[0001] Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Spaltgröße eines Spaltes zwischen einer Injektorventilbaugruppe
und einem Piezostapel sowie Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern einer Aktoreinheit
in einem Piezostapel.
[0002] Die Erfindung betrifft ein Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Spaltgröße eines
Spaltes zwischen einer Injektorventilbaugruppe und einem Piezostapel, der dazu vorgesehen
ist, die Injektorventilbaugruppe zu betätigen. Weiter betrifft die Erfindung ein Ansteuerungsverfahren
zum Ansteuern einer Aktoreinheit in dem Piezostapel, der zum Betätigen der Injektorventilbaugruppe
verwendet wird.
[0003] Eine Aktoreinheit in einem Piezostapel, der zum Betätigen einer Injektorventilbaugruppe
in einer Brennkraftmaschine verwendet wird, umfasst typischerweise ein als Stapel
ausgebildetes Bauelement, das eine Mehrzahl von Elektrodenschichten sowie eine Mehrzahl
von auf Anlegen eines elektrischen Feldes reagierenden Werkstoffschichten aufweist.
Dabei ist jede Werkstoffschicht zwischen zwei der Elektrodenschichten angeordnet.
Wenn ein elektrisches Feld über die Elektrodenschichten an die Aktoreinheit angelegt
wird, reagieren die Werkstoffschichten, indem sie sich ausdehnen, sodass sich die
Aktoreinheit insgesamt entlang einer Aktoreinheitlängsachse verlängert. Diese Auslenkung
kann dann auf weitere Bauelemente übertragen werden, beispielsweise auf eine Injektorventilbaugruppe
einer Brennkraftmaschine, um eine Injektornadel von einem Nadelsitz abzuheben und
dadurch Kraftstoff in Brennräume der Brennkraftmaschine einzuspritzen.
[0004] Das Öffnen und Schließen der Injektornadel in der Injektorventilbaugruppe erfolgt
durch direkte oder indirekte Übertragung der Längsausdehnung der Aktoreinheit auf
die Injektorventilbaugruppe, wobei zum Übertragen der Längsausdehnung an irgendeinem
Punkt zwischen dem Piezostapel, der die Aktoreinheit aufweist, und der Injektorventilbaugruppe
ein Kraftschluss erfolgt.
[0005] Aus
DE 10 2013 206 933 A1 ist es bekannt, einen Piezostapel modular aufzubauen, sodass der Piezostapel neben
der beschriebenen Aktoreinheit auch eine Sensoreinheit aufweist, die kraftschlüssig
mit der Aktoreinheit gekoppelt ist. Die Sensoreinheit weist dabei wenigstens eine
keramische Werkstoffschicht mit jeweils zwei Elektrodenschichten auf. Dadurch können
Kraftänderungen, die durch das Öffnen bzw. Schließen der Injektornadel auf den Piezostapel
übertragen werden, erfasst werden, sodass Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Injektornadel
detektiert werden können.
[0006] Im eingebauten Zustand ist zwischen dem Piezostapel und der Injektorventilbaugruppe
ein Spalt vorhanden, der sich über die Lebensdauer der beiden Elemente aufgrund beispielsweise
von Verschleiß bzw. Abrieb an den beiden Elementen bzw. einer Depolarisation der Aktoreinheit
verändert.
[0007] Mit zunehmenden Anforderungen an Emission und Verbrauch steigen die Anforderungen
an die Einspritzung des Kraftstoffes in die Brennräume, wobei höhere Drücke, höhere
Temperaturen, sowie Mehrfacheinspritzungen eine höhere Genauigkeit bei der Zumessung
des eingespritzten Kraftstoffes erfordern. Um die geforderten Genauigkeiten zu erreichen,
ist es nicht hinreichend, einen Injektor in Stellbetrieb zu fahren, sondern eine Regelung
ist unumgänglich. Unter anderem ist es bei dieser Regelung auch wichtig, den Spalt
zwischen Injektorventilbaugruppe und Piezostapel kompensieren zu können, wozu die
Kenntnis der Spaltgröße, vor allem auch der sich über Lebensdauer ändernden Spaltgröße,
notwendig ist.
[0008] Die
DE 10 2011 005 285 A1 offenbart ein Verfahren zum Erfassen der Spaltgröße eines Spaltes (Leerhub) eines
Piezoinjektors, der einen Piezoaktor und eine vom Piezoaktor direkt betätigte Düsennadel
aufweist, wobei an den Piezoaktor ein Testpuls angelegt wird, der eine stetige Zunahme
des Piezohubs bewirkt. Es wird die Zeitspanne gemessen, die zwischen dem Start des
Testpulses und dem Zeitpunkt des Überwindens des Leerhubs vergeht. Aus der gemessenen
Zeitspanne wird der Leerhub des Piezoaktors ermittelt. Gemessen werden dabei elektrische
Signale des Piezoaktors, die durch mechanische Beeinflussungen hervorgerufen werden.
[0009] Die
DE 10 2008 023 373 A1 offenbart ein Verfahren zum Steuern eines piezoelektrisch betätigten Einspritzventils.
Das Verfahren beruht darauf, dass die vom Piezo-Aktor ausgeübte Kraft von der am Piezo-Aktor
anliegenden Spannung und der durch den Piezo-Aktor verschobenen Ladung abhängt und
die Lage des Maximums des Kraftverlaufs korreliert ist mit einem Zeitpunkt, zu dem
das Schließelement tatsächlich öffnet und das Einspritzventil einen Weg für eine Kraftstoffeinspritzung
freigibt. Die Bestimmung der Lage des Maximums des Kraftverlaufs der vom Piezo-Aktor
ausgeübten Kraft erlaubt einen Rückschluss auf den Zeitpunkt der tatsächlichen Öffnung
des Einspritzventils.
[0010] Die
DE 10 2011 004 613 A1 offenbart ein Verfahren zur Überwachung des Zustandes eines Piezoinjektors eines
Kraftstoffeinspritzsystems. In einem Teilhubbetrieb wird der Verlauf eines elektrischen
Parameters über der Zeit erfasst, um daraus Rückschlüsse auf den Zustand des Piezoinjektors
zu ziehen.
[0011] Die
DE 199 01 711 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffeinspritzventils mit piezoelektrischem
Aktor. Abhängig von einer temperaturabhängigen Längenausdehnung wird der Aktor mit
einer ersten Betätigungsspannung beaufschlagt, die derart bemessen ist, dass ein in
einem nicht erregten Ruhezustand des Aktors in der Betätigungsstrecke ausgebildeter
Spalt verschwindet oder reduziert wird. Mit einer zweiten Betätigungsspannung wird
das Brennstoffeinspritzventil geöffnet.
