DE10158553A1

DE10158553A1 - Ansteuerschaltung für einen piezoelektrischen Aktuator und Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE10158553A1
Application number: DE2001158553
Authority: DE
Inventors: Satoru Kawamoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2002-06-13

Abstract

In einem Kraftstoffeinspritzsystem mit einer gemeinsamen Verteilerleiste (54) wird ein Piezo-Stapel (3A-3D) durch Leiten eines Stroms von einer Gleichstromquelle (11) mittels eines Induktionselements (13) während der Einschaltperiode einer Schalteinrichtung (14), die zyklisch einschaltet und ausschaltet, und durch Leiten eines Schwungradstroms durch das Induktionselement (13) während der Ausschaltperiode der Schalteinrichtung (14) geladen. Eine Steuerschaltung (19), die die Schalteinrichtung (14) steuert, legt die zeitliche Steuerung des Übergangs von dem Einschaltzustand in den Ausschaltzustand der Schalteinrichtung (14) als eine Funktion eines Kraftstoffdrucks der gemeinsamen Verteilerleiste (54) fest. Im Einzelnen wird der Spitzenwert des Ladestroms im Verhältnis dazu kleiner, wie die Sollspannung geringer wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung für einen piezoelektrischen Aktuator und ein Kraftstoffeinspritzsystem.

Piezoelektrische Aktuatoren verwenden den piezoelektrischen Effekt eines piezoelektrischen Materials wie etwa PZT. Ein einem kapazitiven Element entsprechender Piezo-Stapel ex pandiert bzw. weitet sich und zieht sich zusammen, wenn er elektrisch geladen oder entladen wird, wodurch eine Kraft auf einen Kolben etc. zum Erbringen einer linearen Bewegung ausgeübt wird. Ein Beispiel von Anwendungen des piezoelektrischen Aktuators entspricht einem Ventil einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung eines Kraftstoffeinspritzsystems für Brennkraftmaschinen.

Der piezoelektrische Aktuator wird durch eine Ansteuer schaltung betrieben, die einen einen Strom von einer Gleichstromquelle zu dem Piezo-Stapel mittels einer Schalteinrichtung und einem Induktionselement leitenden ersten Strompfad und einen einen Strom von dem Induktionselement zu dem Piezo-Stapel mittels Umgehen bzw. Überbrücken der Gleichstromquelle und der Schalteinrichtung leitenden zweiten Strompfad beinhaltet. Der erste Strompfad leitet einen Ladestrom, der während der Einschaltperiode der Schalteinrichtung progressiv ansteigt, und der zweite Strompfad leitet in Folge des Schwungrad-Effekts einen Ladestrom, der während der Ausschaltperiode der Schalteinrichtung progressiv fällt.

Die Schalteinrichtung wird für einen Anstieg und für eine Reduzierung des Ladestroms zyklisch angeschaltet und abge schaltet, und die Spannung über dem Piezo-Stapel steigt infolge von in dem Piezo-Stapel gespeicherten ansteigenden Ladungen schrittweise an. Dieses Prinzip ist als das Mehr fachschaltschema bekannt. Erreicht der Ladewert einen vorbestimmten Soll-Wert, wechselt die Schalteinrichtung in den Abschaltzustand zur Beendigung des Ladevorgangs.

Gewisse piezoelektrische Aktuatoren sind mit einem variablen Soll-Ladewert ausgestattet, so dass sie eine beabsichtigte Versatz- und Antriebskraft erzeugen.

Die JP-B2-6-12101 offenbart einen bei einem Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen angewendeten piezoelektrischen Aktuator, wobei die Kraftstoffeinspritzeinrichtung so vorgesehen ist, dass der von einer gemeinsamen Verteilerleiste bzw. einer Common Rail zugeführte Kraftstoffdruck eine Kraft auf eine Nadel einer Düse in einer Ventilöffnungsrichtung ausübt. Der Piezo-Stapel treibt die Nadel indirekt durch den Kraftstoffdruck in der Druckkammer zur Öffnung des Ventils an, wobei der Ladewert des Piezo-Stapels als Reaktion auf den erfassten Kraftstoffdruck in der Druckkammer gesteuert wird, wodurch die Antriebskraft zum Drücken der Nadel reguliert wird. Der Ladevorgang wird durch die Festlegung der Schalteinrichtung auf den Ausschaltzustand als Reaktion auf das Erreichen des Soll-Ladewerts beendet, was beispielsweise in Form der Spannung über den Piezo-Stapel erfasst wird.

