Beschreibung Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Betriebszuständen einer Pumpe-Düse-Einheit Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von zumin- dest einem Betriebszustand einer ein Piezo-Steuerventil auf- weisenden Pumpe-Düse-Einheit, insbesondere zur Detektion der hydraulischen Absteuerung und/oder der mechanischen Kopplung der Pumpe-Düse-Einheit. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Piezo-Steuerventils einer Pumpe-Düse-Einheit und zur Detektion von zumindest einem Be- triebszustand der Pumpe-Düse-Einheit, insbesondere zur Detek- tion der hydraulischen Absteuerung und/oder der mechanischen Kopplung der Pumpe-Düse-Einheit. Die mechanische Kopplung kann dabei beispielsweise ein Aufschlagen einer Ventildruck- platte beziehungsweise einer Nadel umfassen.

Pumpe-Düse-Einheiten dienen zum Zuführen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Pumpe-Düse-Einheit mit einer Steuer-und/oder regelbaren Kraftstoffpumpe, einer Kraft- stoffeinspritzdüse, die eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung hin und her bewegliche Düsennadel aufweist, einem ersten Druckraum, der von der Kraftstoffpumpe mit unter einem ersten Druck stehenden Kraftstoff befüllbar ist, einem zweiten Druckraum, wobei in dem zweiten Druckraum unter einem zweiten Druck stehender Kraftstoff eine Schließ- kraft auf die Düsennadel ausübt, und einen dritten Druckraum, der mit dem ersten Druckraum kommuniziert, wobei in dem drit- ten Druckraum unter einem dritten Druck stehender Kraftstoff eine Öffnungskraft auf die Düsennadel ausübt, handeln.

Pumpe-Düse-Einheiten werden insbesondere im Zusammenhang mit druckgesteuerten Einspritzsystemen verwendet. Ein wesentli- ches Merkmal eines druckgesteuerten Einspritzsystems besteht darin, dass die Kraftstoffeinspritzdüse öffnet, sobald eine

zumindest vom aktuell herrschenden Drücken beeinflusste Öff- nungskraft auf die Düsennadel ausgeübt wird. Derartige druck- gesteuerte Einspritzsysteme dienen der Kraftstoffdosierung, der Kraftstoffaufbereitung, der Formung des Einspritzverlaufs und einer Abdichtung der Kraftstoffzuführung gegen den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine. Mit druckgesteuerten Einspritzsystemen lässt sich der zeitliche Verlauf des Men- genstroms während der Einspritzung in vorteilhafter Weise steuern. Damit kann ein positiver Einfluss auf die Leistung, den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemission des Motors genommen werden.

Bei Pumpe-Düse-Einheiten sind die Kraftstoffpumpe und die Kraftstoffeinspritzdüse in der Regel als integriertes Bauteil ausgebildet. Für jeden Verbrennungsraum der Brennkraftmaschi- ne wird zumindest eine Pumpe-Düse-Einheit vorgesehen, die in der Regel in den Zylinderkopf eingebaut wird. Die Kraftstoff- pumpe umfasst dabei typischerweise einen in einem Kraftstoff- pumpenzylinder hin und her beweglichen Kraftstoffpumpenkol- ben, der entweder direkt über einen Stößel oder indirekt über Kipphebel von einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine ange- trieben wird. Der üblicherweise den ersten Druckraum bildende Abschnitt des Kraftstoffpumpenzylinders ist über ein Steuer- ventil mit einem Kraftstoff-Niederdruckbereich verbindbar, wobei bei geöffnetem Steuerventil Kraftstoff von dem Kraft- stoff-Niederdruckbereich in den ersten Druckraum angesaugt und bei weiterhin geöffnetem Steuerventil von dem ersten Druckraum in den Kraftstoff-Niederdruckbereich zurückgedrückt wird. Sobald das Steuerventil geschlossen wird, erfolgt durch den Kraftstoffpumpenkolben eine Komprimierung des in dem ers- ten Druckraum befindlichen Kraftstoffs und somit ein Druck- aufbau. Es ist bekannt, das Steuerventil in Form eines Mag- netventils vorzusehen. Magnetventile weisen jedoch üblicher- weise eine relativ lange Ansprechzeit auf, was insbesondere dadurch bedingt ist, dass der Magnetanker eines Magnetventils aufgrund der von seiner Masse abhängigen Massenträgheitskräf- te nicht beliebig schnell beschleunigt werden kann. Weiterhin

