[发明专利]用于运行压电致动器的方法和设备

说明书

技术领域

本发明总地涉及一种用于运行压电致动器的方法。此外，本发明涉及一种用于运行压电致动器的设备。最后，本发明涉及一种具有这类设备的内燃机。

背景技术

对于压电致动器，存在众多技术应用，例如作为用于控制燃料喷射系统中的喷油嘴的阀针的位置的压电致动器。已知的压电致动器的基体通过压电陶瓷构成，所述压电陶瓷由于在施加电压或施加负荷时的压电效应而延展。

目前为止，使用压电陶瓷时的问题在于，压电陶瓷对温度波动具有一定的灵敏性。在实践中，压电致动器上经常的温度变化影响压电致动器的效率，使得致动器冲程随时间而降低。在使用压电致动器时，致动器冲程的降低在喷油嘴中引起阀针的闭合时刻和打开时刻的移位和因此最终引起错误的喷油量。

DE 10 2004 018 211 A1描述一种压电致动器，其操纵燃料喷射设备的阀元件。将检查是否存在启动内燃机的期望并且在检查结果肯定的情况下要求压电致动器的极化。

发明内容

本发明的任务在于，提供用于运行压电致动器的方法和设备，由此实现一种借助低设备耗费而实际可行的解决方案来提高压电致动器的稳健性和延长压电致动器的使用寿命。

所述任务通过具有权利要求1所述的特征的方法和通过具有权利要求10所述的特征的设备解决。

所述方法用于运行压电致动器，可借助控制信号、尤其是控制电压操纵所述压电致动器。控制信号也可以是控制电流或控制电荷。可以在被动的运行方式中和主动的运行方式中运行压电致动器。在此，如果压电致动器处于被动的运行方式中，则操纵压电致动器。也就是说，换言之，单单为了抑制在上面描述的、在压电致动器的被动的运行方式中出现的不利效果而操纵压电致动器。在本申请的措辞中，术语“压电致动器的被动的运行方式”可以理解为压电致动器的以下运行方式，在所述运行方式中，压电致动器处于静止状态，即不要求按照功能的操纵（也就是说，没有在压电致动器上施加控制信号或在压电致动器上施加恒定的控制信号）。相应地，在本申请的措辞中，术语“压电致动器的主动的运行方式”可以理解为压电致动器的以下运行方式：在该运行方式中按照功能操纵压电致动器。

在根据本发明的方法的一种实施变型方案中，如果压电致动器处于被动的运行方式中达预先确定的持续时间，则操纵压电致动器。由此，可以限制被动运行阶段的最大持续时间，以便因此将其中出现先前描述的不利效果的时间尽可能保持得小。

为了在压电喷油嘴的被动运行的情况下确保压电喷油嘴的在老化和运行时期间的冲程能力，在根据本发明的方法的一种实施变型方案中，求取压电致动器的区域内的温度并且确定求取的温度的变化。在此，如果温度变化超过预先定义的值，则通过控制信号操纵压电致动器。

温度是测量技术上可相对较容易和精确地检测的参量，因此在根据本发明的方法的扩展方案中测量温度。

在根据本发明的方法的另一种扩展方案中，借助模型来计算温度。基于模型的计算具有以下优点：可以使用无论如何已经存在于车辆中的传感器的测量值。

因为温度交变应力恰恰在被动的运行方式（也称作“被动运行”）中特别不利地影响压电陶瓷的特性，所以在根据本发明的方法的实施变型方案中，有规律地检查压电致动器是否处于被动的运行方式中。

按照根据本发明的方法的一种扩展方案，预先定义的值通过温度差构成。第一时刻的第一温度值和第二时刻的第二温度值之间的温度差是针对压电致动器的热应力的、测量技术上可容易求取的度量。

在压电致动器的区域内的温度曲线的变化中，出现压电致动器的与温度变化速度成比例的热应力，所述热应力在喷油嘴中更长时间使用压电致动器的情况下，如上述那样导致喷油量的不可接受的不精确性。因此，在根据本发明的方法的一种实施变型方案中，预先定义的值通过温度变化速度（例如被定义为温度的时间导数）构成。

在根据本发明的方法的一种实施变形方案中，如果检测到一次或多次温度交变，则操纵压电致动器。由此阻止或至少降低在压电致动器的运行时期间冲程能力的损失。

此外，本发明涉及一种用于运行可借助控制信号操纵的压电致动器的设备，具有用于检测是在主动的运行方式中还是在被动的运行方式中运行压电致动器的装置，并且具有控制装置（24），所述控制装置被构造用于，如果压电致动器处于被动的运行中，则借助控制信号操纵所述压电致动器（12）。