本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機的噴射裝置以及一種用于確定壓電致動器與用于在內(nèi)燃機中噴射燃料的噴射器的能夠通過所述壓電致動器來運動的閥活塞之間的空行程或者用于確定通過所述空行程引起的延時的方法。

背景技術：
熟知的用于內(nèi)燃機的噴射裝置包括一個具有用于控制燃料流量的閥活塞和用于使所述閥活塞運動的壓電致動器的噴射器以及一個用于對所述壓電致動器進行操控的控制單元。在此，所述控制單元在程序技術方面設置用于向所述壓電致動器加載電脈沖并且由此在通過所述電壓致動器施加到所述閥活塞上的力大于反作用力時引起所述閥活塞的運動。對于所述內(nèi)燃機的無故障的運行來說，需要時間精確地控制噴射時刻和噴射持續(xù)時間，所述噴射時刻和噴射持續(xù)時間通過所述閥活塞的運動來調(diào)節(jié)。尤其壓電致動器與閥活塞之間的所謂的空行程阻礙了所述時間精確的控制。所述空行程被定義為一段路程，所述壓電致動器在其能夠使所述閥活塞運動之前必須以該路程為振幅來運動或者伸展。因此，所述空行程在對于所述壓電致動器的操控與所述閥活塞的運動之間引起延時。在當前的文獻中，空行程這個概念在此不僅可以表示與所述空行程相對應的長度，而且也可以表示其它的參量，所述其它的參量在單詞的狹隘的意義上適合用作用于這個空行程-也就是說用于所提到的長度的尺寸，比如電脈沖的電荷量或者能量，所述電荷量或者能量讓所述壓電致動器克服所述空行程。但是，由于機械的公差、溫度波動、燃料的磨合特性(Einlaufverhalten)以及磨損，所述空行程的準確的大小通常并不知道并且除此以外經(jīng)受變化。為了盡管如此也可以保證內(nèi)燃機的無故障的運行，因此需要確定所述空行程或者通過所述空行程引起的延時并且在操控所述壓電致動器時對其加以考慮。在一種熟知的用于確定所述空行程的方法中，向所述壓電致動器加載具有不同的脈沖能量的電脈沖。額外地在所述脈沖中的每個脈沖之前及之后借助于壓力計來測定高壓儲存器(油軌)中的流體靜力的壓力，所述噴射裝置向所述高壓儲存器供給燃料。如果在此所述脈沖之一的脈沖能量如此之大，使得所述壓電致動器克服所述空行程和反作用力，那么所述壓電致動器就使所述閥活塞運動并且在油軌中引起壓力突降。對于相應的脈沖能量來說開始這種壓力突降，知道所述相應的脈沖能量就能夠在所述內(nèi)燃機的運行過程中對對于所述壓電致動器的操控進行調(diào)整。這種方法的缺點在于，不能在轉速、軌壓或者每秒噴射過程的次數(shù)為任意的數(shù)值時實施所述方法。此外，如果通過同一個油軌來向多個噴射器供給燃料，那么有時候所述油軌中的壓力突降不能明確地追溯到單個的噴射器。在另一種熟知的按DE102009018289所述的用于確定空行程的方法中，同樣向所述壓電致動器加載具有不同的脈沖能量的電脈沖。在加載過程結束之后并且在所定義的等候時間之后確定加載在所述壓電致動器上的電壓，所述電壓的差與向所述壓電致動器施加的力的變化相關聯(lián)。如果所述脈沖能量足夠大，用于使所述閥活塞運動并且由此在所述油軌中引起壓力突降并且隨著所述壓力突降而出現(xiàn)通過所述閥活塞施加到所述壓電致動器上的力的變化，那么這種變化就能夠通過所述壓電致動器上的電壓來探測到。對于相應的脈沖能量來說開始所述力的變化，這里知道所述相應的脈沖能量就能夠在所述內(nèi)燃機的運行過程中對對于所述壓電致動器的操控進行調(diào)整。這種方法的缺點在于，該方法不能用在所謂的壓力平衡的閥的閥活塞上，對于所述壓力平衡的閥來說通過所述閥活塞施加到所述壓電致動器上的力不取決于所述軌壓。