erfordert auch der Aufbau des Magnetfeldes zur Erzeugung der Anzugskraft Zeit. Eine mit einem Magnetventil ausgestattete Pumpe-Düse-Einheit ist beispielsweise aus der EP 0 277 939 Bl bekannt.

Um die durch die Verwendung von Magnetventilen hervorgerufe- nen Probleme zu vermeiden, ist es weiterhin bereits bekannt, Pumpe-Düse-Einheiten mit einem Steuerventil auszustatten, das piezoelektrisch betrieben wird. Eine derartige Pumpe-Düse- Einheit ist beispielsweise aus der DE 198 35 494 AI bekannt.

Um bei einem Einspritzvorgang neben einer Haupteinspritzmenge eine zusätzliche Voreinspritzmenge und/oder eine zusätzliche Nacheinspritzmenge in den Verbrennungsraum einzubringen, ist es weiterhin bekannt, während eines Einspritzzyklus mehrere in kurzen Zeitabständen aufeinanderfolgende Einspritzimpulse auszulösen.

Bei Pumpe-Düse-Einheiten mit einem Piezo-Steuerventil kann insbesondere bei niedrigeren Motordrehzahlen das Problem auf- treten, dass durch ein schnelles Öffnen des Piezo- Steuerventils und die dadurch hervorgerufene schlagartige Ab- steuerung des hochverdichteten Kraftstoffs eine Druckwellen entsteht, die sich unangenehm auf das Motorgeräusch auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen derart weiterzubilden, dass die Detektion von zumindest einem Betriebszustand der Pumpe-Düse- Einheit, insbesondere die Detektion der hydraulischen Absteu- erung der Pumpe-Düse-Einheit, mit einem verhältnismäßig ge- ringen Hard-und/oder Softwareaufwand ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen An- sprüche gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin- dung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Das erfindungsgemäße Verfahren baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass die Detektion des zumin- dest einen Betriebszustandes durch einen Vergleich von entwe- der nur dem Piezostrom oder nur der Piezospannung mit zumin- dest einem vorgegebenen Schwellenwert durchgeführt wird. All- gemein ist der Kraftverlauf für ein Piezoelement durch die folgende Beziehung FDruckt- cl (u (t)) c2 (u (t)) J (Formel 1) gegeben, in der Druck die Kraft auf das Piezoelement, u die Piezospannung, i den Piezostrom, cl eine erste Konstante, c2 eine zweite Konstante und t die Zeit bezeichnet. Zu Auswer- tung der Formel 1 sind jedoch komplexe Schaltungen erforder- lich, da sowohl die Piezospannung u (t) als auch der Piezo- strom i (t) kombiniert erfasst werden müssen, um einen Kraft- verlauf beziehungsweise einen Kraftsprung detektieren zu kön- nen. Die Auswertung der Formel 1 wird noch dadurch erschwert, dass die Konstanten cl und c2 von der Spannung abhängige Grö- ßen sind, was den Hard-und Softwareaufwand weiter erhöht. Im Gegensatz dazu wird der für die Detektion des jeweils inte- ressierenden Betriebszustandes erforderliche Hard-und Soft- wareaufwand durch die erfindungsgemäße Lösung deutlich ver- ringert. Eine aufwendige Signalwandlung ist nicht erforder- lich. Zusätzliche Toleranzen bei der Wandlung von u (t) und i (t) treten nicht auf. Somit kann beispielsweise der Zeit- punkt eines Kraftsprungs über eine einfache Schwellenwert- schaltung ermittelt werden. Wenn die hydraulische Absteuerung detektiert wird, kann das Piezo-Steuerventil zur Vermeidung der eingangs erläuterten Problematik beispielsweise gedros- selt geöffnet werden. Die Hochdruckabsteuerung läuft dann langsamer und damit geräuschärmer ab. Die Piezo-Steuerventile weisen im gedrosselten Betrieb im Allgemeinen eine hohe Emp-