[0012] Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Erfassungsverfahren zum Erfassen dieser Spaltgröße
vorzuschlagen.
[0013] Diese Aufgabe wird mit einem Erfassungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruches
1 gelöst.
[0014] Eine weitere Aufgabe ist es, ein Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern der Aktoreinheit
vorzuschlagen, mit der die Spaltgröße kompensiert werden kann.
[0015] Ein Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern einer Aktoreinheit in einem Piezostapel ist
Gegenstand des nebengeordneten Anspruches.
[0016] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
[0017] Ein Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Spaltgröße eines Spaltes zwischen einer
Injektorventilbaugruppe einer Brennkraftmaschine und einem Piezostapel zum Betätigen
der Injektorventilbaugruppe weist die folgenden Schritte auf:
- Bereitstellen eines Piezostapels mit einer Aktoreinheit und einer Sensoreinheit, die
kraftschlüssig miteinander gekoppelt sind, wobei die Sensoreinheit zum Erfassen von
an der Aktoreinheit wirkenden Kräftegradienten ausgebildet ist;
- Bereitstellen einer Injektorventilbaugruppe, die im Betrieb über die Aktoreinheit
betätigt wird, wobei die Injektorventilbaugruppe und der Piezostapel über einen Spalt
mit unbekannter Spaltgröße voneinander beabstandet angeordnet sind;
- Erfassen eines Spannungssignals der Sensoreinheit;
- Beaufschlagen der Aktoreinheit mit einem definierten Spannungspuls, sodass sich die
Aktoreinheit unter Verringerung des Spaltes entlang einer Aktoreinheitlängsachse auslenkt;
- Erfassen einer Zeitdauer der Spannungspulsbeaufschlagung der Aktoreinheit ausgehend
von einem ersten Zeitpunkt, in dem die Spannungspulsbeaufschlagung beginnt, bis zu
einem zweiten Zeitpunkt, in dem in dem erfassten Spannungssignal der Sensoreinheit
ein Spannungsgradient auftritt;
- Ermitteln der Spaltgröße des Spaltes aus der erfassten Zeitdauer und dem definierten
Spannungspuls.
[0018] Erfindungsgemäß wird in einem dritten Zeitpunkt, in dem eine Injektornadel der Injektorventilbaugruppe
von einem Nadelsitz abhebt, ein zweiter Spannungsgradient in dem Spannungssignal der
Sensoreinheit erfasst. Dabei wird ein negativer Spannungsgradient in dem Spannungssignal
der Sensoreinheit erfasst. In einem vierten Zeitpunkt, in dem die Injektornadel in
Kraftschluss mit dem Nadelsitz kommt, wird ein dritter Spannungsgradient in den Spannungssignal
der Sensoreinheit erfasst, wobei zwischen dem vierten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt
der dritte Zeitpunkt liegt. In dem vierten Zeitpunkt wird ein positiver Spannungsgradient
erfasst.
[0019] Bei dem Erfassungsverfahren wird die Erkenntnis genutzt, dass ein Kraftschluss zwischen
dem Piezostapel und der Injektorventilbaugruppe zu einem Kraftstoß in dem Piezostapel
führt. Der Kraftstoß entspricht einem Kräftegradienten, der eine Ladung in der generiert,
sodass beispielsweise eine Spannung von außen abgreifbar ist. Der Kraftschluss und
somit der Kräftegradient treten in dem Moment auf, in dem der Spalt zwischen Piezostapel
und Injektorventilbaugruppe überwunden ist. Da die Spannung, mit der die Aktoreinheit
zum Ausdehnen beaufschlagt wird, bekannt ist, kann über eine gemessene Zeitdauer,
bis die Sensoreinheit den Kraftschluss mit der Injektorventilbaugruppe erfasst, auf
die Spaltgröße des Spaltes zurückgeschlossen werden.
[0020] Dazu wird vorteilhaft ein zuvor ermitteltes Kennfeld hinterlegt, das für vordefinierte
Spannungspulse eine Spaltgröße des Spaltes in Abhängigkeit einer Zeitdauer der Spannungspulsbeaufschlagung
setzt.
[0021] Um später die Spaltgröße des Spaltes beispielsweise über eine Regelung kompensieren
zu können, ist es nötig, definierte Messgrößen aus dem System zu ermitteln, um daraus
die entsprechenden Regelgrößen zu berechnen. Vorliegend wird vorteilhaft der modulare
Aufbau des Piezostapels aus einer Aktoreinheit und einer Sensoreinheit verwendet,
um die Spaltgröße zu ermitteln. Daher ist es nicht nötig, weitere Sensoren vorzusehen,
über die die Spaltgröße ermittelt werden soll, da bereits die vorhandene Sensoreinheit
verwendet wird. Die Sensoreinheit detektiert dabei einen Kraftanstieg in dem zweiten
Zeitpunkt, in dem der Piezostapel einen Kraftschluss zu der Injektorventilbaugruppe
erreicht.
[0022] Dadurch, dass in dem dritten Zeitpunkt, in dem eine Injektornadel der Injektorventilbaugruppe
von einem Nadelsitz abhebt, ein zweiter Spannungsgradient in dem Spannungssignal der
Sensoreinheit erfasst wird, kann vorteilhaft exakt der Zeitpunkt erfasst werden, in
dem ein Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff öffnet. Insbesondere wird dabei ein
negativer Spannungsgradient in dem Spannungssignal der Sensoreinheit erfasst. Über
die Vorzeichen kann demgemäß erfasst werden, ob ein Kräftegradient in dem Piezostapel
dadurch verursacht wurde, dass ein Kraftschluss zwischen Piezostapel und Injektorventilbaugruppe
erfolgt ist, oder dadurch, dass sich die Injektornadel von dem Nadelsitz abgehoben
hat.
[0023] Auch durch das Schließen des Injektors und somit das Beendigen der Kraftstoffeinspritzung
tritt ein Kräftegradient in dem Piezostapel auf, der über die Sensoreinheit durch
einen Spannungsgradienten erfasst werden kann. Daher kann über die Sensoreinheit nun
exakt erfasst werden, wann ein Kraftschluss mit der Injektorventilbaugruppe vorliegt,
wann sich die Injektornadel öffnet, und auch wann sich die Injektornadel wieder schließt.
Somit kann der eingespritzte Kraftstoff exakt dem jeweiligen Brennraum zugemessen
werden. Aus den gemessenen Daten ist es auch möglich, eine Regelung vorzusehen, die
Alterungserscheinungen kompensieren kann, sodass weiterhin eine exakte Einspritzung
des Kraftstoffes in den jeweiligen Brennraum möglich bleibt.