Das Induktionselement speichert ein bestimmtes Maß an Energie in Abhängigkeit des Ladestroms zu dem Zeitpunkt, wenn die Schalteinrichtung in den Ausschaltzustand gebracht wird, und der Schwungradstrom von dem Induktionselement lädt den Piezo-Stapel nach dem Abschalten der Schalteinrichtung, woraus ein Fehler des Ladewerts hinsichtlich des Soll-Ladewerts resultiert. Der Wert des Ladestroms beim Erreichen des Soll-Ladewerts des Piezo- Stapels variiert infolge der Variation der Charakteristiken von Komponententeilen des piezoelektrischen Aktuators als Reaktion auf Umweltänderungen und dergleichen, und entsprechend ändert sich der Fehler des Ladewerts.

Der Fehler des Ladewerts ist am größten, wenn der Ladestrom den Spitzenwert erreicht und die Schaltvorrichtung gleichzeitig in den Ausschaltzustand gebracht wird.

Entsprechend besteht eine denkbare Weise zur Minimierung des Fehlers des Ladewerts darin, den Übergang vom Einschaltzustand zum Ausschaltzustand der Schalteinrichtung vorzuverschieben, wodurch der Spitzenwert des Ladestroms verringert wird.

Wird jedoch der Soll-Ladewert in Abhängigkeit des Kraftstoffdrucks der Common Rail gesteuert, verringert ein geringerer Spitzenwert den mittleren Ladestrom. Dies ist problematisch, da sich die Ladezeitdauer verlängert, wenn ein großer Soll-Ladewert eingestellt ist. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die längere Ladezeit die Anzahl der Schaltvorgänge erhöht, woraus ein vorzeitiger Bruch bzw. eine vorzeitige Schädigung von Komponententeilen resultiert.

Die Erfindung ist auf diese Probleme gerichtet. Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Ansteuerschaltung für einen piezoelektrischen Aktuator, die eine genaue Ladesteuerung mit einer geeigneten Länge einer Ladezeitdauer ausführen kann.

Erfindungsgemäß wird ein Piezo-Stapel durch Leiten eines Stroms von einer Gleichstromquelle durch ein Induktionselement während einer Einschaltperiode einer Schalteinrichtung, die zyklisch an- und abgeschaltet wird, und durch Leiten eines Schwungradstroms durch das Induktionselement (13) während der Ausschaltperiode der Schalteinrichtung geladen. Eine die Schalteinrichtung steuernde Steuerschaltung legt die zeitliche Steuerung eines Übergangs von einem Einschaltzustand zu einem Ausschaltzustand der Schalteinrichtung als eine Funktion eines Kraftstoffdrucks fest. Im Einzelnen wird der Spitzenwert des Ladestroms so gesteuert, dass er in dem Verhältnis dazu geringer wird, wie die Sollspannung geringer wird.

Das vorstehende und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die angefügte Zeichnung ersichtlich.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Kraftstoffein spritzsystems für Brennkraftmaschinen, wobei eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einen piezoelektrischen Aktuator beinhaltet, der durch eine Ansteuerschaltung für einen piezoelektrischen Aktuator angesteuert wird,

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht der Kraftstoffein spritzeinrichtung,

Fig. 3 zeigt ein Schaltbild der Ansteuerschaltung für einen piezoelektrischen Aktuator auf der Grundlage eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 4 zeigt ein Schaltbild eines Hauptabschnitts der Ansteuerschaltung für einen piezoelektrischen Aktuator des ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung des Betriebs der Ansteuerschaltung für einen piezoelektrischen Aktuator,

Fig. 6 zeigt eine zeitliche Darstellung zur Veranschaulichung des Betriebs verschiedener Teile der Ansteuerschaltung für einen piezoelektrischen Aktuator,

