現(xiàn)有技術

燃料噴射器被用于將燃料噴射到內燃機中。壓電燃料噴射器由一個閥元件組成，其借助于閥針被關閉。壓電致動器用于控制閥針。通過施加電壓到壓電致動器上，壓電致動器被充電并且由此使閥針打開。如果壓電致動器被放電，則閥針又關閉。

壓電致動器的縱向膨脹影響在致動器電壓和充電之間的關系。這個關系可以如此簡化地描述，即，在給定的電壓下，隨著增大的縱向膨脹，壓電致動器接收增大的充電。由此得出，壓電致動器的膨脹速度或者在恒定的電壓下影響致動器電流或者在恒定的致動器電流下影響電壓的梯度。在理論上由此可以由在每個時刻的壓電致動器的電壓和充電計算出壓電致動器的瞬時的升程以及瞬時的力。

但是在實際中產生明顯的限制。對壓電致動器的正確的模擬包含非線性的磁滯模型并且壓電致動器具有分散的范例特性，尤其是也關于這些磁滯特性。此外電流和電壓的信號由于寄生效應始終被干擾信號疊加，其可以導致在計算升程中的誤差。

在實際中因此有利的是，要局限于檢測在致動器運動曲線中的重要的點，尤其是突然的速度改變。如果壓電致動器被用于直接地操作燃料噴射器的噴嘴閥針，那么如此檢測的時刻可以推斷出在噴射曲線中的特征性時刻，例如噴射結束或者說達到升程止擋的關閉時刻，或噴射開始或者說打開時刻。

為了可靠的檢測，此外有利的是，兩個電參量，即電流和/或電壓，中的至少一個在檢測時間段期間保持恒定。

如果保持致動器電流恒定，那么在電壓的梯度和膨脹速度之間存在最大程度上線性的關系，其中，傳輸因子在這種情況下是負的并且在電壓的梯度上被疊加一個取決于恒定的致動器電流的偏置量。因此在這種情況下膨脹速度的突然的改變反映出電壓的梯度的快速改變，即例如電壓時間曲線的快速的彎折。

這種方法可以用于識別升程止擋時刻，因為閥針的打開通過對壓電致動器的充電被觸發(fā)，升程止擋通常在接著充電過程之后達到并且致動器電流在充電過程結束之后反正恒定地位于零值。在閥針還在打開期間，壓電致動器也繼續(xù)膨脹和致動器電壓下降。一旦閥針達到升程止擋，電壓下降也結束并且電壓或者保持恒定或者甚至又稍微升高，只要閥針碰撞在升程止擋上。

如果致動器電壓保持恒定，那么在致動器電流和壓電致動器的膨脹速度之間在最大程度上存在一種比例性。因此在這種情況下膨脹速度的突然的改變反映致動器電流的快速的改變。在具有直接的閥針控制機構的燃料噴射器中，這種方法可以用于確定閥針的關閉時刻，因為閥針的關閉通過壓電致動器的主動的放電被觸發(fā)并且這個關閉時刻因此跟隨放電過程。只要閥針關閉，致動器也具有負的速度并且流動一個負的致動器電流。如果閥針達到閥座和在那里被制動，那么致動器的膨脹速度也返回到零并且負的致動器電流崩潰。在致動器電流中的這個重要的特征可以被檢測和所屬的時刻可以被用作關閉時刻的值。

但是，如果閥針如此快速地關閉，即關閉時刻還位于放電過程結束之前，那么閥針的關閉時刻的可靠的識別不起作用。在放電期間盡管理論上致動器電流恒定地預先設定，但是在使用非常高頻地時鐘脈沖控制的末端級下它被調節(jié)到這個預定值上。由此不僅致動器電壓信號而且電流信號包含值得一提的、非常高頻的分量以及高比例的寄生的干擾分量，它們阻礙從致動器電壓中有意義地檢測出關閉時刻(盡管其在理論上一定是可能的)。

