictor 36 provided.

Das Einspritzventil 1 ist, gemeinsam mit weiteren Einspritzventilen 1, Teil eines Kraftstoffeinspritzsystems 40, wie es schematisch in Figur 2 dargestellt ist. Dabei sind die Einspritzventile 1, von denen in Figur 2 der Übersichtlichkeit halber nur vier dargestellt sind, kraftstoffseitig an eine gemeinsame Versorgungsleitung 42 angeschlossen. Die Anzahl der für das Kraftstoffeinspritzsystem 40 vorgesehenen Einspritzventile 1 ist dabei abhängig von den weiteren Erfordernissen der zu versorgenden Brennkraftmaschine, insbesondere kann ein Einspritzventil 1 für jeden zu bespeisenden Zylinder vorgesehen sein. The injection valve 1 is, together with others Injectors 1, part of a fuel injection system 40, as shown schematically in Figure 2. there are the injection valves 1, of which in Figure 2 the For the sake of clarity, only four are shown, on the fuel side to a common supply line 42 connected. The number of for that Fuel injection system 40 provided injection valves 1 depends on the other requirements of the supplying internal combustion engine, in particular can Injector 1 for each cylinder to be fed be provided.

Zur elektrischen Ansteuerung der Einspritzventile 1 umfaßt das Kraftstoffversorgungssystem 40 eine zentrale Steuereinheit 44. Diese wiederum weist ein Ansteuermodul 46 auf, das über Leitungen 48 mit den Anschlußklemmen 7 der Einspritzventile 1 abschaltbar verbunden ist. Weiterhin weist die Steuereinheit 44 ein Datenspeichermodul 50 auf, in dem eine Anzahl von Kennfeldern K hinterlegt ist.For electrical control of the injection valves 1 includes the fuel supply system 40 a central Control unit 44. This in turn has a control module 46 on that via lines 48 to the terminals 7 of the Injector 1 is connected to be switched off. Farther The control unit 44 has a data storage module 50, in which a number of maps K is stored.

Beim Betrieb des Kraftstoffversorgungssystems 40 legt die Steuereinheit 44 in einem Einspritzzyklus über das Ansteuermodul 46 eine Ansteuerspannung Ua an die Anschlußklemmen 7 jedes Einspritzventils 1 an. In Abhängigkeit von dieser Ansteuerspannung Ua dehnt sich der Aktor 2 des angesteuerten Einspritzventils 1 in seiner Längsrichtung aus, so daß sich der Stellkolben 8 in Richtung des hydraulischen Kopplers 10 bewegt. Infolge der dadurch bewirkten Druckerhöhung im Koppler 10 bewegt sich auch der Stellkolben 14 mit dem daran angeordneten Verschließglied 16 in Richtung auf die Öffnungsposition in der Mitte des Ventilraums 20 und bei weiterer Erhöhung der Ansteuerspannung Ua auf den zweiten Ventilsitz 22 zu.When operating the fuel supply system 40, the Control unit 44 in an injection cycle over the Control module 46 a control voltage Ua to the Terminals 7 of each injector 1. In Depending on this control voltage Ua, the Actuator 2 of the controlled injection valve 1 in its Longitudinal direction, so that the adjusting piston 8 in the direction of the hydraulic coupler 10 moves. As a result of this caused pressure increase in the coupler 10 also moves Adjusting piston 14 with the closure member 16 arranged thereon towards the opening position in the middle of the Valve chamber 20 and with a further increase in Control voltage Ua to the second valve seat 22.

Über die Versorgungsleitung 42 herrscht im Anschlußstück 26 jedes Einspritzventils 26 ein hoher Druck, der bei einem Common-Rail-System beispielsweise zwischen 200 und 1800 bar betragen kann. Dieser Druck wirkt gegen die Düsennadel 28 und hält sie geschlossen, so daß durch den Kraftstoffauslauf 30 kein Kraftstoff austreten kann. Wenn aber nun infolge der an den Aktor 2 angelegten Steuerspannung Ua das Verschließglied 16 in den Bereich der Öffnungsposition bewegt wird, dann baut sich der Druck im Hochdruckbereich des Führungskanals 24 ab, so daß die Düsennadel 28 in Richtung auf den Ventilraum 20 zurückweicht und den Kraftstoffauslauf 30 freigibt. In diesem Fall erfolgt eine Kraftstoffeinspritzung in den zugeordneten Zylinder.The supply line 42 prevails in the connector 26 each injector 26 has a high pressure at one Common rail system, for example, between 200 and 1800 bar can be. This pressure acts against the nozzle needle 28 and keeps it closed so that through the fuel spout 30 no fuel can leak. But if now as a result of the control voltage Ua applied to the actuator 2 Closure member 16 in the area of the open position is moved, then the pressure builds up in the high pressure area of the guide channel 24, so that the nozzle needle 28 in Direction back to the valve chamber 20 and the Fuel outlet 30 releases. In this case there is a Fuel injection into the associated cylinder.

