DE10331057B4 - Method and device for adjusting an idle stroke of a piezoelectric actuator - Google Patents

Method and device for adjusting an idle stroke of a piezoelectric actuator Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zum Einstellen eines Leerhubs eines piezoelektrischen Aktors, die aufweist:
– die von der Spannungsquelle (U1) mit Energie versorgt wird,
– einen ersten Schalter (S1), der zwischen der Spannungsquelle (U1) und einem dem piezoelektrischen Aktor (P1, P2) vorgeschalteten Serienschwingkreis (SK) angeordnet ist,
– einen zweiten Schalter (S2), der zwischen der Ansteuereinheit (AE) und dem Serienschwingkreis (SK) angeordnet ist,
– einen Auswahlschalter (S31), der einerseits mit dem dem Serienschwingkreis (SK) abgewandten Anschluss (–) des piezoelektrischen Aktors (P1, P2) und andererseits mit Masse (GND) verbunden ist, und
– einer Stromsenke (11), die parallel zu dem Auswahlschalter (S31, S32) angeordnet ist.Device for adjusting an idle stroke of a piezoelectric actuator, comprising:
- which is powered by the voltage source (U1),
A first switch (S1) which is arranged between the voltage source (U1) and a series resonant circuit (SK) connected upstream of the piezoelectric actuator (P1, P2),
A second switch (S2) which is arranged between the drive unit (AE) and the series resonant circuit (SK),
- A selector switch (S31), on the one hand with the series resonant circuit (SK) remote terminal (-) of the piezoelectric actuator (P1, P2) and on the other hand connected to ground (GND), and
- A current sink (11), which is arranged parallel to the selection switch (S31, S32).

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern eines piezoelektrischen Aktors, insbesondere eines piezoelektrischen Aktors zum Betreiben eines Hochdruckeinspritzventils einer Brennkraftmaschine.The The invention relates to a method and a device for driving a piezoelectric actuator, in particular a piezoelectric Actuator for operating a high-pressure injection valve of an internal combustion engine.

Piezoelektrische Elemente ändern beim Beaufschlagen mit einer Spannung schnell ihre Länge. Um größere Längenänderungen zu erreichen weisen piezoelektrische Aktoren eine Vielzahl gestapelt angeordneter piezoelektrischer Elemente auf. Die Länge und die Längenänderung des piezoelektrischen Aktors ist unter anderem von einer am piezoelektrischen Aktor angelegten Spannung abhängig. Es haben jedoch auch andere Parameter, wie beispielsweise die Umgebungstemperatur, die auf den piezoelektrischen Aktor wirkende äußere Kraft, Alterungserscheinungen oder Depolarisation, Einfluss auf die Längenänderung des Aktors.piezoelectric Change elements when applying a voltage quickly their length. Around larger changes in length To achieve piezoelectric actuators stack a variety arranged piezoelectric elements. The length and the change in length The piezoelectric actuator is inter alia of a piezoelectric Actuator voltage applied. However, there are also other parameters, such as the ambient temperature, acting on the piezoelectric actuator external force, aging phenomena or depolarization, influence on the change in length of the actuator.

Wird ein solcher Aktor beispielsweise zur Steuerung eines Hochdruckeinspritzventils einer Brennkraftmaschine eingesetzt, so ist eine präzise und reproduzierbare Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors aufgrund der kleinen Einspritzmengen von großer Bedeutung. Hier wird abhängig vom Kraftstoffdruck eine Kraft auf den piezoelektrischen Aktor ausgeübt, die wiederum Einfluss auf die Länge des Aktors hat.Becomes Such an actuator, for example, to control a high-pressure injection valve used in an internal combustion engine, so is a precise and reproducible control of the piezoelectric actuator due the small injection quantities of great importance. Here depends on Fuel pressure exerted a force on the piezoelectric actuator, the in turn affect the length of the actor.

Hier wird durch die unter Druck stehende einzuspritzende Flüssigkeit eine Kraft auf den Aktor ausgeübt, die wie bereits erwähnt Einfluss auf die Längenänderung des Aktors hat.Here is due to the pressurized liquid to be injected exerted a force on the actor, as already mentioned Influence on the change in length of the actor.

