[发明专利]控制至少一个容性执行元件的方法

说明书

本发明涉及用于控制至少一个容性执行元件的一种方法，即用于借助于一个充电电压(U_L)控制至少一个容性执行元件(P1至Pn)的方法。

从DE 36 21 541 A1中公开了用于控制容性执行元件的，尤其是内燃机的压电运行的燃料喷射阀的一种方法，按此方法用恒定电压给这些执行元件充电。

压电执行元件由许多压电陶瓷的层制成，并且形成一种所谓的“堆栈”，此堆栈在施加有电压时改变它的尺寸，尤其是它的长度，或者在机械的压力或拉力情况下生成电压。

这样的压电堆栈的电性能随着它受到的温度而改变。随着上升的温度它的电容量增大，但是升程也增加。在对于汽车用途应考虑的约为-40℃至+150℃的温度情况下，在此可观察到直到倍数2的电容量变化。

如果在所有的作业点上例如用在低温时带来所需升程的恒定电压给压电执行元件充电，则在高温时获得明显大于必要的升程，(这在具有恒定燃料压力的燃料喷射阀上意味着一个过大的燃料喷射量)。由于在高温时压电堆栈的电容量同样是较大的，需要比必要的多很多的电荷和能量。

因此从DE 36 21 541 A1中公开的方法仅在完全不变的边界条件下(没有所使用构件的偏差，没有电性能的改变，恒定的温度)足够准确地工作。

从US 5,387,834中公开了容性执行元件用的一个控制电路，用一个恒定的充电电压和取决于用传感器测量的执行元件温度确定的一个充电持续时间控制此执行元件。

本发明的任务在于，给出用于控制至少一个容性执行元件的一种方法，此执行元件在边界条件改变时不使用温度传感器也足够准确地工作。

按本发明通过如下的特征解决此任务，从输送给执行元件(P1至Pn)的电荷量ΔQ中和从在充电过程结束之后位于执行元件上的执行元件电压Up中按公式Cp＝ΔQ/Up计算执行元件电容量，

从执行元件电容量Cp和执行元件电压Up这些值中，按公式E_ist＝0.5*Cp*Up²＝0.5*ΔQ*Up计算在充电过程期间输送给执行元件的能量E_ist，

将输送的能量数额E_ist与一个规定的额定值E_soll比较，和

当输送的能量数额E_ist小于额定值E_soll时，将下一个控制过程用的充电电压U_L＝U_C1+U_C2提高一个规定的数额，或者当输送的能量数额E_ist大于额定值E_soll时，减小一个规定的数额。

在从属权利要求中说明了本发明的有利的进一步发展。

分析研究已指出，输送给容性执行元件的能量比施加的电压对于升程ds是一个精确得很多的尺度，并且经越所需的温度范围具有恒定能量的充电带来一种从根本上更恒定的升程。在恒定的温度下升程大致线性地随着施加的电压而变化。如果温度变化的话，在保持不变的电压时升程则也变化。相反地升程与施加能量的平方成正比地变化，可是与温度无关。

为此从输送给执行元件的电荷ΔQ中和从在结束在执行元件上的，例如P1上的充电过程之后测量的电压Up中求出执行元件的电容量Cp＝ΔQ/Up，并且然后从ΔQ和Cp中求出输送给执行元件的能量。E_ist＝0.5*Cp*U²p＝0.5*ΔQ*Up。将此值E_ist与一个规定值E_soll比较，并且按照比较结果微调下一个控制过程用的充电电压U_L(当E_ist＜E_soll时，增大U_L，而当E_ist＞E_soll时，减小U_L)。

在对于任意的控制电路可以采用的一种方法中，通过在充电过程期间流过执行元件的电流Ip的积分求出施加的电荷量ΔQ。那么

ΔQ＝∫I_Pdt →C_P＝∫I_Pdt/U_P→E_ist＝0.5^*∫I_Pdt^*U_P