[0024] Vorzugsweise wird die Spaltgröße des Spaltes zwischen dem Piezostapel und der Injektorventilbaugruppe
bei jedem Betätigungszyklus der Injektorventilbaugruppe erfasst. So ist es möglich,
weitere Daten über Alterungserscheinungen der Elemente zu erfassen, beispielsweise
eine Depolarisation der Aktoreinheit oder Verschleiß bzw. Abrieberscheinungen der
Elemente, die sich in der sich über die Lebensdauer verändernden Spaltgröße widerspiegeln.
[0025] In vorteilhafter Ausgestaltung wird in dem zweiten Zeitpunkt ein positiver Spannungsgradient
in dem Spannungssignal der Sensoreinheit erfasst. Ist demgemäß das Signal der Sensoreinheit,
das den Spannungsgradienten darstellt, positiv, kann sofort erkannt werden, dass der
zweite Zeitpunkt vorliegt.
[0026] In einem Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern einer Aktoreinheit in einem Piezostapel
zum Betätigen einer Injektorventilbaugruppe in einer Brennkraftmaschine wird die Aktoreinheit
mit einem vorbestimmten Öffnungsspannungspuls zum Abheben einer Injektornadel der
Injektorventilbaugruppe von einem Nadelsitz beaufschlagt. Vor der Beaufschlagung der
Aktoreinheit mit dem Öffnungsspannungspuls werden die folgenden Schritte durchgeführt:
- Durchführen des oben beschriebenen Erfassungsverfahrens, um eine Spaltgröße eines
Spaltes zwischen dem Piezostapel und der Injektorventilbaugruppe zu erfassen;
- Beaufschlagen der Aktoreinheit mit einem Prä-Spannungspuls zum Schließen des Spaltes
zwischen dem Piezostapel und der Injektorventilbaugruppe.
[0027] Dadurch, dass die Spaltgröße nun bekannt ist, ist es möglich, den Spalt durch Nachregelung
der Aktoreinheit zu kompensieren, indem ein Prä-Spannungspuls auf die Aktoreinheit
aufgebracht wird, sodass sich diese auslenkt und den Spalt überwindet.
[0028] Dazu ist es vorteilhaft, wenn ein weiteres Kennfeld hinterlegt wird, aus dem eine
für das Schließen des Spaltes notwendige Größe des Prä-Spannungspulses ausgelesen
werden kann.
[0029] Die Aktoreinheit kann daher basierend auf der hochgenauen Messung in dem Erfassungsverfahren
mit dem genannten Prä-Spannungspuls betrieben werden, sodass zum jeweiligen Zeitpunkt,
zu dem die Einspritzung starten soll, ein reproduzierbarer spaltfreier Zustand zwischen
Piezostapel und Injektorventilbaugruppe erreicht ist. Die Einspritzansteuerung kann
somit völlig unabhängig von einer Absolutlänge des Piezostapels, von Verschließerscheinungen
usw. sein. Dadurch können negative Störgrößen wie die Absolutlängenveränderung des
Piezostapels und Verschleißerscheinungen, insbesondere an dem Nadelsitz, eliminiert
werden, und es ergibt sich ein reproduzierbares Öffnungs- und Schließverhalten der
Injektornadel.
[0030] Gleichzeitig kann durch den benötigen Prä-Spannungspuls auch erfasst werden, wann
der Spalt durch Beaufschlagung mit dem Prä-Spannungspuls nicht mehr kompensiert werden
kann, sodass eine Wartung nötig ist. In diesem Fall kann ein Signal als Verschleißanzeiger
nach außen abgegeben werden.
[0031] Vorzugsweise wird der Prä-Spannungspuls aus der mit dem Erfassungsverfahren ermittelten
Spaltgröße bestimmt, wobei der Prä-Spannungspuls insbesondere bei jedem Betätigungszyklus
der Injektorventilbaugruppe neu bestimmt wird. So kann auch die sich über die Lebensdauer
verändernde Spaltgröße kontinuierlich über die Lebensdauer der Anordnung kompensiert
werden.
[0032] Vorzugsweise wird das Erfassungsverfahren in einem ersten Betätigungszyklus der Injektorventilbaugruppe
durchgeführt, wobei das Beaufschlagen der Aktoreinheit mit dem Prä-Spannungspuls zu
einem dem ersten Betätigungszyklus zeitlich nachgelagerten zweiten Betätigungszyklus
der Injektorventilbaugruppe durchgeführt wird. Daher wird vorteilhaft mit dem Erfassungsverfahren
zunächst erfasst, wie groß die Spaltgröße derzeit ist, sodass der nötige Prä-Spannungspuls
ermittelt werden kann. Erst in dem nächsten Betätigungszyklus wird dieser Prä-Spannungspuls
verwendet, um den Spalt zu kompensieren.
[0033] Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Prä-Spannungspuls so früh an die Aktoreinheit
gegeben wird, dass ein Spannungspuls zum Öffnen der Injektornadel ohne Zeitverzögerung
wie vorgesehen an die Aktoreinheit ausgegeben werden kann. Beispielsweise kann der
Prä-Spannungspuls auch bereits sofort nach Durchführung des Erfassungsverfahrens gegeben
werden, auch wenn die eigentliche nachfolgende Einspritzung erst zeitlich deutlich
später erfolgen soll.
[0034] Es ist vorteilhaft, wenn der erste Betätigungszyklus und der zweite Betätigungszyklus
zeitlich unmittelbar aufeinander folgen.
[0035] Insgesamt umfasst ein Gesamt-Injektor einen Aktor, eine Ventilbaugruppe mit einem
Ventilsitz und mit einem Ventilkolben, sowie eine Düse mit einem Düsensitz und einer
Nadel.
[0036] Eine Injektoreinheit zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine
weist eine Injektorventilbaugruppe mit einer Injektornadel auf, wobei die Injektornadel
mit einem Nadelsitz ein Injektorventil bildet. Weiter weist die Injektoreinheit einen
Piezostapel mit einer Aktoreinheit und einer Sensoreinheit auf, die kraftschlüssig
miteinander gekoppelt sind. Die Sensoreinheit ist dabei zum Erfassen von an der Aktoreinheit
wirkenden Kräftegradienten ausgebildet, und die Aktoreinheit ist zum Betätigen der
Injektorventilbaugruppe ausgebildet. Zwischen dem Piezostapel und der Injektorventilbaugruppe
ist ein Spalt mit einer unbekannten Spaltgröße ausgebildet. Weiter ist eine Steuereinheit
vorgesehen, die zum Erfassen eines Spannungssignals der Sensoreinheit und zum Beaufschlagen
der Aktoreinheit mit einem Spannungspuls ausgebildet ist. Die Steuereinheit ist dabei
zum Ausführen des oben beschriebenen Erfassungsverfahrens bzw. zum Ausführen des oben
beschriebenen Ansteuerverfahrens ausgebildet.