In 4 ist ein Hochdruckeinspritzventil einer Brennkraftmaschine schematisch dargestellt, das von einem piezoelektrischen Aktor P angesteuert wird. Die Arbeitskammer des Hoch druckeinspritzventils ist hier nicht dargestellt. Der piezoelektrische Aktor P weist zwei Anschlüsse A auf und ist von einem Gehäuse G umgeben.In 4 is a high-pressure injection valve of an internal combustion engine shown schematically, which is driven by a piezoelectric actuator P. The working chamber of the high pressure injection valve is not shown here. The piezoelectric actuator P has two terminals A and is surrounded by a housing G.

Wird eine positive Spannung an den Anschlüssen A des piezoelektrischen Aktors P angelegt, so verlängert sich der Aktor P in Richtung der Vorzugspolarisierung der piezoelektrischen Keramik (vergleiche Pfeil VR in 4). Das Hochdruckeinspritzventil weist einen Spalt d, den sogenannten Leerhub, auf, der als Sicherheitsabstand für Längenänderungen des piezoelektrischen Aktors P dient. Dieser Leerhub d weist typischerweise ein Maß zwischen 3 und 5 μm auf. Das dargestellte Hochdruckventil weist einen Niederdruckbereich L und einen Hochdruckbereich H auf, die durch eine Membran M getrennt sind.If a positive voltage is applied to the terminals A of the piezoelectric actuator P, then the actuator P is extended in the direction of preferential polarization of the piezoelectric ceramic (see arrow VR in FIG 4 ). The high-pressure injection valve has a gap d, the so-called idle stroke, which serves as a safety margin for changes in length of the piezoelectric actuator P. This idle stroke d typically has a dimension between 3 and 5 microns. The illustrated high-pressure valve has a low-pressure region L and a high-pressure region H, which are separated by a membrane M.

Ändert sich während des Betriebs des piezoelektrischen Aktors dieser Leerhub d, so ändert sich auch die durch Ansteuerung des Aktors P eingespritzte Flüssigkeitsmenge. Diese Flüssigkeitsmenge lässt sich aus der Öffnungszeit des Ventils und dem Flüssigkeitsdruck im Hochdruckbereich H berechnen. Bei einem verkleinerten Leerhub d verlängert sich die Öffnungszeit des Ventils, da der piezoelektrische Aktor P früher als bei dem Sollleerhub auf den Ventilsitz V auftrifft. Dadurch wird die eingespritzte Flüssigkeitsmenge vergrößert.Changes while the operation of the piezoelectric actuator of this Leerhub d, so also changes the injected by activation of the actuator P amount of liquid. This amount of fluid can be from the opening time of the valve and the fluid pressure calculate at high pressure. At a reduced idle stroke d lengthens The opening hours of the valve, since the piezoelectric actuator P earlier than the Sollleerhub impinges on the valve seat V. This will increase the amount of fluid injected increased.

Aus der Patenschrift DE 199 05 340 C2 ist ein Verfahren und eine Anordnung zur Voreinstellung und dynamischen Nachführung piezoelektrischer Aktoren bekannt. Hier wird der gepulsten Ansteuerspannung ein Gleichspannungssignal überlagert. Dieses Gleichspannungssignal bewirkt eine Längenänderung des piezoelektrischen Aktors. Auf diese Weise können temperaturbedingte Längenänderungen kompensiert werden.From the patent DE 199 05 340 C2 a method and an arrangement for presetting and dynamic tracking piezoelectric actuators is known. Here, the pulsed drive voltage is superimposed on a DC voltage signal. This DC signal causes a change in length of the piezoelectric actuator. In this way, temperature-related changes in length can be compensated.

Da jedoch das Gleichspannungssignal der gepulsten Ansteuerspannung überlagert wird, kann es zu Ungenauigkeiten in Bezug auf die eingespritzte Flüssigkeitsmenge kommen.There however, superimposed on the DC voltage signal of the pulsed drive voltage There may be inaccuracies in the amount of fluid injected come.