Der Verlauf der Ansteuerspannung Ua für eines der Einspritzventile 1 als Funktion der Zeit ist beispielhaft für einen Einspritzzyklus in Figur 3 dargestellt. Zu einem Startzeitpunkt t1 wird die Ansteuerspannung Ua vom Wert 0 V (entsprechend der Ruheposition des Aktors 2; das Verschließglied befindet sich somit im ersten Ventilsitz 18) ausgehend auf ein Zwischenniveau, das beispielsweise etwa 75 V betragen kann, kontinuierlich erhöht. Zum Zeitpunkt t2 erreicht die Ansteuerspannung Ua das Zwischenniveau, das einer mittleren Längenausdehnung des Aktors 2 entspricht (das Verschließglied 16 befindet sich somit in der Öffnungsposition in etwa der Mitte des Ventilraums 20). In diesem Zustand erfolgt somit eine Kraftstoffeinspritzung durch das betrachtete Einspritzventil 1. Zum Zeitpunkt t3 wird die Ansteuerspannung Ua wieder abgesenkt, bis sie zu einem Zeitpunkt t4 wieder den Wert 0 V erreicht. Demzufolge wird das Verschließglied 16 von der Öffnungsposition wieder in die durch den ersten Ventilsitz 18 definierte Schließposition überführt, so daß die Einspritzung beendet wird. Im insgesamt vorgesehenen Einspritzzyklus ist somit eine erste Voreinspritzung erfolgt, deren Schaltsinn durch die erste Schließposition als Ausgangsposition und als Zielposition für das Verschließglied 16 gegeben ist.The course of the control voltage Ua for one of the Injectors 1 as a function of time is exemplary shown for an injection cycle in Figure 3. To a Starting time t1, the control voltage Ua becomes 0 V (corresponding to the rest position of the actuator 2; the Closing member is thus in the first valve seat 18) starting at an intermediate level, for example about 75 V can be continuously increased. At time t2 the control voltage Ua reaches the intermediate level, the corresponds to an average linear expansion of the actuator 2 (The closure member 16 is thus in the Opening position approximately in the middle of the valve chamber 20). In In this state, fuel is thus injected through the injector under consideration 1. At time t3 the control voltage Ua is reduced again until it closes reached the value 0 V at a time t4. As a result, the closure member 16 is again from the open position into that defined by the first valve seat 18 Closed position transferred so that the injection ends becomes. In the overall planned injection cycle is thus a first pre-injection takes place, the switching direction of the first closed position as the starting position and as Target position for the closure member 16 is given.

Eine weitere Einspritzung oder zweite Voreinspritzung beginnt zum Zeitpunkt t5 mit einer erneuten Erhöhung der Ansteuerspannung Ua vom Wert 0 V auf das Zwischenniveau von etwa 75 V, das zum Zeitpunkt t6 erreicht wird. Die Beendigung dieser Einspritzung wird zum Zeitpunkt t7 eingeleitet, von dem an die Ansteuerspannung Ua noch weiter erhöht wird, bis sie zu einem Zeitpunkt t8 einen Maximalwert von beispielsweise etwa 150 V erreicht. Dadurch wird das Verschließglied 16 von der Öffnungsposition in die durch den zweiten Ventilsitz 22 definierte Schließposition überführt. Der Schaltsinn dieser Einspritzung ist somit durch die erste Schließposition als Ausgangsposition und die zweite Schließposition als Zielposition definiert.Another injection or second pre-injection begins at time t5 with a further increase in Control voltage Ua from 0 V to the intermediate level of about 75 V, which is reached at time t6. The This injection ends at time t7 initiated from which to the drive voltage Ua even further is increased until it reaches a maximum value at a time t8 of about 150 V, for example. This will make it Closure member 16 from the open position in the through the second valve seat 22 transferred to the defined closed position. The switching direction of this injection is thus through the first Closing position as the starting position and the second Closing position defined as target position.