findlichkeit auf. Zum gedrosselten Öffnen ist daher eine hochgenaue Positionierung des Steuerventils vorteilhaft. Eine derartige hochgenaue Positionierung des Steuerventils kann beispielsweise durch einen piezogesteuerten Steuerventilstel- ler mit entsprechender Regelung erreicht werden. Auch für ei- ne derartige Reglung ist es erforderlich, den Kraftverlauf beziehungsweise den Zeitpunkt des Beginns der hydraulischen Absteuerung zu detektieren, was ebenfalls auf die erfindungs- gemäße Weise erfolgen kann.

Bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver- fahrens ist weiterhin vorgesehen, dass die Detektion des zu- mindest einen Betriebszustandes durch einen Vergleich des Piezostroms mit zumindest einem vorgegebenen Schwellenwert durchgeführt wird während eine zumindest im Wesentlichen kon- stante Piezospannung erzwungen wird.

Dabei wird besonders bevorzugt, dass die zumindest im Wesent- lichen konstante Piezospannung ungefähr Null Volt beträgt. Zu diesem Zweck kann beispielsweise der Ausgang der das Piezo- element ansteuernden Vorrichtung kurzgeschlossen beziehungs- weise niederohmig abgeschlossen werden. Unter diesen Vorraus- setzungen lässt sich die eingangs erwähnte Formal 1 erheblich vereinfachen und es ergibt sich der folgende direkte Zusam- menhang zwischen einem Kraftsprung F (t) und dem Piezostrom i (t) : F (t) =-c3-i (t), (Formel 2) wobei c3 eine von der Piezospannung u (t) unabhängige Konstan- te ist. Somit kann beispielsweise ein Absteuerpuls durch den Piezostrom i (t) nach vollständiger Entladung einfach detek- tiert werden.

Bei einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver- fahrens ist vorgesehen, dass die Detektion des zumindest ei- nen Betriebszustandes durch einen Vergleich der Piezospannung mit zumindest einem vorgegebenen Schwellenwert durchgeführt wird während ein zumindest im Wesentlichen konstanter Piezo- strom erzwungen wird.

Für diese Ausführungsform wird weiterhin bevorzugt, dass der zumindest im Wesentlichen konstante Piezostrom ungefähr Null Ampere beträgt. Zu diesem Zweck kann der Ausgang der das Pie- zoelement ansteuernden Vorrichtung vom Piezoelement entkop- pelt beziehungsweise hochohmig abgeschlossen werden. Dabei ist ein Austausch der induzierten Ladungsträger bei Kraftein- wirkung nicht möglich. Unter diesen Vorraussetzungen lässt sich die eingangs erwähnte Formel 1 wiederum erheblich ver- einfachen und es ergibt sich der folgende Zusammenhang zwi- schen der Aktorkraft F (t) und der Piezospannung u (t) : F (t) = 1-u (t), cl (u (t)) (Formel 3) wobei es sich bei der spannungsabhängigen Konstante cl um ein Polynom 1. Ordnung cl (u (t)) = a-u (t) +b handeln kann. Für ge- ringe Aussteuerungen im Arbeitspunkt u=0 verbleibt in erster Näherung nur die spannungsunabhängige Konstante b. Der Kraft- sprung F (t) ergibt sich dann wie folgt : F (t) =-u (t). b (Formel 4) Somit kann beispielsweise ein Absteuerpuls über die Piezo- spannung u (t) nach vollständiger Entladung einfach detektiert werden.

Gemäß einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Detektion des zumindest einen Betriebszustandes durch einen Vergleich der Piezospan- nung mit zumindest einem vorgegebenen Schwellenwert durchge- führt wird nachdem die Piezospannung auf einem zumindest im Wesentlichen konstanten Wert gehalten wurde.