Durch eine Erhöhung der auf den piezoelektrischen Aktor wirkenden Kraft kommt es zu einer Vergrößerung des Leerhubs. Diese Krafterhöhung wird bei Common-Rail-Systemen hauptsächlich durch den Anstieg des Drucks im Kraftstoffvorratsbehälter (Rail) und bei Pumpe-Düse-Systemen vorwiegend durch Druckschwingungen im Kraftstoff Zu- und Rücklauf ausgelöst. Es ist ein Verfahren zum Ansteuern eines piezoelektrischen Aktors bekannt, bei dem ein Parameter als Maß für den aktuellen Leerhub des piezoelektrischen Aktors bestimmt wird und bei der Ansteuerung die Ansteuerspannung so gewählt wird, dass sie im Sinne eines Ausgleichs einer Änderung des Leerhubs von der Größe des Leerhubs abhängt.By an increase the force acting on the piezoelectric actuator occurs an enlargement of the Idle stroke. This power increase will in common rail systems mainly by the increase in pressure in the fuel tank (rail) and in pump-nozzle systems mainly triggered by pressure oscillations in the fuel supply and return. It is a method for driving a piezoelectric actuator is known where a parameter is a measure of the current Leerhub the piezoelectric actuator is determined and when driving the drive voltage selected is that it is in the sense of compensating for a change in the idle stroke of the Size of the idle stroke depends.

Weiter ist ein Verfahren zum Ansteuern eines kapazitiven Stellglieds bekannt ( DE 100 12 607 C2 ) bei dem die Ansteuerenergie in Abhängigkeit von einem Leerhub variiert wird.Furthermore, a method for driving a capacitive actuator is known (US Pat. DE 100 12 607 C2 ) in which the drive energy is varied as a function of an idle stroke.

Es ist eine Ansteuerschaltung ( DE 199 31 235 C2 , DE 197 09 717 C1 ) bekannt, die eine Reihenschaltung aus einem Umladekondensator und einer Umladespule zum Auf- oder Entladen des piezoelektrischen Aktors aufweist.It is a drive circuit ( DE 199 31 235 C2 . DE 197 09 717 C1 ), which has a series connection of a recharging capacitor and a recharging coil for charging or discharging the piezoelectric actuator.

Des Weiteren sind Vorrichtungen ( DE 196 44 521 A1 , DE 101 02 286 A1 ) bekannt, die Stromsenken zum Entladen eines Piezoelements aufweisen.Furthermore, devices ( DE 196 44 521 A1 . DE 101 02 286 A1 ), the current sinks for discharging a piezoelectric element have.

Auch ist eine Vorrichtung zum Laden und Entladen eines Piezoelements bekannt ( DE 197 33 560 A1 ), bei der das Piezoelement durch einen vorgegebenen mittleren Lade- bzw. Entladestrom auf eine vorgegebene Spannung gebracht wird.A device for charging and discharging a piezoelectric element is also known (US Pat. DE 197 33 560 A1 ), in which the piezoelectric element is brought to a predetermined voltage by a predetermined mean charging or discharging current.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen eines Leerhubs eines piezo elektrischen Aktors zu schaffen, bei denen etwaige Änderungen des Leerhubs schon vor dem eigentlichen Ladevorgang des Aktors kompensiert werden.The The object of the invention is a method and a device for adjusting a Leerhubs a piezoelectric actuator to create any changes the Leerhubs already compensated before the actual charging of the actuator become.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 und durch eine Anordnung mit den in Patenanspruch 8 angegebenen Merkmalen gelöst.These The object is achieved by a Method with the in claim 1 and by an arrangement with solved specified in claim 8 features.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung lösen die Aufgabe dadurch, dass vor der eigentlichen Einspritzung eine Abweichung des Leerhubs von einem Sollleerhub ermittelt wird. Anschließend wird der piezoelektrische Aktor für eine von der Abweichung des tatsächlichen Leerhubs vom Sollleerhub abhängigen Zeit mit einem konstanten Strom angesteuert. Der Leerhub entspricht nun dem Sollleerhub und der piezoelektrische Aktor wird erst jetzt entsprechend der gewünschten Auslenkung angesteuert. Die Auslenkung des piezoelektrischen Aktors erfolgt so mit einer geringen Toleranz und einer hohen Reproduzierbarkeit.The inventive method and the device according to the invention solve the Task in that before the actual injection a deviation of the idle stroke is determined by a Sollleerhub. Subsequently, will the piezoelectric actuator for one of the deviation of the actual idle stroke dependent on the target empty stroke Time controlled by a constant current. The idle stroke corresponds now the Sollleerhub and the piezoelectric actuator is only now according to the desired Deflection controlled. The deflection of the piezoelectric actuator This is done with a low tolerance and a high reproducibility.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.preferred embodiments The invention are set forth in the subclaims.