[0037] Dazu weist die Steuereinheit beispielsweise die beiden genannten Kennfelder auf,
sowie Mittel, um Spannungsgradienten des Spannungssignals der Sensoreinheit zu erfassen.
Weiter weist die Steuereinheit vorteilhaft Elemente auf, mit denen aus verschiedenen
Parametern die Spaltgröße des Spaltes und die nötige Größe des Prä-Spannungspulses
zum Schließen des Spaltes ermittelt werden können. Zusätzlich weist die Steuereinheit
vorteilhaft eine Ausgabeeinrichtung auf, um Spannungspulse an die Aktoreinheit auszugeben,
sodass diese sich in ihrer Länge entlang der Aktoreinheitlängsachse verändern kann.
[0038] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten
Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Injektoreinheit mit
einem Piezostapel und einer Injektorventilbaugruppe, wobei die Injektoreinheit gemäß
dem direkt betriebenen Funktionsprinzip funktioniert;
- Fig. 2
- eine schmematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Injektoreinheit
mit einem Piezostapel und einer Injektorventilbaugruppe, wobei die Injektoreinheit
gemäß dem Funktionsprinzip des Servobetriebes funktioniert;
- Fig. 3
- eine schematische Längsschnittdarstellung durch den Piezostapel aus Fig. 1 und Fig.
2 in größerem Detail;
- Fig. 4
- ein Flussdiagramm, das ein Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Spaltgröße eines
Spaltes zwischen dem Piezostapel und der Injektorventilbaugruppe in Fig. 1 und Fig.
2 darstellt;
- Fig. 5
- ein Flussdiagramm, das ein Ansteuerungsverfahren einer Aktoreinheit in dem Piezostapel
aus den Fig. 1 - Fig. 3 zum Überwinden des gemäß Fig. 4 erfassten Spaltes darstellt,
und
- Fig. 6
- eine schematische Darstellung einer Steuereinheit, die zum Ausführungen des Erfassungsverfahrens
gemäß Fig. 4 bzw. des Ansteuerungsverfahrens gemäß Fig. 5 ausgebildet ist.
[0039] Fig. 1 und Fig. 2 zeigen jeweils schematische Darstellungen einer Injektoreinheit
10, die zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine
verwendet wird. Die Injektoreinheit 10 weist eine Injektorventilbaugruppe 12 sowie
einen Piezostapel 14 auf, mit dem die Injektorventilbaugruppe 12 betätigt werden kann.
In der Injektorventilbaugruppe 12 ist eine Injektornadel 16 angeordnet, die mit einem
Nadelsitz 18 so zusammenwirkt, dass sich ein Injektorventil 20 bildet. Hebt sich die
Injektornadel 16 von dem Nadelsitz 18 ab, wird das Injektorventil 20 geöffnet, und
es kann Kraftstoff in die jeweilige Brennkammer, die mit der Injektoreinheit 10 verbunden
ist, eingespritzt werden. Kommt die Injektornadel 16 jedoch wieder in Kraftschluss
mit dem Nadelsitz 18, ist das Injektorventil 20 verschlossen, und die Einspritzung
von Kraftstoff ist beendet.
[0040] Der Piezostapel 14 weist, wie später anhand von Fig. 3 genauer erläutert wird, eine
Aktoreinheit 22 und eine Sensoreinheit 24 auf. Diese sind entlang einer Aktoreinheitlängsachse
26 übereinander in dem Piezostapel 14 angeordnet, wobei die Sensoreinheit 24 über
der Aktoreinheit 22 (vgl. Fig. 3) oder auch unter der Aktoreinheit 22 angeordnet sein
kann.
[0041] Der Piezostapel 14 ist mit einer Steuereinheit 28 verbunden, die einerseits Spannungssignale
von der Sensoreinheit 24 erfassen kann, andererseits aber auch Spannungspulse an die
Aktoreinheit 22 ausgeben kann, sodass diese sich entlang der Aktoreinheitlängsachse
26 ausdehnt.
[0042] Eine solche Ausdehnung entlang der Aktoreinheitlängsache 26 führt dazu, dass sich
der Piezostapel 14, beispielsweise über einen daran befestigten Pin 30, auf die Injektorventilbaugruppe
12 zu bewegt. Dabei wird ein Spalt 32 überwunden, der im eingebauten Zustand der Injektorventilbaugruppe
12 bzw. des Piezostapels 14 immer vorhanden ist, und sich auch über die Lebensdauer
der einzelnen Elemente in seiner Spaltgröße 34 verändert. Ist der Spalt 32 überwunden,
und lenkt sich die Aktoreinheit 22 weiter entlang der Aktoreinheitlängsachse 26 aus,
wird über eine Betriebseinheit 36 durch die von dem Piezostapel 14 auf die Betriebseinheit
36 wirkende Kraft die Injektornadel 16 aus dem Nadelsitz 18 gehoben. Wird die Spannungsbeaufschlagung
der Aktoreinheit 22 beendet, zieht diese sich wieder entlang der Aktoreinheitlängsachse
26 zusammen, sodass der Kontakt zwischen Injektorventilbaugruppe 12 und Piezostapel
14 beendet wird, und die Injektornadel 16 wieder in den Nadelsitz 18 zurückkehren
kann.
[0043] In Fig. 1 ist dabei ein direkt betriebenes Funktionssystem gezeigt, bei dem die Betriebseinheit
36 die Injektornadel 16 bei einer Kraftbeaufschlagung von dem Piezostapel 14 her über
Hebel 38 aus dem Nadelsitz 18 hebt.
[0044] Fig. 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung, bei der die Injektoreinheit 10 über
einen Servobetrieb funktioniert, wobei die Betriebseinheit 36 eine flüssigkeitgefüllte
Steuerkammer 40 aufweist, die eine Schließkraft durch den in der Steuerkammer 40 vorhandenen
Flüssigkeitsdruck auf die Injektornadel 16 ausübt, und diese so in dem Nadelsitz 18
hält. Bei Kontakt des Piezostapels 14 über den Pin 30 mit einem Ventilelement 42 der
Betriebseinheit 36 wird ein Flüssigkeitsdruck in der Steuerkammer 40 abgebaut, sodass
sich die Injektornadel 16 aus dem Nadelsitz 18 heben kann.