Für die innerhalb des Einspritzzyklus noch vorgesehene dritte Einspritzung oder Haupteinspritzung wird die Ansteuerspannung Ua schließlich zum Zeitpunkt t9 vom Maximalwert auf ein der Öffnungsposition entsprechendes Maximalwert auf ein der Öffnungsposition entsprechendes Zwischenniveau abgesenkt, das sie zum Zeitpunkt t10 erreicht. Dieses Zwischenniveau kann auch vom beim Öffnen des Verschlußgliedes 16 zum Zeitpunkt t6 eingenommenen Zwischenniveau abweichen und beispielsweise etwa 70V betragen. Zur Beendigung der Haupteinspritzung wird die Ansteuerspannung Ua, beginnend zum Zeitpunkt t11, noch weiter reduziert, bis sie zum Zeitpunkt t12 wieder den Wert von 0 V erreicht. Dementsprechend ist der Schaltsinn der Haupteinspritzung durch die zweite Schließposition als Ausgangsposition und durch die erste Schließposition als Zielposition gegeben.For those still planned within the injection cycle third injection or main injection is the Drive voltage Ua finally at time t9 from Maximum value corresponding to the opening position Maximum value corresponding to the opening position Intermediate level lowered, that at time t10 reached. This intermediate level can also be opened of the closure member 16 taken at time t6 Deviate intermediate level and for example about 70V be. To complete the main injection, the Control voltage Ua, starting at time t11, still further reduced until it returns to the value at time t12 reached from 0 V. Accordingly, the switching sense is the Main injection through the second closed position as Starting position and through the first closed position as Given target position.

Jede der drei innerhalb des Einspritzzyklus vorgesehenen Einspritzungen ist dadurch charakterisiert, daß das Verschließglied 16 sich zunächst in einer der Schließpositionen als Ausgangsposition befindet, von der aus es dann zunächst in die Öffnungsposition und anschließend nach einer angemessenen Wartezeit wieder in eine der Schließpositionen als Zielposition gebracht wird. Die Überführung in die Öffnungs- und in die Zielposition wird dabei mittels Anlegen der Ansteuerspannung Ua bewirkt, wobei diese ihrerseits unter Berücksichtigung einer Ansteuerdauer Ta als Kontrollparameter an den jeweiligen Aktor 2 angelegt wird. Mit anderen Worten: das Verschließglied 16 wird anhand der Ansteuerdauer Ta in die Öffnungsposition und von dort in die Zielposition gebracht.Each of the three provided within the injection cycle Injections are characterized in that the Closing member 16 is first in one of the Closing positions as the starting position is located from the then first in the open position and then after a reasonable wait again in one of the Closing positions is brought as the target position. The Transfer to the opening and the target position effected by applying the control voltage Ua, wherein this in turn taking into account a triggering period Ta applied to the respective actuator 2 as a control parameter becomes. In other words: the closure member 16 is based on the control duration Ta in the open position and from there in brought the target position.

Die Ansteuerdauer Ta ist dabei im Ausführungsbeispiel definiert als die Zeitspanne, die zwischen Auslösen der Ventilöffnung und Auslösen des Ventilschlusses verstreicht. Für die erste Voreinspritzung ist dies somit die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten t3 und t1, für die zweite Voreinspritzung die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten t7 und t5, und für die Haupteinspritzung die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten t11 und t9. Die Ansteuerdauer Ta ist somit im wesentlichen durch diejenige Zeitspanne gegeben, in der das jeweilige Einspritzventil 1 geöffnet ist, so daß eine Einspritzung erfolgt. Durch eine geeignete Wahl oder Vorgabe der Ansteuerdauer Ta als Kontrollparameter ist somit die durch eine Einspritzung abgegebene Einspritzmenge einstellbar oder dosierbar.The control duration Ta is in the exemplary embodiment defined as the amount of time between triggering the Valve opening and triggering of the valve closure passes. This is the time span for the first pilot injection between times t3 and t1, for the second Pre-injection the time span between the times t7 and t5, and the time for the main injection between times t11 and t9. The control duration Ta is essentially through that period of time given in which the respective injection valve 1 opened is, so that an injection takes place. By a suitable one Selection or specification of the control duration Ta as a control parameter is thus the one emitted by an injection Injection quantity adjustable or dosed.