Dabei wird bevorzugt, dass der zumindest im Wesentlichen kon- stante Wert der Piezospannung kleiner als eine vorher zur An- steuerung des Piezo-Steuerventils verwendete Piezospannung und größer als Null Volt ist. Bei dieser Ausführungsform wird das Piezoelement nach einer gestuften Entladung auf ein be- stimmtes Niveau entladen und für eine vorgegebene Haltephase auf diesem Niveau gehalten. Während dieser Haltephase ist die Ansteuerung entkoppelt beziehungsweise hochohmig abgeschlos- sen, so dass kein Ladungsaustausch erfolgt. Damit sind wieder die vereinfachte Beziehung der Formel 3 gültig. Die weiter- führende Bestimmung des Kraftsprungs (Formel 4) ist aller- dings nur erschwert möglich, da das Teilentladungsniveau nicht exakt bekannt ist. Die spannungsabhängige Konstante cl muss in diesem Fall als Polynom 1. Ordnung bei der Differen- ziation berücksichtigt werden, was beispielsweise über ein gespeichertes Kennfeld erfolgen kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass sie die Detektion des zu- mindest einen Betriebszustandes durch einen Vergleich von entweder nur dem Piezostrom oder nur der Piezospannung mit zumindest einem vorgegebenen Schwellenwert durchführt. Da- durch ergeben sich die im Zusammenhang mit dem erfindungsge- mäßen Verfahren erläuterten Vorteile in gleicher oder ähnli- cher Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen wird.

Gleiches gilt sinngemäß für die folgenden bevorzugten Ausfüh- rungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei auch be- züglich der durch diese Ausführungsformen erzielbaren Vortei-

le auf die entsprechenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen wird.

Auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht eine erste Ausführungsform vor, dass sie die Detektion des zumindest ei- nen Betriebszustandes durch einen Vergleich des Piezostroms mit zumindest einem vorgegebenen Schwellenwert durchführt während sie eine zumindest im Wesentlichen konstante Piezo- spannung erzwingt.

Bei dieser Ausführungsform wird bevorzugt, dass die zumindest im Wesentlichen konstante Piezospannung ungefähr Null Volt beträgt.

Bei einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor- richtung ist vorgesehen, dass sie die Detektion des zumindest einen Betriebszustandes durch einen Vergleich der Piezospan- nung mit zumindest einem vorgegebenen Schwellenwert durch- führt während sie einen zumindest im Wesentlichen konstanten Piezostrom erzwingt.

Bei dieser Ausführungsform ist vorzugsweise weiterhin vorge- sehen, dass der zumindest im Wesentlichen konstante Piezo- strom ungefähr Null Ampere beträgt.

Bei einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor- richtung ist vorgesehen, dass sie die Detektion des zumindest einen Betriebszustandes durch einen Vergleich der Piezospan- nung mit zumindest einem vorgegebenen Schwellenwert durch- führt nachdem sie die Piezospannung auf einem zumindest im Wesentlichen konstanten Wert gehalten hat.

Bei dieser Ausführungsform ist vorzugsweise weiterhin vorge- sehen, dass der zumindest im Wesentlichen konstante Wert der Piezospannung kleiner als eine vorher zur Ansteuerung des Piezo-Steuerventils verwendete Piezospannung und größer als Null Volt ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass nur eine e- lektrische Größe zur Detektion erforderlich ist. Zu diesem Zweck wird das Schaltungsdesign vorzugsweise so angepasst, dass der Piezoaktor während der Detektionsphase kurzgeschlos- sen beziehungsweise hochohmig abgeschlossen ist. Beispiels- weise ein Kraftsprung lässt sich dann direkt durch den Strom- verlauf oder über die differenzierte Spannung darstellen.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.