但是，剛好這樣的閥在運行中尤其成本低廉，因為所述用于使這些閥運動的壓電致動器需要的力更少并且由此可以設計得更小。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的技術任務由此在于，如此設置用于內(nèi)燃機的噴射裝置的控制單元，由而能夠盡可能精確地確定壓電致動器與能夠用所述壓電致動器來運動的閥活塞之間的空行程或者通過所述空行程引起的延時并且更確切地說盡可能在不取決于運行狀態(tài)并且不取決于所述噴射裝置的特殊的結構形式的情況下來做到這一點。所述任務同樣包括提出一種方法，用該方法可以實施所述確定過程。該任務通過一種按本發(fā)明的噴射裝置以及一種按本發(fā)明的方法得到解決。本發(fā)明的有利的實施方式在下文中找到。按照本發(fā)明，提出一種用于內(nèi)燃機的噴射裝置，該噴射裝置包括一個具有用于對燃料流量進行控制的閥活塞并且具有用于使所述閥活塞運動的壓電致動器的噴射器以及一個用于對所述壓電致動器進行操控的控制單元，其中所述控制單元在程序技術方面設置用于向所述壓電致動器加載多個具有不同的脈沖能量的電脈沖并且確定所述壓電致動器與所述閥活塞之間的空行程或者通過所述空行程引起的延時，其中此外所述控制單元在程序技術方面設置用于，-如此選擇所述脈沖能量，使得所述壓電致動器的通過所述脈沖中的至少一個脈沖引起的運動的最大偏移小于所述空行程，而所述壓電致動器的通過所述脈沖中的至少一個其他的脈沖引起的運動的最大的偏移則大于并且更確切地說優(yōu)選僅僅細微地大于所述空行程，-在所述脈沖中的每個脈沖之后在通過相應的脈沖引起的運動期間檢測加載在所述壓電致動器上的電壓信號的頻譜，并且-由所述頻譜求得所述空行程或者所述延時。同樣提出一種用于確定壓電致動器與用于在內(nèi)燃機中噴射燃料的噴射器的能夠通過所述壓電致動器來運動的閥活塞之間的空行程或者用于確定通過所述空行程引起的延時的方法，其中向所述壓電致動器加載多個具有不同的脈沖能量的電脈沖，其特征在于以下步驟：-如此選擇所述脈沖能量，由而使得所述脈沖中的至少一個脈沖使所述壓電致動器偏移得小于所述空行程，而所述脈沖中的至少一個其他的脈沖則使所述壓電致動器偏移得大于、優(yōu)選僅稍微大于所述空行程，-在所述脈沖中的每個脈沖之后在所述壓電致動器的通過所述相應的脈沖引起的運動期間檢測加載在所述壓電致動器上的電壓信號的頻譜，并且-由所述頻譜求得所述空行程或者所述延時。在此所述控制單元典型地設置用于通過將電壓加載在所述壓電致動器上的方式來向所述壓電致動器加載電脈沖。所述壓電致動器的操控時間而后是時間間隔，在該時間間隔之內(nèi)所述電壓不等于零或者超過特定的閾值。加載時間是所述操控時間的第一區(qū)段，在該第一區(qū)段之內(nèi)加載電流流向所述壓電致動器，使得所述壓電致動器獲得長度變化。如果不再有電流流向所述壓電致動器，則所述加載時間結束。卸載時間是所述操控時間的最后一個區(qū)段，在該區(qū)段之內(nèi)卸載電流由所述壓電致動器上流走。如果不再有電流由所述壓電致動器上流走，則所述卸載時間結束。優(yōu)選所述控制單元設置用于相應地在偏移時間間隔之內(nèi)檢測所述電壓信號，所述偏移時間間隔最大由所述加載時間的結束一直延伸到所述卸載時間的開始。在所述偏移時間間隔中，所述壓電致動器基本上以長度變化的振幅來偏移。所述控制單元在通過相應的脈沖引起的運動期間設置用于檢測所述電壓信號，所述通過相應的脈沖引起的運動因而尤其包括所述偏移時間間隔，在該時間間隔之內(nèi)所述運動典型地通過振動來主宰，所述振動的精確的特性非常敏感地取決于這一點，即所述運動的最大的偏移是小于還是至少稍許大于所述空行程，也就是說所述壓電致動器是否碰撞到所述閥活塞上的支座。