由DE102011075733A1已知一種用于運行噴射閥的方法，其中，關閉時刻的識別被改善，其方式是將干擾信號從被探測的信號中消除。

因此值得期望的是，給出一種可能性，當關閉時刻位于壓電致動器的放電過程的結束之前時也能夠實現(xiàn)壓電燃料噴射器的閥針的關閉時刻的可靠的確定。

本發(fā)明的公開

按照本發(fā)明建議一種具有權利要求1的特征的用于確定燃料噴射器的關閉時刻的方法。有利的設計方案是從屬權利要求以及下面的說明書的內容。

本發(fā)明的優(yōu)點

按照本發(fā)明的方法適合用于確定具有壓電致動器和閥針的燃料噴射器的關閉時刻。在此，為了關閉燃料噴射器的閥針，壓電致動器的放電被實施和在此表征壓電致動器的膨脹（伸展）的參量在壓電致動器處被探測。在放電結束之前，該放電被中斷一個時間間隔并且在此由表征壓電致動器的膨脹的參量的（變化）曲線在時間間隔期間確定關閉時刻。

以這種方式提供一種可能性，當關閉時刻位于放電過程的結束之前時也可靠地識別在具有壓電致動器的燃料噴射器中的閥針的關閉時刻，因為對被探測的參量的可能的干擾影響通過中斷壓電致動器的放電過程被避免或者至少在非常大的程度上被減小。

此外用于這種燃料噴射器的設計可能性被擴展，因為不必再注意，關閉時刻如此遠地位于放電過程的結束之后，即實現(xiàn)按照現(xiàn)有技術的可靠的識別。另一個優(yōu)點是，為了實施按照本發(fā)明的方法不需要附加的資源，尤其是在功率電子裝置中，例如在控制器中，通過該控制器燃料噴射器被控制，因為僅僅實施一種改變的控制特性。此外甚至可以通過控制的末端級回收比在按照現(xiàn)有技術的方法中更多的能量，由此部件的負載被減小。

最好為壓電致動器的電流，尤其是放電電流，在時間間隔期間預先設定一個恒定的值，尤其是零。如果致動器電流保持恒定，那么在電壓的梯度和致動器的膨脹速度之間存在一個在最大程度上線性的關系。在時間間隔期間具有零值的恒定的致動器電流可以以簡單的方式實現(xiàn)，因為這個狀態(tài)例如可以通過封鎖控制器末端級的全部功率電子開關來建立。

有利地，表征壓電致動器的膨脹的參量，其在壓電致動器處被探測，是電參量。

有利地，表征壓電致動器的膨脹的參量，其在壓電致動器處被探測，是電壓并且尤其地關閉時刻由在電壓的曲線中的特征性特征確定。膨脹速度的突然的改變因此反映電壓的梯度的快速的改變，即例如電壓時間曲線的快速的彎折。

有利的是，當在一個預先設定的持續(xù)時間之后和/或當表征壓電致動器的膨脹的參量達到一個閾值時，放電被中斷。以這種方式可以保證，放電不被過早地中斷，也就是說，當閥針還過寬地打開時，和由此被不必要地中斷。合適的持續(xù)時間和/或閾值在此情況下例如可以通過計算、模擬和/或試驗運行進行確定。

最好依據(jù)在燃料噴射器中施加的燃料壓力預先設定或改變閾值。這實現(xiàn)依據(jù)在燃料噴射器中施加的壓力對放電的尤其是在時間上更有針對性的中斷，因為關閉過程，尤其是它的速度取決于壓力。

有利地，在放電結束之前將放電中斷至少另一個時間間隔。由此放電過程整體上被多次地中斷，由此用于相應的中斷的各個時間間隔可以更短地中斷。

有利的是，燃料噴射器被設置用于將燃料從高壓蓄能器噴射到內燃機中。如已經在開頭解釋的，尤其是在具有高壓蓄能器，即所謂的共軌系統(tǒng)，的內燃機中，盡可能精確地識別關閉時刻和由此識別噴射結束是值得期待的。由此例如可以優(yōu)化內燃機的功率和減少有害物質的排放。