Fig. 7 zeigt ein Schaltbild eines Hauptabschnitts der An steuerschaltung für einen piezoelektrischen Aktuator auf der Grundlage eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 8 zeigt eine zeitliche Darstellung zur Veranschaulichung eines Betriebs verschiedener Teile der Ansteuerschaltung für einen piezoelektrischen Aktuator des zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 9 zeigt ein Schaltbild eines Hauptabschnitts einer Ansteuerschaltung für einen piezoelektrischen Aktuator auf der Grundlage eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 10 zeigt ein Schaltbild eines Hauptabschnitts einer Ansteuerschaltung für einen piezoelektrischen Aktuator auf der Grundlage eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 11 zeigt eine zeitliche Darstellung zur Veranschauli chung eines Betriebs verschiedener Teile der Ansteuerschal tung für einen piezoelektrischen Aktuator des vorliegenden Ausführungsbeispiels,

Fig. 12 zeigt ein Schaltbild eines Hauptabschnitts einer Ansteuerschaltung für einen piezoelektrischen Aktuator auf der Grundlage eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 13 zeigt eine zeitliche Darstellung zur Veranschauli chung eines Betriebs verschiedener Teile der Ansteuerschal tung für einen piezoelektrischen Aktuator des fünften Ausführungsbeispiels,

Fig. 14 zeigt ein Schaltbild eines Hauptabschnitts einer Ansteuerschaltung für einen piezoelektrischen Aktuator auf der Grundlage eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung, und

Fig. 15 zeigt eine zeitliche Darstellung zur Veranschauli chung eines Betriebs verschiedener Teile der Ansteuerschal tung für einen piezoelektrischen Aktuator des sechsten Ausführungsbeispiels.

Die Erfindung wird im Weiteren detailliert unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben.

(Erstes Ausführungsbeispiel)

Unter Bezugnahme auf Fig. 1, worin ein Kraftstoff einspritzsystem gezeigt ist, beinhaltet ein jeder Zylinder einer Dieselkraftmaschine bzw. eines Dieselmotors eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 4 (nur eine ist gezeigt), welche mit Kraftstoff über eine Kraftstoffzufuhrleitung 55 mittels einer gemeinsamen Verteilerleiste bzw. eines Common Rail 54 versorgt wird, welche allen Zylindern gemeinsam ist. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 4 dient zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum eines jeden Zylinders mit einem Druck, der so gut wie bzw. praktisch gleich dem Kraftstoffdruck in der Common Rail 54 ist. Die Common Rail 54 führt Kraftstoff mittels einer den Kraftstoff unter Druck setzenden Hochdruckzufuhrpumpe 53 von einem Kraftstofftank 51 zu und speichert den Kraftstoff bei hohem Druck. Der durch die Common Rail 54 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 4 zugeführte Kraftstoff wird ebenso als Arbeitsflüssigkeit zur Steuerung der Ein spritzeinrichtung 4 verwendet, und er wird von der Einspritzeinrichtung 4 zu dem Kraftstofftank 51 über eine Ablaufleitung 56 zurückgeführt.

Ein Drucksensor 57 ist zur Messung des Common-Rail-Drucks an der Common Rail 54 angebracht. Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 58 steuert ein Druckregulierventil 52 auf der Grundlage des gemessenen Kraftstoffdrucks, so dass der Einspritzdruck auf durch verschiedene Sensorsignale angegebene Kraftmaschinen-Betriebszustände angepasst ist. Die ECU 58 errechnet den Zeitverlauf bzw. die zeitliche Steuerung und die Quantität der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage des Kurbelwinkelsignals etc. und betreibt das Ventil der Einspritzeinrichtung 4 zum Öffnen und Schließen, so dass die Einspritzeinrichtung 4 Kraftstoff für eine bestimmte Dauer einspritzt.

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 4 ist stabartig ausge führt, wie es gemäß der Darstellung der Fig. 2 gezeigt ist, und an der Kraftmaschine angebracht. Der untere Abschnitt der Einspritzeinrichtung 4 ragt in den Brennraum vor. Die Einspritzeinrichtung 4 beinhaltet einen Düsenabschnitt 4a, einen Gegendrucksteuerabschnitt 4b und einen piezoelektrischen Aktuator 4c, welche in dieser Reihenfolge aufwärts ausgerichtet sind.