優(yōu)選所述控制單元設置用于在所述加載時間里將所述加載電流相應地在很大程度上或者精確地保持恒定。在這種情況下，所述脈沖的脈沖能量、長度變化和加載時間相應地至少在很大程度上相地于彼此成比例。對于長度變化來說，適用相對于相應的脈沖能量的比例關系，并且在加載電流恒定時至少適用相對于相應的加載時間的比例關系，只要所述長度變化小于或者等于所述空行程。如果所述壓電致動器通過一個脈沖剛好以所述空行程的振幅偏移，那么相應的加載時間或者相應的脈沖能量就因此可以用作用于所述空行程的尺度。尤其所述加載時間在這種情況下等于通過所述空行程引起的延時。對于所述脈沖的相應相同的恒定的加載電流來說，由此相應的脈沖能量的求取或者相應的加載時間的求取與所述空行程的求取或者通過所述空行程引起的延時的求取相同，對于所述相應的脈沖能量或者相應的加載時間來說所述長度變化等于所述空行程。為了檢測所述電壓信號，所述控制單元設置用于將所述壓電致動器用作電壓傳感器。在這種情況下，所述電壓信號的數(shù)值典型地相應地與作用于所述壓電致動器的力成比例。所述至少一個運動的最大的偏移小于所述空行程，在出現(xiàn)所述至少一個運動的情況下作用于所述壓電致動器的力包括所述壓電致動器的慣性力和復位力。所述至少另一種運動的最大的偏移大于所述空行程，在出現(xiàn)所述至少另一種運動的情況下作用于所述壓電致動器的力額外地至少部分地包括所述閥活塞的慣性力和復位力。所述控制單元可以設置用于由所述電壓信號比如扣除基礎值(Sockelwert)(Offset)并且而后將所述電壓信號輸送給頻率分析算法，比如FFT-算法，所述頻率分析算法提供所述頻譜?？梢詾樗鲱l譜相應地分配相應的脈沖的脈沖能量或者脈沖長度或者加載時間或者加載量，所述脈沖引起所述運動，在所述運動期間檢測以所述頻譜為基礎的電壓信號。按本發(fā)明由所述頻譜求得所述空行程或者所述延時，這使以下做法沒有必要，即所述閥活塞通過所述壓電致動器以如此程度運動，由而打開所述噴射器，以至于比如在高壓儲存器中引起壓力突降。因此，可以特別快地求得所述空行程。因此，按本發(fā)明的求取方法也能夠在不取決于軌壓的情況下實施。所述方法因此可以用所提出的噴射裝置在不取決于所述噴射裝置或者內(nèi)燃機的運行狀態(tài)的情況下來實現(xiàn)。尤其可以在與現(xiàn)有技術不同的情況下使用具有任意的結構形式的閥活塞的噴射器。壓力平衡的以及壓力加荷的閥同樣是合適的。將所述壓電致動器用作傳感器，由此不需要額外的硬件。在本發(fā)明的一種有利的實施方式中，如此構成所述噴射器，使得所述壓電致動器的運動包括所述壓電致動器的機械的振動并且所述電壓信號與所述振動相關聯(lián)，其中所述頻譜在出現(xiàn)至少一個運動的情況下并且在出現(xiàn)至少另一種運動的情況下各不相同，其中所述至少一個運動的最大的偏移小于所述空行程，其中所述至少另一種運動的最大的偏移則大于所述空行程，并且其中所述控制單元在程序技術方面設置用于確定這些頻譜之間的差別。所述振動首先在所述偏移時間間隔中也就是說在所述壓電致動器由于所述加載脈沖以所述長度變化的振幅偏移之后進行。在出現(xiàn)首次提到的運動的情況下，所述頻譜通過所述壓電致動器的質(zhì)量和剛度來確定。在出現(xiàn)所述至少另一種運動的情況下，所述頻譜額外地至少部分地通過所述閥活塞的質(zhì)量和剛度來確定。只要所述壓電致動器的最大的偏移小于所述空行程，那么所述頻譜就在向所述壓電致動器加載所述脈沖的不同的脈沖能量時僅僅些許地變化，因為相應地所述壓電致動器的相同的質(zhì)量和相同的剛度確定所述頻譜的形狀。