Vorzugsweise wird der Leerhub anhand der Temperatur des piezoelektrischen Aktors und/oder der auf den piezoelektrischen Aktor wirkenden Kraft ermittelt.Preferably the idle stroke is based on the temperature of the piezoelectric actuator and / or determines the force acting on the piezoelectric actuator force.

Wird der piezoelektrische Aktor beispielsweise zur Steuerung eines Injektors eingesetzt, so kann auch der Druck einer einzuspritzenden Flüssigkeit oder einer Förderrate Aufschluss über den aktuellen Leerhub geben.Becomes the piezoelectric actuator, for example, to control an injector used, so can the pressure of a liquid to be injected or a funding rate Information about give the current idle stroke.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der piezoelektrische Aktor zum Ansteuern eines Steuerventils für eine Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine verwendet, hier kann zusätzlich die Drehzahl der Brennkraftmaschine Einfluss auf die Steuerung des Leerhubs haben.In a further preferred embodiment is the piezoelectric actuator for driving a control valve for one Injection system of an internal combustion engine used, here can additionally the Speed of the internal combustion engine influences the control of the idle stroke to have.

Diese vorgenannten Parameter können auf einfache Weise ohne zusätzliche Sensoren ermittelt werden und ermöglichen somit eine einfache Einstellung eines präzisen Leerhubs.These aforementioned parameters can in a simple way without additional Sensors are detected and thus allow easy Setting a precise Idle stroke.

Werden mehrere piezoelektrische Aktoren in einer ähnlichen Umgebung eingesetzt, so kann die Leerhubeinstellung aufgrund des bei einem oder bei mehreren Aktoren ermittelten Parameters für alle Aktoren gleich erfolgen. So kann eine schnelle und einfache Leerhubeinstellung bei mehreren Aktoren vorgenommen werden.Become several piezoelectric actuators are used in a similar environment, Thus, the Leerhubeinstellung due to the one or more Actuators determined parameter for all actuators are the same. So can be a quick and easy Leerhubeinstellung be made with multiple actuators.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung wird im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:One embodiment the method according to the invention and the device will be described below with reference to the schematic drawings explained in more detail. It demonstrate:

1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 a block diagram of an embodiment of a device according to the invention,

2 eine schematische Darstellung einer Stromsenke für die Vorrichtung gemäß 1, 2 a schematic representation of a current sink for the device according to 1 .

3 ein Ablaufdiagramm, das die Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergibt, und 3 a flowchart showing the steps of an embodiment of a method according to the invention, and

4 ein bekanntes Hochdruckeinspritzventil einer Brennkraftmaschine, das einen piezoelektrischen Aktor aufweist. 4 a known high-pressure injection valve of an internal combustion engine having a piezoelectric actuator.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zum Ansteuern piezoelektrischer Aktoren P. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei piezoelektrische Aktoren P1 und P2 dargestellt. Die Aktoren weisen einen negativen (–) und einen positiven Spannungsanschluss (+) auf. Der negative Anschluss (–) der Aktoren P1, P2 ist jeweils über einen Auswahlschalter S31 beziehungsweise S32 mit Masse (GND) verbunden. Der positive Anschluss (+) der piezoelektrischen Aktoren P1 und P2 ist über einen Serienschwingkreis SK und einen ersten Schalter S1 mit einer Spannungsquelle U1 und einer Ansteuereinheit AE verbunden. Diese Spannungsquelle U1 ist hier eine Fahrzeugbatterie eines Kraftfahrzeugs und weist eine Nennspannung von 12 Volt auf. 1 shows an embodiment of a circuit arrangement for driving piezoelectric actuators P. In the illustrated embodiment, two piezoelectric actuators P1 and P2 are shown. The actuators have a negative (-) and a positive voltage connection (+). The negative terminal (-) of the actuators P1, P2 is in each case connected via a selection switch S31 or S32 to ground (GND). The positive terminal (+) of the piezoelectric actuators P1 and P2 is connected via a series resonant circuit SK and a first switch S1 to a voltage source U1 and a drive unit AE. This voltage source U1 is here a vehicle battery of a motor vehicle and has a nominal voltage of 12 volts.