Der Düsenabschnitt 4a beinhaltet einen Hauptkörper 404, in dem eine Nadel 421 untergebracht ist, indem sie an ihrem oberen Endabschnitt gleitfähig gehalten wird. Die Nadel 421 bewegt sich, um in Kontakt mit einem ringförmigen Sitz 4041 zu kommen oder um sich von dem ringförmigen Sitz 4041 wegzubewegen, welcher an dem unteren Ende des Düsenhauptkörpers 404 ausgebildet ist. Der untere Abschnitt der Nadel 421 ist durch einen äußeren Raum 405 umgeben, welchem unter Druck gesetzter Kraftstoff von der Common Rail 54 über einen in der Einspritzeinrichtung 4 ausgebildeten Hochdruck-Kraftstoffpfad 401 zugeführt wird, wenn die Nadel 421 sich an der oberen Position befindet. Kraftstoff wird über eine Einspritzöffnung 403 in den Brennraum eingespritzt. Eine ringförmige Fläche 4211 der Nadel 421 ist in der Anheberichtung (Aufwärtsrichtung) dem Kraftstoffdruck des Kraftstoffpfads 401 ausgesetzt.

Kraftstoff von dem Hochdruck-Kraftstoffpfad 401 wird ebenso als Arbeitsflüssigkeit von einer an der Rückseite der Nadel 421 angeordneten Einlassöffnung 407 zugeführt, wobei eine Gegendruckkammer 406 ausgebildet wird, die einen Gegendruck für die Nadel 421 erzeugt. Der Gegendruck wirkt auf die rückseitige Fläche 4212 der Nadel 421 in der Nadelsitz richtung (abwärts) in Kooperation mit einer Feder 422, die in der Gegendruckkammer 406 untergebracht ist.

Der Gegendruck wird durch den Gegendrucksteuerabschnitt 4b geschaltet, der durch den piezoelektrischen Aktuator 4c angetrieben wird, welcher einen Piezo-Stapel 3A aufweist. Die Gegendruckkammer 406 befindet sich normalerweise mit einem Ventilraum 410 des Gegendrucksteuerabschnitts 4b über eine Auslassöffnung 409 in Verbindung. Der Ventilraum 410 beinhaltet eine nach oben gerichtete konische obere Fläche 4101, wobei er an der oberen Öffnung davon mit einem Niederdruckraum 411 verbunden ist. Der Niederdruckraum 411 führt über einen Niederdruck-Kraftstoffpfad 402 zu der Ablaufleitung 56.

Der Ventilraum 410 beinhaltet an seiner unteren Fläche 2102 eine Öffnung 408, die mit einer Verzweigung des Hochdruck kraftstoffpfads 401 in Verbindung steht. In dem Ventilraum 410 ist eine Kugel 423 angeordnet, deren unterer Abschnitt zur Ausbildung eines Ventilelements in flacher Form geschnitten ist, das nach oben und nach unten bewegt werden kann. Sie bewegt sich für einen Sitz an der Unterseite des Ventilraums (Hochdrucksitz) 4102 nach unten, wodurch infolge ihrer Schnittfläche der Ventilraum 410 von dem Hochdruckkraftstoffpfad 408 abgeschnitten ist. Sie bewegt sich nach oben und gelangt in einen Sitz an der Oberseite des Ventilraums (Niederdrucksitz) 4101, wodurch der Ventilraum 410 von dem Niederdruckraum 411 abgeschlossen ist.

Befindet sich die Kugel 423 an der unteren Position, steht der Gegendruckraum 406 mittels der Auslassöffnung 409 und dem Ventilraum 410 mit dem Niederdruckraum 411 in Verbindung, wodurch der Nadelgegendruck fällt. Somit bewegt sich die Nadel 421 nach oben. Befindet sich die Kugel 423 an ihrer oberen Position, ist der Gegendruckraum 406 von dem Niederdruckraum 411 abgeschlossen und zu dem Hochdruck- Kraftstoffpfad 401 geöffnet, wodurch der Nadelgegendruck ansteigt. Somit wird die Nadel 421 in den unteren Sitz gebracht.