但是，一旦所述脈沖的脈沖能量大于為克服所述空行程而必需的脈沖能量，那么所述頻譜就在向所述壓電致動器加載所述脈沖的增加的脈沖能量時明顯地變化。也就是說，隨著所述脈沖的增加的脈沖能量，所述壓電致動器將越來越多的相應的脈沖能量傳輸?shù)剿鲩y活塞上，使得相應的頻譜隨著上升的脈沖能量以增加的程度通過所述閥活塞的質(zhì)量和剛度來確定。所述控制單元因而優(yōu)選設置用于尤其確定頻譜之間的所描述的差別。通常所述噴射器包括用于打開并且關閉所述噴射器的噴射口的噴嘴針，其中所述閥活塞設置用于通過所述噴嘴針來引起所述噴射口的打開和關閉，并且更確切地說對于相應的噴射器的典型的結構來說間接地引起所述噴射口的打開和關閉。通過所述噴射口，在噴嘴針打開時將燃料噴射到所述內(nèi)燃機的燃燒室中。優(yōu)選所述閥活塞布置在閥中，該閥調(diào)節(jié)控制室中的流體靜力的壓力，所述控制室通過燃料管路與所述高壓儲存器相連接。在此所述閥可以構造為壓力平衡的閥或者構造為壓力加荷的閥。所述控制室中的壓力而后作用于所述噴嘴針并且控制所述噴嘴針的打開和關閉。所述噴嘴針的打開和關閉可以額外地通過噴嘴彈簧來控制。本發(fā)明的一種特別有利的設計方案規(guī)定，所述控制單元在程序技術方面設置用于如此選擇所述脈沖的最大的脈沖能量和/或最大的加載時間和/或最大的操控時間，使得所述噴射口保持關閉的狀態(tài)。這一點因而包含這種情況，即在求取所述空行程時沒有將燃料噴射到所述燃燒室中。因為所述閥活塞直接或者間接引起所述噴嘴針的打開和關閉，所以這一點此外意味著，所述閥活塞根本沒有運動或者僅僅非常細微地運動。因此為了求取所述空行程，在這種情況下需要的時間特別少并且花費的能量特別少。所述噴射裝置的另一種有利的實施方式規(guī)定，所述控制單元在程序技術方面設置用于在所述噴射器的正常運行中如此向所述壓電致動器加載脈沖，由而在時間上在兩次噴射過程之間進行加載。在這種情況下，可以在正常運行中重復地求取所述空行程。盡管所述用于求取空行程的方法如所描述的一樣能夠在所述噴射裝置或者內(nèi)燃機的任意的運行狀態(tài)中來實施，但是可以設想，所述空行程本身隨著運行狀態(tài)而變化。比如可以設想，所述閥活塞在所述軌壓特別高時被輕易地朝所述壓電致動器擠壓。因此，在運行狀態(tài)變換時可能有利的是，重復地確定所述空行程。尤其在正常運行中在兩次噴射過程之間求取空行程時，證實有利的是，如此選擇所述脈沖能量，使得所述噴射口由于向所述壓電致動器加載脈沖而保持封閉的狀態(tài)，因而在所述兩次噴射過程之間沒有進行進一步的噴射并且沒有妨礙運行。在本發(fā)明的另一種有利的改進方案中，所述噴射裝置包括用于將燃料提供給所述噴射器的高壓儲存器以及與所述控制單元相連接的用于至少在所述脈沖中的每個脈沖之前和/或之后對所述高壓儲存器中的流體靜力的壓力進行檢測的壓力計，其中所述控制單元額外地在程序技術方面設置用于由所述高壓儲存器中的壓力降求得所述空行程或者所述延時。此外，這種處理方式應該稱為液壓的方法。對于所述液壓的方法來說，所述空行程通過相應的脈沖能量來給定或者說可以由相應的脈沖能量中來確定，對于所述相應的脈沖能量來說所述壓力降由于向所述壓電致動器加載相應的脈沖而開始。在此，特別有利的是，將這種方法與在這里所描述的由所述頻譜中求取所述空行程的方法組合起來并且使這兩種處理方式的結果相關聯(lián)。因而優(yōu)選在所述脈沖中的每個脈沖之后根據(jù)相應的脈沖能量不僅確定所述頻譜而且確定所述高壓儲存器中的壓力。