Der positive Anschluss (+) der Aktoren P1 und P2 ist ebenfalls über den Serienschwingkreis und einen zweiten Schalter S2 mit der Ansteuereinheit AE elektrisch verbunden. Diese Ansteuereinheit AE wird ebenfalls von der Spannungsquelle U1 mit Energie versorgt. Die Ansteuereinheit AE ist weiter mit Masse verbunden.Of the positive connection (+) of the actuators P1 and P2 is also above the Series resonant circuit and a second switch S2 with the drive unit AE electrically connected. This drive unit AE is also powered by the voltage source U1. The drive unit AE is still connected to mass.

Des Weiteren weist die Vorrichtung eine – parallel zu den Auswahlschaltern S31 und 532 angeordnete – Stromsenke 11 mit einem Steuereingang st auf, die zum einen mit den negativen Anschlüssen (–) der Aktoren P1 und P2 und zum anderen mit Masse verbunden ist.Furthermore, the device has a current sink arranged parallel to the selection switches S31 and S32 11 with a control input st, which is connected on the one hand to the negative terminals (-) of the actuators P1 and P2 and the other to ground.

Eine Steuereinheit ST stellt in Abhängigkeit von mehreren Parametern das Steuersignal zum Steuern des Steuereingangs st der Stromsenke und/oder des Schalters S1 zur Verfügung. Zum Erzeugen des Steuersignals weist die Steuereinheit ST mehrere Eingänge auf, hier einen Temperatursignaleingang T, einen Drehzahlsignaleingang n und einen Drucksignaleingang pRail, deren Eingangssignale zum Erzeugen des Steuersignals st herangezogen werden.A control unit ST provides the control signal for controlling the control input st of the current sink and / or the switch S1 as a function of a plurality of parameters. To generate the control signal, the control unit ST on several inputs, here a temperature signal input T, a speed signal input n and a pressure signal input rail , whose input signals are used to generate the control signal st.

Als Temperatur T kann die Temperatur eines oder mehrerer piezoelektrischer Aktoren P1, P2 oder eine Temperatur oder ein Parameter, der oder die Aufschluss über die Temperatur der piezoelektrischen Aktoren P1, P2 geben, beispielsweise die Kraftstofftemperatur oder die Kapazität des Aktors P, verwendet werden. Der Druckwert pRail kann von einem Druckssensor geliefert werden, wie er beispielsweise im Hochdruckvorratsbehälter (Rail) der Brennkraftmaschine schon vorhanden ist. Hier kann auch ein Drucksignal, das vom piezoelektrischen Aktor selbst aufgenommen wird Anwendung finden.The temperature T can be the temperature of one or more piezoelectric actuators P1, P2 or a temperature or a parameter which provide information about the temperature of the piezoelectric actuators P1, P2, for example the fuel temperature or the capacity of the actuator P. The pressure value p Rail can be supplied by a pressure sensor, as it already exists, for example, in the high-pressure reservoir (rail) of the internal combustion engine. Here, a pressure signal that is recorded by the piezoelectric actuator itself can be used.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Stromsenke (Konstantstromquelle) 11. Die negativen Anschlüsse der piezoelektrischen Aktoren P1, P2 sind über jeweils eine Diode D1 beziehungsweise D2 mit dem Kollektor eines Transistors T1 verbunden. Hierbei sind die Dioden D1, D2 so angeordnet, dass ihre Durchlassrichtung in Richtung des Kollektors des Transistors T1 zeigt. 2 shows an embodiment of a current sink (constant current source) 11 , The negative terminals of the piezoelectric actuators P1, P2 are connected via a respective diode D1 or D2 to the collector of a transistor T1. In this case, the diodes D1, D2 are arranged such that their forward direction points in the direction of the collector of the transistor T1.

Die Basis des Transistors T1 ist über einen Widerstand R1 mit dem Steuereingang st verbunden. Der Emitter des Transistors t1 ist über einen Emitterwiderstand R2 mit Masse verbunden.The Base of the transistor T1 is over a resistor R1 connected to the control input st. The emitter of the transistor t1 is over an emitter resistor R2 connected to ground.