Es zeigen : Figur 1 eine schematische Ausführungsform einer Pumpe-Düse- Einheit bei beziehungsweise mit der das erfindungs- gemäße Verfahren beziehungsweise die erfindungsge- mäße Vorrichtung angewendet werden kann ; Figur 2 eine schematische Teil-Schnittansicht eines Piezo- Steuerventils das mit der Pumpe-Düse-Einheit nach Figur 1 verwendet werden kann ; Figur 3 einen Kurvenverlauf, der die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht, wobei dieser Kurvenverlauf durch die erste Ausfüh- rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hervor- gerufen werden kann ; Figur 4 einen Kurvenverlauf, der die zweite Ausführungsform des erfindungsgemä#en Verfahrens veranschaulicht, wobei dieser Kurvenverlauf durch die zweite Ausfüh- rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hervor- gerufen werden kann ; und

Figur 5 einen Kurvenverlauf, der die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht, wobei dieser Kurvenverlauf durch die dritte Ausfüh- rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hervor- gerufen werden kann.

Figur 1 zeigt schematisch eine Pumpe-Düse-Einheit. Die darge- stellte Pumpe-Düse-Einheit zum Zuführen von Kraftstoff 10 in einen Verbrennungsraum 12 einer Brennkraftmaschine weist eine Kraftstoffpumpe 14-22 auf. Dabei ist ein Kraftstoffpumpenkol- ben 14 in einem Kraftstoffpumpenzylinder 16 hin und her be- wegbar. Der Kraftstoffpumpenkolben 14 wird direkt oder indi- rekt über eine nicht dargestellte Nockenwelle der Brennkraft- maschine angetrieben. Der Kompressionsraum des Kraftstoffpum- penzylinders 16 bildet einen ersten Druckraum 28. Der erste Druckraum 28 ist über eine Kraftstoffleitung 20 mit dem er- findungsgemäß anzusteuernden Piezo-Steuerventil 22 verbunden.

Das Piezo-Steuerventil 22 dient dazu, die Kraftstoffleitung 20 entweder zu verschließen oder mit einem Kraftstoff- Niederdruckbereich 18 zu verbinden, aus dem Kraftstoff 10 an- gesaugt werden kann. In der geöffneten Ruhestellung des Pie- zo-Steuerventils 22 wird bei einer bezogen auf Figur 1 nach oben gerichteten Bewegung des Kraftstoffpumpenkolbens 14 Kraftstoff 10 aus dem Kraftstoff-Niederdruckbereich 18 in den ersten Druckraum 28 angesaugt. Sofern das Piezo-Steuerventil 22 sich bei einer bezogen auf Figur 1 nach unten gerichteten Bewegung des Kraftstoffpumpenkolbens 14 noch in seiner geöff- neten Ruhestellung befindet, kann vorher in den ersten Druck- raum 28 angesaugter Kraftstoff 10 wieder zurück in den Kraft- stoff-Niederdruckbereich 18 gedrückt werden. Bei einer geeig- neten Ansteuerung des Piezo-Steuerventils 22 verschließt die- ses die Kraftstoffleitung 20. Dadurch wird der in den ersten Druckraum 28 angesaugte Kraftstoff 10 bei einer nach unten gerichteten Bewegung des Kraftstoffpumpenkolbens 14 kompri- miert, wodurch ein erster Druck P28 in dem ersten Druckraum 28 erzeugt wird. Die dargestellte Pumpe-Düse-Einheit umfasst weiterhin eine insgesamt mit 24 bezeichnete Kraftstoffein-