Das Ansteuermodul 46 der Steuereinheit 44 ist derart ausgelegt, daß die Auswahl der für eine Einspritzung vorzusehenden Ansteuerdauer Ta als Kontrollparameter unter Berücksichtigung einer Reihe von Parametern erfolgt. Zunächst erfolgt die Auswahl unter Berücksichtigung des Schaltsinns des Einspritzventils bei der jeweiligen Einspritzung. Mit anderen Worten: für die Auswahl der Ansteuerdauer Ta für die vorzunehmende Einspritzung wird berücksichtigt, in welcher Schließposition als Ausgangsposition sich das Verschließglied vor Beginn der Einspritzung befindet, und in welche Schließposition das Verschließglied nach Beendigung der Einspritzung überführt werden soll. Dadurch wird der Erkenntnis Rechnung getragen, daß aufgrund der Bauweise des Einspritzventils 1 im durch die beiden Ventilsitze 18, 22 begrenzten Ventilraum 20 ein Druckgefälle herrscht. Jede Bewegung des Verschließgliedes 16 von einer Schließposition in die Öffnungsposition oder umgekehrt erfolgt somit gegen das oder mit dem Druckgefälle, so daß das Verhalten des Einspritzventils 1 und somit auch das Resultat hinsichtlich der tatsächlich eingespritzten Menge von der Bewegungsrichtung des Verschließgliedes 16 abhängt.The control module 46 of the control unit 44 is of this type designed to be the choice of one for injection control period to be provided as a control parameter under A number of parameters are taken into account. First, the selection is made taking into account the Switching direction of the injection valve at the respective Injection. In other words: for the selection of the Driving time Ta for the injection to be carried out takes into account in which closed position as Starting position the closure member before the start of Injection is, and in what closed position that Closing member transferred after the end of the injection shall be. This takes into account the knowledge that due to the design of the injector 1 in the the two valve seats 18, 22 a limited valve space 20 There is a pressure drop. Every movement of the closing member 16 from a closed position to the open position or vice versa thus takes place against or with the pressure drop, so that the behavior of the injector 1 and thus also the result in terms of actually injected Quantity of the direction of movement of the closure member 16 depends.

Des weiteren werden bei der Auswahl der Ansteuerdauer Ta als Kontrollparameter betriebsrelevante Daten der Brennkraftmaschine, wie deren Drehzahl und/oder der im Kraftstoffeinspritzsystem 40 herrschende Einspritzdruck, berücksichtigt. Um zudem auch durch aufeinanderfolgende Einspritzungen bedingte Einflüsse infolge von Druckschwingungen zu kompensieren, wird bei der Auswahl der Ansteuerdauer Ta auch noch die Anzahl der innerhalb desselben Einspritzzyklus vorangegangenen Einspritzungen, also im Ausführungsbeispiel bei der ersten Voreinspritzung keine, bei der zweiten Voreinspritzung eine und bei der Haupteinspritzung zwei, berücksichtigt. Furthermore, when selecting the control duration Ta as Control parameters operational data of the Internal combustion engine, such as its speed and / or the Fuel injection system 40 prevailing injection pressure, considered. To also by successive Injections caused by To compensate for pressure fluctuations, the choice of Activation duration Ta also the number of times within injections preceding the same injection cycle, that is, in the exemplary embodiment for the first pilot injection none, one for the second pilot injection and one for the Main injection two, taken into account.

Die Auswahl der Ansteuerdauer Ta erfolgt unter Bezugnahme auf im Datenspeichermodul 50 hinterlegte Kennfelder K. Jedes Kennfeld K ist dabei gegeben durch eine Kurvenschar, in der die Ansteuerdauer Ta mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine als Scharparameter als Funktion des im Kraftstoffeinspritzsystem 40 herrschenden Einspritzdrucks festgehalten ist. Die Kennfelder K können dabei anhand vorhergegangener Eichungen erstellt worden sein. Im Datenspeichermodul 50 ist für jeden für das jeweilige Einspritzventil 1 möglichen Schaltsinn für jede Anzahl der möglichen Voreinspritzungen jeweils ein Kennfeld K hinterlegt.The selection of the control period Ta is made with reference to maps K. stored in the data storage module 50 Map K is given by a family of curves in which the control duration Ta with the speed of the internal combustion engine as share parameters as a function of the im Fuel injection system 40 prevailing injection pressure is captured. The maps K can be based on previous calibrations have been created. in the Data storage module 50 is for everyone for each Injector 1 possible switching sense for each number of possible pre-injections each have a map K deposited.