[0045] Fig. 3 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung des Piezostapels 14 aus Fig.
1 und Fig. 2 in größerem Detail.
[0046] Der Piezostapel 14 weist die Aktoreinheit 22 und die Sensoreinheit 24 auf, die entlang
der Aktoreinheitlängsachse 26 in dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel übereinander
angeordnet sind, und zwar derart, dass die Sensoreinheit 24 auf der Seite der Aktoreinheit
22 angeordnet ist, die der Injektorventilbaugruppe 12 abgewandt ist. Es ist jedoch
auch eine umgekehrte Anordnung von Aktoreinheit 22 und Sensoreinheit 24 möglich.
[0047] Die Aktoreinheit 22 umfasst eine Mehrzahl an Elektrodenschichten und eine Mehrzahl
an auf Anlegen eines elektrischen Feldes reagierenden Werkstoffschichten, die entlang
der Aktoreinheitlängsachse 26 abwechselnd übereinander gestapelt angeordnet sind.
Die Elektrodenschichten und die Werkstoffschichten sind in Fig. 3 aus Gründen der
Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die elektrische Kontaktierung der Elektrodenschichten
erfolgt über Außenelektroden 44, welche über elektrische Leiter 46 mi den Elektrodenschichten
elektrisch verbunden sind. Eine Kontaktierung der Außenelektrode 44 kann jedoch auch
anders erfolgen. Die Außenelektroden 44 sind mit der Steuereinheit 28 verbunden, die
über die Außenelektroden 44 Spannungspulse an die Aktoreinheit 22 abgeben kann, sodass
diese sich entlang der Aktoreinheitlängsachse 26 ausdehnt. Die Aktoreinheit 22 ist
kraftschlüssig mit der Sensoreinheit 24 verbunden. Auch die Sensoreinheit 24 weist
vorteilhaft einen Sensorkörper 48 auf, der beispielsweise aus dem gleichen Werkstoff,
der auch die Werkstoffschichten der Aktoreinheit 22 bildet, gebildet ist. An dem Sensorkörper
48 sind Elektrodenschichten 50 angeordnet, und zwar insbesondere an zwei sich gegenüberliegenden
Seitenflächen 52, die entlang der Aktoreinheitlängsachse 26 angeordnet sind. Die Elektrodenschichten
50 sind mit einer Spannungsmesseinrichtung 54 verbunden, die ein Spannungssignal der
Sensoreinheit 24 an die Steuereinheit 28 weiterleitet.
[0048] Dadurch, dass die Steuereinheit 28 Spannungssignale der Sensoreinheit 24, vermittelt
über die Spannungsmesseinrichtung 54, erfassen kann, können sämtliche Kräftegradienten,
die innerhalb des Piezostapels 14 auftreten, von der Steuereinheit 28 erfasst werden.
[0049] Dadurch ist es möglich, mit der Steuereinheit 28 auch ein Erfassungsverfahren durchzuführen,
mit dem die Spaltgröße 34 des Spaltes 32 zwischen der Injektorventilbaugruppe 12 und
dem Piezostapel 14 zuverlässig erfasst werden kann.
[0050] Ein Flussdiagramm zum Erfassen dieser Spaltgröße 34 ist dazu in Fig. 4 dargestellt.
[0051] Zunächst wird dabei ein erster Zeitpunkt t
1 erfasst, zu dem die Beaufschlagung der Aktoreinheit 22 mit einem Spannungspuls ausgehend
von der Steuereinheit 24 erfolgt. Danach wird erfasst, wann zu einem zweiten Zeitpunkt
t
2 in einem Spannungssignal, das von der Sensoreinheit 24 zu der Steuereinheit 28 gemeldet
wird, ein Spannungsgradient dU auftritt. Aus den beiden Zeitpunkten t1, t
2 kann dann die Zeitdauer Δt erfasst werden, die bis zum Auftreten des Spannungsgradienten
dU vergangen ist. Unter Heranziehung eines ersten Kennfeldes K
1, das die Spaltgröße 34 in Abhängigkeit der Zeitdauer Δt setzt, kann dann die zum
aktuellen Zeitpunkt vorliegende Spaltgröße 34 ermittelt werden. Gleichzeitig wird
das Spannungssignal der Sensoreinheit 24 weiter von der Steuereinheit 28 erfasst,
sodass ein dritter Zeitpunkt t
3 ermittelt werden kann, zu dem ein weiterer Spannungsgradient dU auftritt, nämlich
dann, wenn sich die Injektornadel 16 von dem Nadelsitz 18 abhebt. Um den zweiten Zeitpunkt
t
2 von dem dritten Zeitpunkt t
3 unterscheiden zu können, wird das Vorzeichen des Spannungsgradienten herangezogen,
der zum Zeitpunkt t
2 positiv, und zum Zeitpunkt t
3 negativ ist. Im weiteren Verlauf kann vor allem bei direkt angetriebenen Injektoreinheiten
auch in einem vierten Zeitpunkt t4 ein weiterer Spannungsgradient dU erfasst, der
ein positives Vorzeichen hat, was auf ein Schließen der Injektornadel 16 zurückzuführen
ist. In Fig. 5 ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein Ansteuerungsverfahren schematisch
zeigt, mit dem die Aktoreinheit 22 über die Steuereinheit 28 angesteuert werden kann.
Dabei wird zunächst, wie mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben, die Spaltgröße 34 des Spaltes
32 zwischen der Injektorventilbaugruppe 12 und dem Piezostapel 14 ermittelt. Aus einem
zweiten Kennfeld K
2, das eine Größe eines notwendigen Prä-Spannungspulses zum Schließen des Spaltes 32
in Abhängigkeit der ermittelten Spaltgröße 34 setzt, wird dann die Größe des Prä-Spannungspulses
ermittelt, die notwendig ist, um den Spalt 32 zu schließen.
[0052] In einem nachfolgenden Schritt wird dann die Aktoreinheit 22 mit diesem Prä-Spannungspuls
beaufschlagt. Nachfolgend wird dann die Aktoreinheit 22 mit einem Öffnungspuls beaufschlagt,
um die Injektornadel 16 von dem Nadelsitz 18 abzuheben.