spritzdüse, die eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung hin und her bewegliche Düsennadel 46 auf- weist. Ein Druckstift 26 kann, bezogen auf die Darstellung von Figur 1, insbesondere eine nach unten gerichtete Kraft auf die Düsennadel 46 ausüben. Am oberen Ende des Druckstifts 26 ist eine Einstellscheibe 40 vorgesehen, die in einem zwei- ten Druckraum 30 geführt ist, wobei in dem zweiten Druckraum 30 unter einem zweiten Druck p30 stehender Kraftstoff 10 über den Druckstift 26 eine bezogen auf die Darstellung von Figur 1 nach unten gerichtete Schließkraft auf die Düsennadel 46 ausübt. Die Einstellscheibe 40 ist dabei vorzugsweise gegen- über dem zweiten Druckraum 30 nur so stark abgedichtet, dass der zweite Druck p30 vor Beginn eines neuen Einspritzzyklus bereits wieder abgebaut ist. Eine ebenfalls nach unten ge- richtete weitere Schließkraft wird durch eine erste Feder 36 auf den Druckstift 26 und somit die Düsennadel 46 ausgeübt, wobei die erste Feder 36 in dem zweiten Druckraum 30 angeord- net ist und sich mit ihrem hinteren Ende an der Einstell- scheibe 40 abstützt. Ein eine Schulter 44 aufweisender Ab- schnitt der Düsennadel 46 ist von einem dritten Druckraum 32 umgeben, der mit dem ersten Druckraum 28 über eine Verbin- dungsleitung 42 kommuniziert. In Abhängigkeit von der Dros- selwirkung der Verbindungsleitung 42 und gegebenenfalls wei- terer nicht dargestellter Drosseleinrichtungen wird in Abhän- gigkeit von dem in dem ersten Druckraum 28 herrschenden ers- ten Druck P28 in dem dritten Druckraum 32 ein dritter Druck P32 aufgebaut. Der in dem dritten Druckraum 32 unter dem dritten Druck P32 stehende Kraftstoff 10 übt eine bezogen auf die Darstellung von Figur 1 nach oben gerichtete Öffnungs- kraft auf die Düsennadel 46 aus. Die Düsennadel 46 nimmt ihre Öffnungsstellung ein, solange eine Differenz zwischen der durch den dritten Druck p32 verursachten Öffnungskraft und der Summe aus der durch den zweiten Druck p30 erzeugten Schließkraft und der durch die erste Feder 36 erzeugten Schließkraft einen vorgegebenen Wert überschreitet. Über den zweiten Druck p3o in dem zweiten Druckraum 30 kann somit der Düsenöffnungsdruck beeinflusst werden. Um den zweiten Druck

p30 im zweiten Druckraum 30 auf jeweils geeignet Werte zu be- grenzen und zu halten kann beispielsweise ein Druckbegren- zungs-und-halteventil 34 zwischen dem ersten Druckraum 28 und dem zweiten Druckraum 30 vorgesehen sein. Die dargestell- te Pumpe-Düse-Einheit kann durch das erfindungsgemäße Verfah- ren auf interessierende Betriebszustände überwacht werden, beispielsweise auf einen Absteuerpuls, der sich ergibt, wenn die Kraftstoffeinspritzung in den Verbrennungsraum 12 geendet wird. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in vorteilhafter Weise eine Ausführungsform der erfindungsge- mäßen Vorrichtung 80 verwendet werden, die das Piezoelement des Piezo-Steuerventils 22 ansteuert.

Figur 2 zeigt eine schematische Teil-Schnittansicht eines Piezo-Steuerventils 22, das mit der Pumpe-Düse-Einheit nach Figur 1 verwendet werden kann. Das dargestellte Piezo- Steuerventil 22 weist ein bewegliches Element 48 in Form ei- ner Ventilnadel auf, die zum Schließen des Piezo- Steuerventils 22 in die dargestellte erste Endstellung und zum vollständigen Öffnen des Piezo-Steuerventils 22 in eine zweite Endstellung bewegt werden kann, die bezogen auf die Darstellung nach rechts verschoben ist. Wenn sich die Ventil- nadel 48 in ihrer dargestellten ersten Endstellung befindet, wirkt ein an der Ventilnadel 48 vorgesehener Ventilteller 64 mit einem gehäuseseitigen Ventilsitz 62 zusammen. Dadurch wird der Kraftstoff-Niederdruckbereich 18 gegenüber einer Hochdruckkammer 38 verschlossen, die mit der in Figur 1 dar- gestellten Kraftstoffleitung 20 in Verbindung steht. Das Pie- zo-Steuerventil 22 weist ein Piezoelement 76 auf. Bei geeig- neter Ansteuerung des Piezoelementes 76 übt dieses über eine Stirnfläche 78 eine Kraft auf ein Druckstück 54 aus. Das Druckstück 54 überträgt die von dem Piezoelement 76 erzeugte Kraft seinerseits auf einen ersten Hebel 56 und einen zweiten Hebel 58, wobei der erste Hebel 56 und der zweite Hebel 58 dazu vorgesehen sind, eine Kraftübersetzung zu bewirken. Der erste Hebel 56 und der zweite Hebel 58 liegen an einer zwei- ten axialen Endfläche 72 der Ventilnadel 48 an, um die von