一種按照本發(fā)明的計算單元，例如機動車的控制器，尤其以編程技術的方式，被設置用于實施按照本發(fā)明的方法。

該方法以軟件的形式的實施也是有利的，因為這產生特別少的費用，尤其是當執(zhí)行的控制器還被用于另外的任務并且因此反正是存在的時候。用于提供計算機程序的合適的數(shù)據(jù)載體尤其是軟盤、硬盤、閃存、EEPROM，CD-ROM，DVD，等等。通過計算機網絡（互聯(lián)網，內聯(lián)網等等）下載程序也是可能的。

本發(fā)明的其它的優(yōu)點和設計方案由說明書和附圖得到。

顯然，上述的和以下還要解釋的特征不僅可以在相應給出的組合中使用，而且可以在其它的組合中或單獨地使用，而不偏離本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明借助于實施例在附圖中示意地示出并且在以下在參照附圖下進行詳細描述。

附圖簡述

圖1示意地示出可借助于按照本發(fā)明的方法在一個優(yōu)選的實施方式中運行的壓電燃料噴射器。

圖2示出按照現(xiàn)有技術的壓電燃料噴射器的放電過程。

圖3示出按照現(xiàn)有技術的壓電燃料噴射器的充電過程。

圖4示出按照一種按照本發(fā)明的方法在一個優(yōu)選的實施方式中的壓電燃料噴射器的放電過程。

本發(fā)明的實施方式

在圖1中示出由壓電燃料噴射器構成的燃料噴射器100的示意圖，如其由現(xiàn)有技術中已知的并且也在開頭提到的。壓電燃料噴射器100包括壓電致動器110，它由構造成控制器的計算單元200控制。為此控制器200具有相應的機構例如末端級（輸出級）。

壓電致動器110控制具有閥針130的閥元件120。在壓電致動器110和閥元件120之間的耦聯(lián)通過附圖標記215描述。該耦聯(lián)215在此情況下是直接地實施的，也就是說，沒有所謂的伺服閥。壓電致動器110和具有閥針130的閥元件120在此情況下是壓電燃料噴射器100的組成部分。如果通過控制器200電流I被供給到壓電致動器110中，那么電壓U建立起來并且壓電致動器110的長度被改變，也就是說壓電致動器110膨脹（伸展）。通過運動的壓電致動器110使閥針130也運動并且在此被打開。如果控制器200又變成閑置，也就是說，將電流I=0A施加到壓電致動器110中，那么壓電致動器110維持一個恒定的充電。只有在主動的供給負的電流，也就是說放電電流時，壓電致動器110才被放電和閥針130被關閉。

在圖2中示出一個曲線圖，其中，在單位為μs的時間t上示出在充電和放電過程中的壓電致動器的單位為V的電壓U和單位為A的電流I的曲線，如其由現(xiàn)有技術中已知的并且在開頭已經提到的。通過控制器末端級的時鐘脈沖控制，實施電流調節(jié)，由此產生電流曲線的鋸齒形形狀。

在示出的示例中，放電過程(負的電流I)在時間為約t=180μs處開始并且與充電過程(正的電流I)相接，該充電過程在此處不做解釋。對于充電過程參見圖3。

電流I，在此處是放電電流，具有平均-9A的值。電壓U從140V的值開始下降，而壓電致動器縮短，也就是說具有負的膨脹速度。在時刻t=260μs處壓電致動器通過在控制器中的末端級被短路，電流I在隨后具有大約-8.5A的恒定的值。在時刻t_s處，壓電致動器的膨脹速度突然地下降，這可以在電流I的曲線中的特征性特征M_s處看到，即電流曲線的一個拐點或者說突然改變的斜率。