Somit wird beispielsweise bei der Auswahl der Ansteuerdauer Ta als Kontrollparameter für die Haupteinspritzung, der zwei Voreinspritzungen vorangehen und deren Schaltsinn durch die zweite Schließposition als Ausgangsposition und durch die erste Schließposition als Zielposition gegeben ist, das für diese Kombination der Randbedingungen im Datenspeichermodul 50 hinterlegte Kennfeld K herangezogen. Aus diesem Kennfeld K wird diejenige Kurve ermittelt, deren Scharparameter der aktuell für die Brennkraftmaschine gemessenen Drehzahl am nächsten kommt. Aus dieser Kurve wird die für den aktuell herrschenden Einspritzdruck vorgesehene Ansteuerdauer Ta abgeleitet.Thus, for example, when selecting the control duration Ta as the control parameter for the main injection, the two Pre-injections precede and their switching direction by the second closed position as the starting position and through the the first closing position is given as the target position for this combination of the boundary conditions in the data storage module 50 stored map K used. From this map K that curve is determined whose share parameters are the speed currently measured for the internal combustion engine on next comes. This curve becomes the current one prevailing injection pressure intended control period Ta derived.

Die solchermaßen ausgewählte Ansteuerdauer Ta wird für die Ansteuerung des Einspritzventils 1 als Kontrollparameter zugrundegelegt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die vorgegebene Einspritzmenge unabhängig vom Schaltsinn des Einspritzventils 1 vergleichsweise genau eingehalten werden kann, obwohl die im Ventilraum 20 herrschenden Druckverhältnisse eine Abhängigkeit der Ventilcharakteristik von der Bewegungsrichtung des Verschließglieds 16 bedingen.The drive duration Ta selected in this way is used for the Control of injector 1 as a control parameter based on. This ensures that the specified injection quantity regardless of the switching direction of the Injection valve 1 are observed comparatively accurately can, although those prevailing in the valve chamber 20 Pressure conditions a dependency of the valve characteristics depend on the direction of movement of the closure member 16.

Claims

Method for operating an injection valve (1) for Fuel that is in a closed position as Starting position located closure member (16) based on a control parameter first in an open position and subsequently into one of a number of closed positions selected target position is brought, the the Control element influencing closure member (16) in Dependence on the starting position and on the Target position is selected.

The method of claim 1, wherein the control parameter depending on the number from within it Injection cycle previous injections is selected.

The method of claim 1 or 2, wherein the Control parameters based on operationally relevant data from a internal combustion engine to be fueled becomes.

Method according to claim 3, in which as operationally relevant Data characteristic of the injection pressure be taken into account.

Method according to claim 3 or 4, in which as operationally relevant data for the speed of the Internal combustion engine characteristic data taken into account become.

Method according to one of claims 3 to 5, wherein the Selection of the control parameter depending on the operationally relevant data based on parameter-specific Characteristic maps (K) takes place.

The method of claim 6, wherein for each of all possible combinations of closable positions Starting position and target position each a map (K) is provided.

A method according to claim 6 or 7, in which depending on the number of injections within the same injection cycle a map in each case before previous injections (K) is provided.

Method according to one of claims 1 to 8, wherein the Injection valve (1) designed as a double-switching valve is in the two for the closure member (16) Closing positions are each the starting position and / or can form the target position.

Method according to one of claims 1 to 9, wherein the Closure member (16) by means of a piezoelectric actuator (2) is driven.

The method of claim 10, wherein the Control parameters a control duration (Ta) for the piezoelectric actuator (2) is selected.

Fuel injection system (40) with a number of Injectors (1), each in one Closing position as a starting position Closing member (16) based on a control parameter first in an open position and subsequently in one of a Number of target positions that can be selected can be brought, and with a control unit (44) which for each injection valve (1) its closure member (16) influencing control parameters depending on its Starting position and from its target position.

The fuel injection system (40) of claim 12, wherein the closing member (16) of each injection valve (1) by means of of a piezoelectric actuator (2) can be driven.

Fuel injection system (40) according to claim 12 or 13, its control unit (44) as a control parameter Control duration (Ta) for the piezoelectric actuator (2) pretends.

Fuel injection system (40) according to one of the claims 12 to 14, in which in a data storage module (50) for each that can be generated from all possible closing positions Combinations of starting position and target position each a map (K) for the control parameter as a data set is deposited.