Der durch den Emitterwiderstand R2 fließende Strom IE ist, soweit man die Stromsenke als ideal ansieht, unabhängig von der Spannung, die an der Stromsenke – hier an der Basis des Transistors T1 – anliegt.The current flowing through the emitter resistor R2 current I E is, as far as the current sink is considered to be ideal, regardless of the voltage applied to the current sink - here at the base of the transistor T1.

Es können hier jedoch auch andere Konstantstromquellen zum Einsatz kommen.It can Here, however, other constant current sources are used.

Gemäß dem in 3 dargestellten Ablaufdiagramm wird nach dem Start des erfindungsgemäßen Verfahrens (Schritt 301) im Schritt 302 der Leerhub d ermittelt. Hierzu werden von der Steuereinheit ST die Parameter Temperatur T, Drehzahl n und/oder Druck pRail aufgenommen und abhängig von diesen Parametern der aktuelle Leerhub d ermittelt. Im folgenden Schritt 303 wird überprüft, ob der aktuelle Leerhub d in einem Toleranzbereich zwischen einem minimal zulässigen Leerhub dmin und einem maximal zulässigen Leerhub dmax liegt. Ist dies der Fall, so wird direkt zu Schritt 305 verzweigt und der Aktor P von der Ansteuereinheit AE über den dann geschlossenen Schalter S2 und den Serienschwingkreis SK geladen.According to the in 3 illustrated flowchart is after the start of the method according to the invention (step 301 ) in step 302 the idle stroke d determined. For this purpose, the parameters T, speed n and / or pressure p Rail are recorded by the control unit ST and, depending on these parameters, the current idle stroke d is determined. In the following step 303 it is checked whether the current idle stroke d is within a tolerance range between a minimum allowable idle stroke d min and a maximum allowable idle stroke d max . If this is the case, go directly to step 305 branched and the actuator P loaded from the drive unit AE via the then closed switch S2 and the series resonant circuit SK.

Andernfalls wird in Schritt 304 der Leerhub d auf einen vorgegebenen Sollleerhub dsoll, der im Toleranzbereich zwischen dmin und dmax liegt, eingestellt. Hierzu wird der Schalter S1 geschlossen und über den Serienschwingkreis SK der Aktor P mit der Spannung der Spannungsquelle U1 beaufschlagt. Hierbei fließt der Strom IR2 solange das Steuersignal der Steuereinheit ST am Steuereingang st anliegt und so der Transistor T1 leitend geschaltet ist. Auf diese Weise kann die Ladungsmenge, die auf den oder die piezoelektrischen Aktoren P1, P2 aufgebracht wird, entsprechend der Differenz zwischen dem aktuellen Leerhub d und dem Sollleerhub dSoll aufgebracht werden.Otherwise, in step 304 the idle stroke d at a predetermined Sollleerhub d to which is within the tolerance range between d min and d max, is set. For this purpose, the switch S1 is closed and applied via the series resonant circuit SK of the actuator P with the voltage of the voltage source U1. In this case, the current I R2 flows as long as the control signal of the control unit ST is applied to the control input st and so the transistor T1 is turned on. In this way, the amount of charge applied to the one or more piezoelectric actuators P1, P2 can be applied in accordance with the difference between the actual idle stroke d and the target idle stroke d desired .

Die Schalter S1 und S2 werden hier von einer nicht dargestellten Steuereinheit angesteuert.The Switches S1 and S2 are here by a control unit, not shown driven.

Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel werden die piezoelektrischen Aktoren P1 und P2 mit den gleichen elektrischen Ladungen geladen. Falls es jedoch nötig sein sollte, eine Leerhubeinstellung für jeden Aktor P1, P2 getrennt vorzunehmen, so ist dies beispielsweise auch einfach durch Einbau weiterer Schaltelemente in der Verbindung zwischen dem nega iven Anschluss der Aktoren P1, P2 und der Stromsenke 11 möglich.In the exemplary embodiment illustrated here, the piezoelectric actuators P1 and P2 are charged with the same electrical charges. However, if it should be necessary to make a Leerhubeinstellung for each actuator P1, P2 separately, this is, for example, simply by installing further switching elements in the connection between the nega iven connection of the actuators P1, P2 and the current sink 11 possible.