[0053] Die Steuereinheit 28 ist ausgebildet, sowohl das in Fig. 4 dargestellte Ermittlungsverfahren
als auch das in Fig. 5 dargestellte Ansteuerungsverfahren durchzuführen. Dazu weist
die Steuereinheit 28, wie in Fig. 6 schematisch dargestellt ist, die Kennfelder K
1 und K
2 auf. Weiter ist eine Erfassungseinrichtung 56 zum Erfassen eines Spannungsgradienten
dU in dem Spannungssignal von der Sensoreinheit 24 vorgesehen. Zusätzlich umfasst
die Steuereinheit 28 eine Zeitmesseinrichtung 58 und eine Ausgabeeinrichtung 60, die
eine Öffnungspulsausgabeeinrichtung 62 umfasst, von welcher ein Öffnungspuls an die
Aktoreinheit 22 zum Öffnen der Injektornadel 16 ausgegeben wird. Die Öffnungspulsausgabeeinrichtung
62 gibt ein Signal an die Zeitmesseinrichtung 58, wenn sie einen Öffnungspuls an die
Aktoreinheit 22 ausgegeben hat. Die Erfassungseinrichtung 56 gibt ein Signal an die
Zeitmesseinrichtung 58, wenn über die Sensoreinheit 24 ein Spannungsgradient dU ermittelt
worden ist. Daraus kann die Zeitmesseinrichtung 58 die Zeitdauer Δt bestimmen.
[0054] In der Steuereinheit 28 ist weiter eine Ermittlungseinheit 64 vorgesehen, die die
Spaltgröße 34 ermitteln kann. Dazu wird ihr aus der Zeitmesseinrichtung 58 die erfasste
Zeitdauer Δt sowie das Kennfeld K
1 und die Größe des Öffnungspulses zugeführt. Aus diesen Daten ist es möglich, die
Spaltgröße 34 zu ermitteln, da das Kennfeld K
1 die Spaltgröße 34 in Abhängigkeit setzt von der Zeitdauer Δt und der Größe des Öffnungspulses.
[0055] Weiter ist in der Steuereinheit 28 eine Bestimmungseinheit 66 vorgesehen, um die
Größe des Prä-Spannungspulses zu bestimmen, und zwar anhand der ermittelten Spaltgröße
34 und des zweiten Kennfeldes K
2, das den notwendigen Prä-Spannungspuls zum Schließen des Spaltes 32 in Abhängigkeit
setzt zu der ermittelten Spaltgröße 34. Die Ausgabeeinrichtung 60 umfasst neben der
Öffnungspulsausgabeeinrichtung 62 auch eine Prä-Spannungspulsausgabeeinrichtung 68,
der der bestimmte Prä-Spannungspuls aus der Bestimmungseinheit 66 zugeführt wird.
Die Prä-Spannungspulsausgabeeinrichtung 68 gibt dann ein Signal an die Aktoreinheit
22 aus, die dem bestimmten Prä-Spannungspuls entspricht, sodass die Aktoreinheit 22
sich derart entlang der Aktoreinheitlängsachse 26 ausdehnen kann, dass der Spalt 32
verschwindet.
1. Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Spaltgröße eines Spaltes zwischen einer Injektorventilbaugruppe
(12) einer Brennkraftmaschine und einem Piezostapel (14) zum Betätigen der Injektorventilbaugruppe
(12), aufweisend die Schritte:
- Bereitstellen eines Piezostapels (14) mit einer Aktoreinheit (22) und einer Sensoreinheit
(24), die kraftschlüssig miteinander gekoppelt sind, wobei die Sensoreinheit (24)
zum Erfassen von an der Aktoreinheit (22) wirkenden Kräftegradienten ausgebildet ist;
- Bereitstellen einer Injektorventilbaugruppe (12), die im Betrieb über die Aktoreinheit
(22) betätigt wird, wobei die Injektorventilbaugruppe (12) und der Piezostapel (14)
über einen Spalt (32) mit unbekannter Spaltgröße (34) voneinander beabstandet angeordnet
sind;
- Erfassen eines Spannungssignals der Sensoreinheit (24);
- Beaufschlagen der Aktoreinheit (22) mit einem definierten Spannungspuls, sodass
sich die Aktoreinheit (22) unter Verringerung des Spaltes (32) entlang einer Aktoreinheitlängsachse
(26) auslenkt;
- Erfassen einer Zeitdauer (Δt) der Spannungspulsbeaufschlagung der Aktoreinheit ausgehend
von einem ersten Zeitpunkt (t1), in dem die Spannungspulsbeaufschlagung beginnt, bis zu einem zweiten Zeitpunkt
(t2), in dem in dem erfassten Spannungssignal der Sensoreinheit (24) ein Spannungsgradient
(dU) auftritt;
- Ermitteln der Spaltgröße (34) des Spaltes (32) aus der erfassten Zeitdauer (Δt)
und dem definierten Spannungspuls; dadurch gekennzeichnet, dass
- in einem dritten Zeitpunkt (t3), in dem eine Injektornadel (16) der Injektorventilbaugruppe (12) von einem Nadelsitz
(18) abhebt, ein zweiter Spannungsgradient (dU) in dem Spannungssignal der Sensoreinheit
(24) erfasst wird, wobei ein negativer Spannungsgradient (dU) in dem Spannungssignal
der Sensoreinheit (24) erfasst wird, und
- in einem vierten Zeitpunkt (t4), in dem die Injektornadel (16) in Kraftschluss mit dem Nadelsitz (18) kommt, ein
dritter Spannungsgradient (dU) in dem Spannungssignal der Sensoreinheit (24) erfasst
wird, wobei zwischen dem vierten Zeitpunkt (t4) und dem zweiten Zeitpunkt (t2) der dritte Zeitpunkt (t3) liegt, wobei in dem vierten Zeitpunkt (t4) ein positiver Spannungsgradient (dU) in dem Spannungssignal der Sensoreinheit (24)
erfasst wird.
2. Erfassungsverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltgröße (34) des Spaltes (32) zwischen dem Piezostapel (14) und der Injektorventilbaugruppe
(12) bei jedem Betätigungszyklus der Injektorventilbaugruppe (12) erfasst wird.
3. Erfassungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Zeitpunkt (t2) ein positiver Spannungsgradient (dU) in dem Spannungssignal der Sensoreinheit (24)
erfasst wird.
4. Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern einer Aktoreinheit (22) in einem Piezostapel (14)
zum Betätigen einer Injektorventilbaugruppe (12) in einer Brennkraftmaschine, wobei
die Aktoreinheit (22) mit einem vorbestimmten Öffnungsspannungspuls zum Abheben einer
Injektornadel (16) der Injektorventilbaugruppe (12) von einem Nadelsitz (18) beaufschlagt
wird, wobei vor der Beaufschlagung der Aktoreinheit (22) mit dem Öffnungsspannungspuls
die folgenden Schritte durchgeführt werden:
- Durchführen des Erfassungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Erfassen
einer Spaltgröße (34) eines Spaltes (32) zwischen dem Piezostapel (14) und der Injektorventilbaugruppe
(12);
- Beaufschlagen der Aktoreinheit (22) mit einem Prä-Spannungspuls zum Schließen des
Spaltes (32) zwischen der Aktoreinheit (22) und der Injektorventilbaugruppe (12).
5. Ansteuerungsverfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Prä-Spannungspuls aus der mit dem Erfassungsverfahren ermittelten Spaltgröße
(34) bestimmt wird, wobei der Prä-Spannungspuls insbesondere bei jedem Betätigungszyklus
der Injektorventilbaugruppe (12) neu bestimmt wird.
6. Ansteuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsverfahren in einem ersten Betätigungszyklus der Injektorventilbaugruppe
(12) durchgeführt wird, und dass das Beaufschlagen der Aktoreinheit (22) mit dem Prä-Spannungspuls
zu einem dem ersten Betätigungszyklus zeitlich nachgelagerten zweiten Betätigungszyklus
der Injektorventilbaugruppe (12) durchgeführt wird.
7. Ansteuerungsverfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Betätigungszyklus und der zweite Betätigungszyklus zeitlich unmittelbar
aufeinander folgen.
8. Injektoreinheit (10) zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine,
aufweisend:
- eine Injektorventilbaugruppe (12) mit einer Injektornadel (16), wobei die Injektornadel
(16) mit einem Nadelsitz (18) ein Injektorventil (20) bildet;
- einen Piezostapel (14) mit einer Aktoreinheit (22) und einer Sensoreinheit (24),
die kraftschlüssig miteinander gekoppelt sind, wobei die Sensoreinheit (24) zum Erfassen
von an der Aktoreinheit (22) wirkenden Kräftegradienten ausgebildet ist, und wobei
die Aktoreinheit (22) zum Betätigen der Injektorventilbaugruppe (12) ausgebildet ist;
wobei zwischen dem Piezostapel (14) und der Injektorventilbaugruppe (12) ein Spalt
(32) mit einer unbekannten Spaltgröße (34) ausgebildet ist;
- eine Steuereinheit (28), die zum Erfassen eines Spannungssignals der Sensoreinheit
(24) und zum Beaufschlagen der Aktoreinheit (22) mit einem Spannungspuls ausgebildet
ist, wobei die Steuereinheit (28) zum Ausführen des Erfassungsverfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 3 und/oder zum Ausführen des Ansteuerverfahrens nach einem der
Ansprüche 4 bis 7 ausgebildet ist.
1. Detection method for detecting a gap size of a gap between an injector valve assembly
(12) of an internal combustion engine and a piezo stack (14) for activating the injector
valve assembly (12), having the steps of:
- providing a piezo stack (14) having an actuator unit (22) and a sensor unit (24)
that are coupled to one another with a force fit, wherein the sensor unit (24) is
configured to detect force gradients acting on the actuator unit (22);
- providing an injector valve assembly (12) that is activated during operation by
means of the actuator unit (22), wherein the injector valve assembly (12) and the
piezo stack (14) are arranged at a distance from one another across a gap (32) having
an unknown gap size (34);
- detecting a voltage signal of the sensor unit (24);
- applying a defined voltage pulse to the actuator unit (22), so that the actuator
unit (22) deflects along an actuator unit longitudinal axis (26) while decreasing
the gap (32);
- detecting a period (Δt) for which the voltage pulse is applied to the actuator unit
starting from a first time (t1), at which the voltage pulse begins to be applied, up to a second time (t2), at which a voltage gradient (dU) occurs in the detected voltage signal of the sensor
unit (24);
- ascertaining the gap size (34) of the gap (32) from the detected period (Δt) and
the defined voltage pulse; characterized in that
- a second voltage gradient (dU) is detected in the voltage signal of the sensor unit
(24) at a third time (t3), at which an injector needle (16) of the injector valve assembly (12) lifts off
from a needle seat (18), wherein a negative voltage gradient (dU) is detected in the
voltage signal of the sensor unit (24), and
- a third voltage gradient (dU) is detected in the voltage signal of the sensor unit
(24) at a fourth time (t4), at which the injector needle (16) comes into force-fitting contact with the needle
seat (18), the fourth time (t4) and the second time (t2) enclosing the third time (t3), wherein a positive voltage gradient (dU) is detected in the voltage signal of the
sensor unit (24) at the fourth time (t4).
2. Detection method according to Claim 1,
characterized in that the gap size (34) of the gap (32) between the piezo stack (14) and the injector valve
assembly (12) is detected for every activation cycle of the injector valve assembly
(12).
3. Detection method according to either of Claims 1 and 2,
characterized in that a positive voltage gradient (dU) is detected in the voltage signal of the sensor
unit (24) at the second time (t2) .
4. Actuation method for actuating an actuator unit (22) in a piezo stack (14) for activating
an injector valve assembly (12) in an internal combustion engine, wherein the actuator
unit (22) has a predetermined opening voltage pulse applied to it to lift off an injector
needle (16) of the injector valve assembly (12) from a needle seat (18), wherein the
application of the opening voltage pulse to the actuator unit (22) is preceded by
the following steps being performed:
- performing the detection method according to one of Claims 1 to 3 to detect a gap
size (34) of a gap (32) between the piezo stack (14) and the injector valve assembly
(12);
- applying a preliminary voltage pulse to the actuator unit (22) to close the gap
(32) between the actuator unit (22) and the injector valve assembly (12).
5. Actuation method according to Claim 4,
characterized in that the preliminary voltage pulse is determined from the gap size (34) ascertained using
the detection method, wherein the preliminary voltage pulse is particularly determined
afresh for each activation cycle of the injector valve assembly (12).
6. Actuation method according to either of Claims 4 and 5,
characterized in that the detection method is performed in a first activation cycle of the injector valve
assembly (12), and in that the application of the preliminary voltage pulse to the actuator unit (22) is performed
for a second activation cycle of the injector valve assembly (12) that occurs at a
time after the first activation cycle.
7. Actuation method according to Claim 6,
characterized in that the first activation cycle and the second activation cycle succeed one another directly
in time.