dem Piezoelement 76 erzeugte, übersetzte Kraft auf die Ven- tilnadel 48 zu übertragen. Die von dem geeignet angesteuerten Piezoelement 76 erzeugte, übersetzte Kraft, die auf die Ven- tilnadel 48 wirkt, ist größer als eine entgegengesetzte Kraft, die von einer zweiten Feder 66 erzeugt und über ein Federdruckstück 68 auf eine erste axiale Endfläche 70 der Ventilnadel 48 ausgeübt wird. Der Kraftstoff- Niederdruckbereich 18 steht mit einem Absteuerraum 50 in Ver- bindung, der über eine Ausgleichsbohrung 52 weiterhin mit ei- nem vor dem Piezoelement 76 befindlichen Aktorraum 74 in Ver- bindung steht. Dieser Aktorraum 74 steht mit einem Rücklauf 60 in Verbindung, über den Kraftstoff aus dem Aktorraum 74 zurückströmen kann. Das Piezoelement 76 kann durch die erste, zweite oder dritte Ausführungsform der erfindungsgemäße Vor- richtung derart angesteuert werden, dass die erste, zweite o- der dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird, wodurch sich die in den nachfolgend erläu- terten Figuren 3,4 oder 5 dargestellten Kurvenverläufe erge- ben können.

Gemäß Figur 3 wird die Piezospannung u (t) in einem Intervall zwischen den Zeitpunkten t, und t2 zunächst linear erhöht.

Der Piezostrom i (t) steigt innerhalb dieses Intervalls zu- nächst an und fällt dann wieder auf Null ab. Der Druck P38 in der Hochdruckkammer 38 steigt dabei. In einem Intervall zwi- schen den Zeitpunkten t2 und t3 wird die Piezospannung annä- hernd konstant gehalten, wobei der Piezostrom i (t) während dieses Intervalls den Wert Null aufweist. Gleichzeitig steigt der Druck P38 in der Hochdruckkammer 38 weiter an. Während dem zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 liegenden Intervall wird die Piezospannung u (t) wieder auf Null verringert. Wäh- rend diesem Intervall nimmt der Piezostrom i (t) zunächst ei- nen negativen Wert an und steigt dann wieder auf Null. Der Druck p38 in der Hochdruckkammer 38 steigt dabei zunächst noch weiter an und beginnt dann abzufallen. Ab dem Zeitpunkt t4 wird eine Piezospannung u (t) von Null Volt erzwungen. Der durch die hydraulische Absteuerung hervorgerufene Absteuerim-

puls des Piezostroms i (t) kann nun detektiert werden, indem der Piezostrom i (t) mit einer Detektionsschwelle verglichen wird. Sobald der Wert des Piezostroms i (t) den Detekti- onsschwellenwert erreicht hat, wird zum Zeitpunkt t5 ein De- tektionssignal für den Absteuerpuls erzeugt. Figur 3 veran- schaulicht somit eine Absteuerpulsdetektion durch den Piezo- strom i (t) nach vollständigem Entladen.

Gemäß Figur 4 wird die Piezospannung u (t) in einem Intervall zwischen den Zeitpunkten ti und t2 zunächst linear erhöht.