Die Kugel 423 wird durch den piezoelektrischen Aktuator 4c nach unten gedrückt. Der piezoelektrische Aktuator 4c beinhaltet zwei Kolben 424 und 425 mit unterschiedlichen Durchmessern, welche in einer vertikalen Bohrung 412 gleit fähig gehalten werden, welche über dem Niederdruckraum 411 ausgebildet ist. Der Piezo-Stapel 3A ist über dem größeren Kolben 425 mit einem größeren Durchmesser angeordnet und zur Expansion und Kontraktion in der vertikalen Richtung eingerichtet.

Der größere Kolben 425 wird mit dem Piezo-Stapel 3A in Kon takt gehalten, indem er durch eine unter ihm angeordnete Feder 426 nach oben gedrückt wird, und kann eine vertikale Verschiebung infolge des Expansions-/Kontraktionsmaß des Piezo-Stapels 3A aufweisen.

Die Bohrung 412, die teilweise durch den über der Kugel 423 angeordneten kleineren Kolben 424 mit einem kleineren Durchmesser und dem größeren Kolben 425 ausgefüllt ist, bildet einen Versatzraum 413, der mit Kraftstoff gefüllt ist. Dehnt sich der Piezo-Stapel 3A zum Herunterdrücken des größeren Kolbens 425, erzeugt die Druckkraft einen Kraftstoffdruck in dem Versatzraum 413 für eine Wirkung auf den kleineren Kolben 424. Da der kleinere Kolben 424 einen geringeren Durchmesser als der größere Kolben 425 aufweist, ergibt die Expansion des Piezo-Stapels 3A eine vergrößerte Verschiebung des kleineren Kolbens 424.

Der Versatzraum 413 wird von dem Niederdruckkraftstoffpfad 402 mittels eines Prüfventils (nicht dargestellt) mit Kraftstoff versorgt. Das Prüfventil hat die Vorwärtsflussrichtung von dem Niederdruck-Kraftstoffpfad 402 zu dem Versatzraum 413, so dass es schließt und Kraftstoff in den Versatzraum 413 abschließt, wenn der Piezo-Stapel 3A zum Herabdrücken des größeren Kolbens 425 expandiert.

Bei einer Kraftstoffeinspritzung wird der Piezo-Stapel 3A zum Bewirken einer Expansion des Piezo-Stapels 3A geladen, und bewegt sich der kleinere Kolben 424 zum Herabdrücken der Kugel 423 nach unten. Folglich bewegt sich die Kugel 423 von dem Niederdrucksitz 4101, um an dem Hochdrucksitz 4102 in eine Sitzposition zu gelangen, was eine Verbindung des Gegendruckraums 406 mit dem Niederdruckpfad 402 und seinen Kraftstoff-Druckabfall bewirkt. Die aufwärts gerichtete Kraft übersteigt die abwärts gerichtete Kraft an der Nadel 421, was sie zur Aufwärtsbewegung veranlasst, und eine Kraftstoffeinspritzung beginnt.

Zur Beendigung der Kraftstoffeinspritzung wird der Piezo- Stapel 3A für eine Kontraktion entladen, wodurch die auf die Kugel 423 wirkende abwärts drückende Kraft nachlässt. Dabei hat der Ventilraum 410 einen geringen Druck, während der hohe Kraftstoffdruck von dem Hochdruck-Kraftstoffpfad 408 auf die Unterseite der Kugel 423 wirkt, welche dann der Aufwärtskraft des Kraftstoffdrucks ausgesetzt ist. Folglich bewegt sich die Kugel 423 von dem Hochdrucksitz 4102 weg und gelangt wieder in einen Sitzzustand an dem Niederdruck sitz 4101, was den Kraftstoffdruck in dem Ventilraum 410 zum Anstieg veranlasst und somit die Nadel 421 für einen Stop der Kraftstoffeinspritzung zum Erreichen eines Sitzzustands veranlasst.