8. Injector unit (10) for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion
engine, having:
- an injector valve assembly (12) having an injector needle (16), wherein the injector
needle (16) and a needle seat (18) form an injector valve (20);
- a piezo stack (14) having an actuator unit (22) and a sensor unit (24) that are
coupled to one another with a force fit, wherein the sensor unit (24) is configured
to detect force gradients acting on the actuator unit (22), and wherein the actuator
unit (22) is configured to activate the injector valve assembly (12);
wherein the piezo stack (14) and the injector valve assembly (12) have a gap (32)
having an unknown gap size (34) formed between them;
- a control unit (28) that is configured to detect a voltage signal of the sensor
unit (24) and to apply a voltage pulse to the actuator unit (22),
wherein the control unit (28) is configured to carry out the detection method according
to one of Claims 1 to 3 and/or to carry out the actuation method according to one
of Claims 4 to 7.
1. Procédé de détection pour la détection d'une dimension d'interstice d'un interstice
entre un module de soupape d'injection (12) d'un moteur à combustion interne et un
empilement piézoélectrique (14) destiné à l'actionnement d'un module de soupape d'injection
(12), comprenant les étapes consistant à :
- fournir un empilement piézoélectrique (14) comportant une unité d'actionneur (22)
et une unité de capteur (24) qui sont couplées l'une à l'autre par complémentarité
de force, dans lequel l'unité de capteur (24) est conçue pour détecter des gradients
de force agissant sur l'unité d'actionneur (22) ;
- fournir un module de soupape d'injection (12) qui est actionné pendant le fonctionnement
par l'intermédiaire de l'unité d'actionneur (22), dans lequel le module de soupape
d'injection (12) et l'empilement piézoélectrique (14) sont disposés de manière espacée
l'un de l'autre par un interstice (32) ayant une dimension d'interstice (34) inconnue
;
- détecter un signal de tension de l'unité de capteur (24) ;
- appliquer une impulsion de tension définie à l'unité d'actionneur (22) de manière
à ce que l'unité d'actionneur (22) s'écarte le long d'un axe longitudinal (26) de
l'unité d'actionneur tout en réduisant l'interstice (32) ;
- détecter une durée (Δt) de l'application de l'impulsion de tension à l'unité d'actionneur
depuis un premier instant (t1) où l'application de l'impulsion de tension commence jusqu'à un deuxième instant
(t2) où un gradient de tension (dU) apparaît dans le signal de tension détecté de l'unité
de capteur (24) ;
- déterminer la dimension d'interstice (34) de l'interstice (32) à partir de la durée
(Δt) détectée et de l'impulsion de tension définie ;
caractérisé en ce que
- à un troisième instant (t3) où un pointeau d'injecteur (16) du module de soupape d'injection (12) se soulève
par rapport à un siège de pointeau (18), un deuxième gradient de tension (dU) est
détecté dans le signal de tension de l'unité de capteur (24), dans lequel un gradient
de tension négatif (dU) est détecté dans le signal de tension de l'unité de capteur
(24), et
- à un quatrième instant (t4) où le pointeau d'injecteur (16) s'engage par frottement sur le siège de pointeau
(18), un troisième gradient de tension (dU) est détecté dans le signal de tension
de l'unité de capteur (24), dans lequel le troisième instant (t3) se situe entre le quatrième instant (t4) et le deuxième instant (t2), dans lequel un gradient de tension positif (dU) est détecté au quatrième instant
(t4) dans le signal de tension de l'unité de capteur (24).
2. Procédé de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dimension d'interstice (34) de l'interstice (32) entre l'empilement piézoélectrique
(14) et le module de soupape d'injection (12) est déterminée lors de chaque cycle
d'actionnement du module de soupape d'injection (12).
3. Procédé de détection selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un gradient de tension positif (dU) est détecté au second instant (t2) dans le signal de tension de l'unité de capteur (24).
4. Procédé de commande pour la commande d'une unité d'actionneur (22) dans un empilement
piézoélectrique (14) destiné à l'actionnement d'un module de soupape d'injection (12)
dans un moteur à combustion interne, dans lequel une impulsion de tension d'ouverture
prédéterminée est appliquée à l'unité d'actionneur (22) pour soulever un pointeau
d'injecteur (16) du module de soupape d'injection (12) par rapport à un siège de pointeau
(18), dans lequel les étapes suivantes sont effectuées avant que l'impulsion de tension
d'ouverture soit appliquée à l'unité d'actionneur (22) :
- mettre en oeuvre le procédé de détection selon l'une des revendications 1 à 3 pour
détecter une dimension d'interstice (34) d'un interstice (32) entre l'empilement piézoélectrique
(14) et le module de soupape d'injection (12) ;
- appliquer une pré-impulsion de tension à l'unité d'actionneur (22) pour fermer l'interstice
(32) entre l'unité d'actionneur (22) et le module de soupape d'injection (12).
5. Procédé de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pré-impulsion de tension est déterminée à partir de la dimension d'interstice
(34) déterminée au moyen du procédé de détection, dans lequel la pré-impulsion de
tension est déterminée à nouveau, en particulier lors de chaque cycle d'actionnement
du module de soupape d'injection (12).
6. Procédé de commande selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le procédé de détection est mis en oeuvre au cours d'un premier cycle d'actionnement
du module de soupape d'injection (12), et en ce que l'application de la pré-impulsion de tension à l'unité d'actionneur (22) est effectuée
lors d'un deuxième cycle d'actionnement du module de soupape d'injection (12) qui
suit dans le temps le premier cycle d'actionnement.
7. Procédé de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier cycle d'actionnement et le deuxième cycle d'actionnement se suivent immédiatement
dans le temps.
8. Unité d'injection (10) pour l'injection de carburant dans une chambre de combustion
d'un moteur à combustion interne, comprenant :
- un module de soupape d'injection (12) comportant un pointeau d'injecteur (16), dans
laquelle le pointeau d'injecteur (16) forme une soupape d'injection (20) avec un siège
de pointeau (18) ;
- un empilement piézoélectrique (14) comportant une unité d'actionneur (22) et une
unité de capteur (24) qui sont couplées l'une à l'autre par complémentarité de force,
dans laquelle l'unité de capteur (24) est conçue pour détecter des gradients de force
agissant sur l'unité d'actionneur (22) et dans laquelle l'unité d'actionneur (22)
est conçue pour actionner le module de soupape d'injection (12) ;
dans laquelle un interstice (32) ayant une dimension d'interstice (34) inconnue est
formé entre l'empilement piézoélectrique (14) et le module de soupape d'injection
(12) ;
- une unité de commande (28) qui est conçue pour détecter un signal de tension de
l'unité de capteur (24) et pour appliquer une impulsion de tension à l'unité de commande
(22), dans laquelle l'unité de commande (28) est conçue pour mettre en oeuvre le procédé
de détection selon l'une des revendications 1 à 3 et/ou pour mettre en oeuvre le procédé
de commande selon l'une des revendications 4 à 7.