Im nächsten Schritt (Schritt 305) wird nun der durch Schließen einer der Auswahlschalter S31 oder S32 ausgewählte Aktor P1 oder P2 von der Ansteuereinheit AE über den dann geschlossenen Schalter S2 geladen.In the next step (step 305 ), the actuator P1 or P2 selected by closing one of the selector switches S31 or S32 is then charged by the drive unit AE via the then closed switch S2.

Wird der Aktor P1, P2 zum Ansteuern eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine verwendet, so ist nun sicher gestellt, dass beim Öffnen des Ventils nur eine geringe Toleranz und eine sehr hohe Reproduzierbarkeit der Einspritzmenge erreicht werden kann. Im folgenden Schritt 306 wird der Aktor ebenfalls über die Ansteuereinheit AE und den geschlossenen Schalter S2 wieder entladen und im Schritt 307 das erfindungsgemäße Verfahren beendet.If the actuator P1, P2 used to control an injection valve of an internal combustion engine, it is now ensured that only a small tolerance and a very high reproducibility of the injection quantity can be achieved when opening the valve. In the following step 306 The actuator is also discharged via the drive unit AE and the closed switch S2 again and in step 307 the process according to the invention ends.

Bei einem darauffolgenden weiteren Ansteuervorgang beginnt das Verfahren wieder bei Schritt 301.In a subsequent further control process, the process begins again at step 301 ,

Die Dioden D1 und D2 in der Stromsenke 11 dienen hier zum Entkoppeln der einzelnen piezoelektrischen Aktoren P während der eigentlichen Ladephase (Schritt 306).The diodes D1 and D2 in the current sink 11 serve here for decoupling of the individual piezoelectric actuators P during the actual charging phase (step 306 ).

Da der Strom durch die Stromsenke 11 konstant gehalten wird kann die auf einen Aktor P1, P2 aufgebrachte Ladung Q einfach durch die Zeit bestimmt werden, die der Schalter S1 geschlossen ist und die Stromsenke durch das Steuereingang st anliegende Steuersignal angesteuert wird.As the current through the current sink 11 kept constant, the charge Q applied to an actuator P1, P2 can be simply by time be true that the switch S1 is closed and the current sink is driven by the control input st applied control signal.

Claims (9)