Der Piezostrom i (t) steigt innerhalb dieses Intervalls zu- nächst an und fällt dann wieder auf Null ab. Der Druck P38 in der Hochdruckkammer 38 steigt dabei. In einem Intervall zwi- schen den Zeitpunkten t2 und t3 wird die Piezospannung annä- hernd konstant gehalten, wobei der Piezostrom i (t) während dieses Intervalls den Wert Null aufweist. Gleichzeitig steigt der Druck P38 in der Hochdruckkammer 38 weiter an. Während dem zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 liegenden Intervall wird die Piezospannung u (t) wieder auf Null verringert. Wäh- rend diesem Intervall nimmt der Piezostrom i (t) zunächst ei- nen negativen Wert an und steigt dann wieder auf Null. Der Druck p38 in der Hochdruckkammer 38 steigt dabei zunächst noch weiter an und beginnt dann abzufallen. Ab dem Zeitpunkt t4 wird durch einen hochohmigen Abschluss ein Piezostrom i (t) von Null erzwungen. Ein durch die Absteuerung erzeugter Ab- steuerimpuls der Piezospannung u (t) kann nun mit einem Detek- tionsschwellenwert für die Piezospannung verglichen werden.

Sobald die Piezospannung u (t) zum Zeitpunkt t5 den Detekti- onsschwellenwert erreicht, wird wieder ein Detektionssignal für den Absteuerpuls erzeugt, wie dies in Figur 4 unten dar- gestellt ist. Der Kurvenverlauf von Figur 4 entspricht somit einer Absteuerpulsdetektion durch die Piezospannung u (t) nach vollständigem Entladen.

Gemäß Figur 5 wird die Piezospannung u (t) in einem Intervall zwischen den Zeitpunkten ti und t2 zunächst linear erhöht.

Der Piezostrom i (t) steigt innerhalb dieses Intervalls zu-

nächst an und fällt dann wieder auf Null ab. Der Druck pst in der Hochdruckkammer 38 steigt dabei. In einem Intervall zwi- schen den Zeitpunkten t2 und t3 wird die Piezospannung annä- hernd konstant gehalten, wobei der Piezostrom i (t) während dieses Intervalls den Wert Null aufweist. Gleichzeitig steigt der Druck p38 in der Hochdruckkammer 38 weiter an. Während eines Intervalls zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 sinkt die Piezospannung u (t) auf einen Wert > Null ab. Gleichzeitig nimmt der Piezostrom i (t) einen negativen Wert an und steigt dann wieder auf Null, während der Druck P38 in der Hochdruck- kammer 38 weiter ansteigt. Ab dem Zeitpunkt t4 wird durch ei- nen hochohmigen Abschluss ein Piezostrom i (t) von Null er- zwungen. Die Piezospannung u (t) verbleibt daher auf dem Wert, den sie zum Zeitpunkt t3 hatte, bis der Absteuerpuls der Pie- zospannung u (t) auftritt. Dieser Absteuerpuls kann durch ei- nen Vergleich der Piezospannung u (t) mit einem Detekti- onsschwellenwert erkannt werden, wobei der Detektionsschwel- lenwert in diesem Fall einen höheren Wert aufweisen muss, als die Piezospannung u (t) zum Zeitpunkt t3 hatte. Sobald der Ab- steuerpuls durch den Vergleich der Piezospannung u (t) mit dem Detektionsschwellenwert erkannt wurde, wird zum Zeitpunkt t5 wieder ein Detektionssignal für den Absteuerpuls erzeugt. Der Kurvenverlauf von Figur 5 veranschaulicht somit eine Absteu- erpulsdetektion durch die Piezospannung u (t) nach einer Teil- entladung.

Die Erfindung lässt sich wie folgt zusammenfassen : Insbeson- dere eine Detektion der hydraulischen Absteuerung einer ein Piezo-Steuerventil aufweisenden Pumpe-Düse-Einheit wird er- findungsgemäße durchgeführt, indem entweder nur der Piezo- strom oder nur die Piezospannung mit zumindest einem vorgege- benen Schwellenwert verglichen wird. Zu diesem Zweck wird während der Detektionsphase entweder für die nicht zum Ver- gleich herangezogene Piezospannung ein im Wesentlichen kon- stanter Wert von vorzugsweise Null Volt erzwungen, oder es wird für den nicht zum Vergleich herangezogenen Piezostrom

ein zumindest im Wesentlichen konstanter Wert von vorzugswei- se Null erzwungen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen so- wie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung kön- nen sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.