[发明专利]用于操作作为传感器的压电致动器的方法以及机动车辆

说明书

本发明描述了用于操作在压电操作的喷射器中作为传感器的压电致动器的方法，其中，通过对压电致动器部分地充电来消除在所述压电致动器与伺服阀之间的气隙。在预期待测量的可用信号的位置处产生测量脉冲。然后，在相同的周期中生成与所述测量脉冲相对应的参考脉冲。通过从在所述测量脉冲期间测量到的致动器电压减去在所述参考脉冲期间测量到的致动器电压来获得电压信号差，所述电压信号差被用作压电致动器的力测量的可用信号，所述压电致动器作为传感器操作。另外，指定了机动车辆，所述机动车辆具有被设计成执行这样的方法的控制单元。

技术领域

本发明涉及用于操作在压电操作的喷射器中、特别是在柴油机共轨喷射器中作为传感器的压电致动器的方法，其中，通过对压电致动器部分地充电来消除在压电致动器与伺服阀之间的气隙。

背景技术

标准喷射器，特别是柴油机共轨喷射器具有直接地或者间接地（在伺服操作下）激活喷嘴针阀的致动器。使用压电元件作为致动器在此具有如下优点：该压电元件也能够被用作传感器以便检测特征性事件，例如像喷嘴针阀的关闭时间。该信息能够被用于控制喷射器并且以这种方式改善喷射的准确性。

在压电伺服喷射器中，使用压电致动器来借助于逆压电效应打开伺服阀，这继而经由相对应的液力耦合器而引起喷嘴针阀的打开，并且因此引起燃料的喷射。如果压电元件未被用作致动器，则可以借助于直接压电效应来使用其作为力传感器。特别地，在该背景下，可以检测作用于伺服阀上的力，该力源自于当压电致动器与伺服阀接触时被布置在伺服阀下方的燃料室中的燃料压力。

然而，在非充电状态下，压电致动器不一定与伺服阀接触。在该背景下，在压电致动器与伺服阀之间存在气隙。为了执行力测量，压电致动器在此必须被充电到某个程度以便与伺服阀接触。由此使得压电致动器能够充当传感器，因此，对压电致动器的主动充电是必要的。然而，因此，在致动器处引起额外的电压振荡，该电压振荡降低了在力测量期间传感器的信噪比。这些电压振荡的振幅取决于众多因素，例如，压电驱动器的制造公差、压电致动器的充电量或者其温度。无论如何，这些振荡的振幅、频率和相位仅能够被困难地预测，并且在喷射器与喷射器之间、以及在操作点与操作点之间发生改变。

能够通过信号处理技术来有效地消除在远离存在于可用信号中的频率的特定频率处的噪声分量。然而，如果显著的噪声分量存在于频率范围中，而该噪声分量无法例如通过滤波而被去除，则必须接受低信噪比，从而最终导致所执行的测量的准确性水平更低。

在实践中，具有过低信噪比的喷射器在喷射器的生产线结束处必须被去除和丢弃。此外，在其使用寿命期间发展出过低信噪比的喷射器的那些压电元件失去了其充当传感器的能力。这由相应机动车辆的相对应的控制单元检测到，该控制单元经由相对应的车载诊断来指示该喷射器必须被替换。

发明内容

本发明基于使得在开头所描述的类型的方法可用的目的，其中，能够显著地减小由作为传感器操作的压电致动器所测量到的信号的噪声分量。

根据本发明，所述目的是通过指定类型的方法来实现的，该方法包括以下步骤：

在预期待测量的可用信号的位置处产生测量脉冲；

然后，在相同的周期中产生与测量脉冲相对应的参考脉冲；

从在测量脉冲期间测量到的致动器电压减去在参考脉冲期间测量到的致动器电压；以及

使用电压信号差作为所述压电致动器的力测量的可用信号，所述压电致动器作为传感器操作。

根据本发明，从由传感器所执行的力测量产生的可用信号因此与由压电致动器的部分充电产生的噪声分量分离。由于由部分充电产生的振荡的振幅、频率和相位仅能够被困难地预测并且在喷射器与喷射器之间、以及在操作点与操作之间发生改变，因此无法执行静态校正。相反，必须单独地对每个喷射器执行校正。