Vorrichtung zum Einstellen eines Leerhubs eines piezoelektrischen Aktors, die aufweist: – die von der Spannungsquelle (U1) mit Energie versorgt wird, – einen ersten Schalter (S1), der zwischen der Spannungsquelle (U1) und einem dem piezoelektrischen Aktor (P1, P2) vorgeschalteten Serienschwingkreis (SK) angeordnet ist, – einen zweiten Schalter (S2), der zwischen der Ansteuereinheit (AE) und dem Serienschwingkreis (SK) angeordnet ist, – einen Auswahlschalter (S31), der einerseits mit dem dem Serienschwingkreis (SK) abgewandten Anschluss (–) des piezoelektrischen Aktors (P1, P2) und andererseits mit Masse (GND) verbunden ist, und – einer Stromsenke (11), die parallel zu dem Auswahlschalter (S31, S32) angeordnet ist.Device for adjusting an idle stroke of a piezoelectric actuator, comprising: - which is supplied with power from the voltage source (U1), - a first switch (S1) connected between the voltage source (U1) and a piezoelectric actuator (P1, P2) a second switch (S2), which is arranged between the drive unit (AE) and the series resonant circuit (SK), - a selector switch (S31), on the one hand with the the series resonant circuit (SK) facing away from the terminal (-) of the piezoelectric actuator (P1, P2) and on the other hand connected to ground (GND), and - a current sink ( 11 ) arranged in parallel with the selector switch (S31, S32). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsenke (11) einen Transistor (T1) aufweist, dessen Basis mit einem Steuereingang (st) verbunden ist, wobei der Steuereingang (st) gemeinsam mit dem Schalter (S1) angesteuert wird, wodurch der piezoelektrische Aktor (P1, P2) für eine vorbestimmte Zeit (t) mit einem konstanten Strom (IR2) geladen wird.Apparatus according to claim 1, characterized in that the current sink ( 11 ) has a transistor (T1) whose base is connected to a control input (st), wherein the control input (st) together with the switch (S1) is driven, whereby the piezoelectric actuator (P1, P2) for a predetermined time (t ) is charged with a constant current (I R2 ). Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung gemäß einer der Ansprüche 1 oder 2, das die folgenden Schritte aufweist: – Ermitteln zumindest eines Parameters, der direkt oder indirekt vom Leerhub (d) des piezoelektrischen Aktors (P) abhängig ist, – Vergleichen des ermittelten Wertes für den Leerhub (d) mit einem maximal zugelassenen Toleranzwert (dmax), – Laden des piezoelektrischen Aktors (P) mit einer vorbestimmten Ladung (Q), so dass der Leerhub (d) des piezoelektrischen Aktors (P1, P2) beim Beginn der eigentlichen Ansteuerung einem vorgegebenen Leerhub (dsoll) entspricht, wobei der piezoelektrische Aktor (P) für eine vorbestimmte Zeit (t) durch Schließen eines ersten Schalters (S1) mit einem Strom (IE) mit vorbestimmter Stromstärke geladen wird, und – Schließen eines zweiten Schalters (S2) zum laden des Aktors (P) über eine Ansteuereinheit (AE) und einen Serienschwingkreis (SK).Method for operating a device according to one of claims 1 or 2, comprising the following steps: determining at least one parameter that is directly or indirectly dependent on the idle stroke (d) of the piezoelectric actuator (P), - comparing the determined value for the Idle stroke (d) with a maximum permissible tolerance value (d max ), - loading the piezoelectric actuator (P) with a predetermined charge (Q), so that the idle stroke (d) of the piezoelectric actuator (P1, P2) at the beginning of the actual control a predetermined Leerhub (d soll ) corresponds, wherein the piezoelectric actuator (P) for a predetermined time (t) by closing a first switch (S1) with a current (I E ) is loaded with a predetermined current, and - closing a second switch (S2) for charging the actuator (P) via a drive unit (AE) and a series resonant circuit (SK). Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladezeit (t) abhängig von der Temperatur (T) des piezoelektrischen Aktors (P1, P2) ermittelt wird.Method according to claim 3, characterized in that the charging time (t) depends on the temperature (T) of the piezoelectric actuator (P1, P2) determined becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladung (Q) mit der der piezoelektrischen Aktor (P1, P2) geladen wird als Funktion einer auf den piezoelektrischen Aktor wirkenden Kraft ermittelt wird.Method according to one of claims 3 or 4, characterized that the charge (Q) coincides with that of the piezoelectric actuator (P1, P2) is charged as a function of acting on the piezoelectric actuator Force is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Aktor (P) zum Ansteuern eines Einspritzventils verwendet wird und die Ladung (Q) zum Einstellen des Leerhubs als Funktion eines Drucks (prail) und/oder einer Förderrate bestimmt wird.Method according to one of claims 3 to 5, characterized in that the piezoelectric actuator (P) is used for driving an injection valve and the charge (Q) for adjusting the idle stroke as a function of a pressure (p rail ) and / or a delivery rate is determined , Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Aktor (P1, P2) zum Ansteuern eines Einspritzventils einer Brennkraftma schine verwendet wird und zum Bestimmen der Ladung (Q) mit der der piezoelektrische Aktor (P1, P2) geladen wird, die Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine herangezogen wird.Method according to one of claims 3 to 6, characterized that the piezoelectric actuator (P1, P2) for driving an injection valve of a Internal combustion engine is used and to determine the charge (Q) with which the piezoelectric actuator (P1, P2) is charged, the speed (n) the internal combustion engine is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einstellen des Leerhubs (d) der Ladevorgang durch eine von der Spannungsquelle (U1) versorgte Ansteuervorrichtung durch Schließen eines Auswahlschalters (S31 oder S32) und eines Ladeschalters (S2) durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized that after setting the idle stroke (d) the charging by a powered by the voltage source (U1) drive device by closing a selector switch (S31 or S32) and a charging switch (S2) carried out becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere piezoelektrische Aktoren (P1, P2) mit der gleichen elektrischen Ladung (Q) zum Einstellen des Leerhubs (d) geladen werden.Method according to one of claims 1 to 8, characterized that several piezoelectric actuators (P1, P2) with the same electric charge (Q) are charged to set the idle stroke (d).
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