在具有直接的閥針控制機構的壓電燃料噴射器100中，可以以這種方式確定閥針130的關閉時刻t_s，因為閥針130的關閉通過壓電致動器110的主動的放電被觸發(fā)和關閉時刻t_s因此跟隨放電過程。只要閥針130關閉，壓電致動器110也具有負的膨脹速度和流動一個負的電流I。如果閥針130達到閥座和在那里被制動，那么壓電致動器110的膨脹速度也下降到零和負的電流I崩潰。在電流I的曲線中的該顯著的特征M_s可以被檢測并且所屬的時刻可以被用作關閉時刻t_s的值。

但是在此要說明的是，如也已經在開頭提到的，這個方法僅僅當關閉時刻t_s位于放電過程結束之后才足夠好地起作用。

在圖3中示出一個曲線圖，其中，在單位為μs的時間t上示出在充電過程中的壓電致動器的單位為V的電壓U和單位為A的電流I的曲線，如其由現(xiàn)有技術中已知的并且在開頭已經解釋的。

壓電致動器通過大約9A的值的電流I，在此處是充電電流，在t=0μs處開始地被充電。在充電期間電流I平均地連續(xù)地減小。這個曲線在恒定的規(guī)定額定值下基于時鐘脈沖控制的末端級的恒定的斷開延遲時間產生。在斷開時的電流梯度越陡，在額定值上的過調量就越高。但是原則上也可以將電流額定值連續(xù)上升地或下降地預先設定。電壓U從0V開始上升，而壓電致動器膨脹。在時刻t=300μs處在控制器中的末端級被去激活，電流I因此達到恒定的0A的值和電壓U首先下降，因為壓電致動器110還在繼續(xù)膨脹。在時刻t₀壓電致動器的膨脹速度突然下降，這可以在電壓U的曲線中的特征性特征M₀處看見，即一個最小值。

以這種方式可以識別在具有直接的閥針控制機構的壓電燃料噴射器100中的升程止擋時刻t₀，因為閥針130的打開通過壓電致動器110的充電被觸發(fā)，升程止擋在接著充電過程之后達到和電流I在充電過程結束之后恒定地位于0A。在閥針130還打開期間，壓電致動器110也繼續(xù)膨脹和電壓U下降。一旦閥針130達到升程止擋，電壓的下降也結束和電壓U或者保持恒定或者甚至稍微升高，只要閥針130碰撞在升程止擋上，如在圖3中可以看見的。

在圖4中示出一個曲線圖，其中，在單位為μs的時間t上示出在按照本發(fā)明的方法的在一個優(yōu)選的實施方式中的放電過程中壓電致動器的單位為V的電壓U和單位為A的電流I的曲線。

放電過程也如由現(xiàn)有技術中已知的那樣開始。因此電流I和電壓U的曲線在放電過程開始時自t=20μs起對應于在圖2中的曲線，在那里自t=170μs起。但是一旦電壓U已經達到閾值U_m，電流I就被置于0A的值上。0A的值被維持一個時間間隔△t。備選地或附加地，也可以考慮一個預先設定的持續(xù)時間，它自放電過程的開始起過去，在該時間間隔之后放電過程被中斷。

閾值U_m或預先設定的持續(xù)時間在此可以如此地選擇，即放電過程幾乎完全地結束或閥針幾乎完全地被關閉。相應的值例如可以通過測試運行確定或也可以由數(shù)學模型或由模擬被計算出來。

在時間間隔△t期間因此壓電致動器110的運動在保持恒定的充電下僅僅對電壓U產生影響。首先壓電致動器110還在縮短，這可以在升高的電壓U上看出。但是一旦閥針130關閉壓電燃料噴射器，壓電致動器110的膨脹速度實際地突然下降。因此電壓U也改變它的曲線，它也下降或者至少不繼續(xù)升高。在電壓的曲線中的這個特征性特征M_s，即一個最大值，因此顯示了壓電燃料噴射器100的閥針130的關閉時刻t_s。

在時間間隔△t過去之后，壓電致動器110的放電過程被繼續(xù)和被結束。以這種方式現(xiàn)在即使閥針130的關閉時刻t_s在時間上位于放電過程的結束之前，該關閉時刻也可以被識別。