用所述液壓的方法來求得的空行程或者說相應的脈沖能量或者延時形成一個重要的參考值，因為所述高壓儲存器中的壓力突降與所述噴射過程重合或者直接先行于所述噴射過程。本發(fā)明的一種特別有利的改進方案規(guī)定，所述控制單元在程序技術方面設置用于在所述空行程或者所述延時的基礎上對所述壓電致動器的旨在打開所述噴射口的操控進行校正。優(yōu)選在此通過對于所述壓電致動器的操控時間的調(diào)整來進行所述校正。所述校正優(yōu)選在所述內(nèi)燃機的正常運行中使用，其中應該對由所述空行程中產(chǎn)生的延時進行補償。由此可以以很高的精確度來控制噴射時刻和噴射時間，所述噴射時間至少差不多與所噴射的燃料量成比例。本發(fā)明的這種改進方案可以以有利的方式與所有前面和接下來所提到的實施方式相組合。此外，特別有利的是，由所述頻譜中求取空行程和延時的方法包括在所述頻譜中的每個頻譜中確定固有頻率和/或最大振幅這個方面。每個頻譜都包括振幅值，所述振幅值分別被明確地配屬于頻率值。最大振幅相應地是所述振幅值中的最大振幅值。所述固有頻率則相應地是配屬于所述最大振幅值的頻率值。所述最大振幅和所述固有頻率相應地表征所述壓電致動器的由相應的具有相應的脈沖能量的脈沖引起的運動。也有利的是，由不同的頻譜的固有頻率中確定最大的固有頻率并且由配屬于所述最大的固有頻率的脈沖的脈沖能量-或者脈沖長度或者電流積分-求得所述空行程或者所述延時并且/或者由所述頻譜的最大振幅中確定最小的最大振幅并且由配屬于所述最小的最大振幅的脈沖的脈沖能量-或者脈沖長度或者電流積分-求得所述空行程或者所述延時。在此特別有利的是，向所述壓電致動器加載具有按照時間順序增加的脈沖能量的脈沖，并且在固有頻率曲線已經(jīng)超過局部的最大值時或者在振幅曲線已經(jīng)超過局部的最小值時結束用脈沖加載的過程，其中所述固有頻率曲線作為所述脈沖的脈沖能量或者加載時間或者加載量的函數(shù)包括所述固定頻率，并且其中所述振幅曲線作為所述脈沖的脈沖能量或者加載時間的函數(shù)包括所述最大振幅。也就是說已經(jīng)表明，所述固有頻率曲線典型地對于相應的脈沖能量來說或者對于相應的加載時間來說具有局部的最大值，通過所述相應的脈沖能量或者相應的加載時間相應的脈沖剛好引起所述壓電致動器的與空行程相對應的長度變化。相應地，根據(jù)經(jīng)驗所述振幅曲線對于所述脈沖能量來說或者對于所述加載時間來說具有局部的最小值，通過所述脈沖能量或者所述加載時間相應的脈沖剛好引起所述壓電致動器的與空行程相對應的長度變化。通過加載具有按照時間順序增加的脈沖能量的脈沖并且在超過所述固有頻率曲線的局部的最大值之后或者在超過所述振幅曲線的局部的最小值之后結束所述加載過程這種方法，以特別節(jié)省時間和能量的方式來求取所述空行程，而在此沒有觸發(fā)不必要的噴射過程。附圖說明本發(fā)明的實施例在附圖中示出并且在下面的描述中進行詳細解釋。附圖示出如下：圖1a是噴射裝置的剖面；圖1b是來自圖1a的詳細視圖；圖2a是加載在壓電致動器上的電壓的時間上的曲線；圖2b是電脈沖，在此向所述壓電致動器加載所述電脈沖；圖2c是所述壓電致動器的長度變化的時間上的曲線；圖2d是多個具有增加的脈沖能量的電脈沖，在此向所述壓電致動器加載所述電脈沖；圖3a-d是所述壓電致動器以及閥活塞的在出現(xiàn)所述壓電致動器的不同的偏移時的示意圖；圖5是由所述壓電致動器的運動求得的頻譜；圖6是固有頻率曲線和振幅曲線，由所述固有頻率曲線和振幅曲線中能夠相應地確定所述壓電致動器與所述閥活塞之間的空行程；圖7是高壓儲存器中的由于向所述壓電致動器加載圖2d的脈沖而產(chǎn)生的流體靜力的壓力的曲線；并且圖8是用數(shù)學方法來表...