Eine Ansteuerschaltung 1 für einen piezoelektrischen Aktuator ist an der ECU 58 vorgesehen und gemäß der Darstellung von Fig. 3 aufgebaut. Die Ansteuerschaltung 1 für einen piezoelektrischen Aktuator zur Erzeugung einer Ladespannung für die Piezo-Stapel 3A, 3B, 3C und 3D bildet eine Gleichstromschaltung 11. Die Schaltung 11 beinhaltet eine an einem Fahrzeug angebrachte Batterie 111, einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler bzw. einen DC-DC-Wandler 112, der einer Chopper-Schaltung zur Erzeugung einer Gleichstromspannung mit einem Vielfachen von 10 V bis zu einem Vielfachen von 100 V aus der von der Batterie 111 geführten Spannung entspricht, und einen parallel zu den Ausgangsanschlüssen des DC-DC-Wandlers 112 angeschlossenen Pufferkondensator 113. Der Pufferkondensator 113 weist eine relativ große Kapazität auf, um gegenüber dem Ladevorgang der Piezo-Stapel 3A bis 3D eine praktisch konstante Spannung zu halten. Die Piezo-Stapel 3A bis 3D sind identisch und in einzelnen Kraftstoffeinspritz- Einrichtungen 4 beinhaltet, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind.

Es ist ein erster Strompfad 12a ausgebildet, der einen Strom von dem Pufferkondensator 113 der Gleichstromquelle 11 mittels eines Induktionselements 13 zu den Piezo-Stapeln 3A bis 3D führt. Zwischen dem Pufferkondensator 113 und dem Induktionselement 13 in Serie angeschlossen ist an dem ersten Strompfad 12a eine erste Schalteinrichtung 14, die einer MOSFET-Einheit entspricht, deren parasitäre Diode 141 in Sperrrichtung bezüglich der Spannung über dem Pufferkondensator 113 vorgespannt ist.

Das Induktionselement 13 und die Piezo-Stapel 3A bis 3D bilden einen zweiten Strompfad 12b, der die Gleichstrom schaltung 11 und die erste Schalteinrichtung 14 überbrückt. Der Pfad 12b beinhaltet eine zweite Schalteinrichtung 15, die mit dem Knoten des Induktionselements 13 und der Schalteinrichtung 14 verbunden ist. Die zweite Schalteinrichtung 15 entspricht einer MOSFET-Einheit, deren parasitäre Diode 151 bezüglich der Spannung über dem Pufferkondensator 113 in Sperrrichtung vorgespannt ist.

Die Strompfade 12a und 12b sind den Piezo-Stapeln 3A bis 3D gemeinsam und werden selektiv für jeden Piezo-Stapel, wie nachstehend beschrieben, verwendet. Die Piezo-Stapel 3A bis 3D sind jeweils in Serie mit einzelnen Schalteinrichtungen (Auswahleinrichtungen) 16A, 16B, 16C und 16D verbunden, wobei eine Auswahleinrichtung für den entsprechenden Piezo- Stapel der Einspritzeinrichtung 4 für den einer Kraft stoffeinspritzung zu unterziehenden Zylinder während einer Zeit angeschaltet ist. Die Auswahleinrichtungen 16A bis 16D entsprechen MOSFET-Einheiten, deren parasitäre Dioden 161A, 161B, 161C und 161D bezüglich der Spannung des Pufferkondensators 113 in Sperrrichtung vorgespannt sind.

Die Spannungen über einen Widerstand 17 mit einem geringen Widerstandswert, der in Reihe mit den Piezo-Stapeln 3A bis 3D verbunden ist, und die Spannung über einem Widerstand 18 mit einem geringen Widerstandswert, der in Serie mit der zweiten Schalteinrichtung 14 verbunden ist, werden der Ansteuerungssteuerschaltung 19 zugeführt, um die Werte des Ladestroms und des Entladestroms der Ansteuerungssteuerschaltung 19 anzugeben. Die Spannung über den Piezo-Stapeln 3A bis 3D (Piezo-Stapel-Spannung) gibt den Ladewert an und wird ebenso der Ansteuerungssteuerschaltung 19 zugeführt.

Die Gate-Anschlüsse der Auswahleinrichtungen 16A bis 16D empfangen individuelle Steuersignale von der Ansteuerungssteuerschaltung 19, so dass eines der Elemente 16A bis 16D während einer Zeitdauer angeschaltet ist, um einen der Piezo-Stapel 3A bis 3D für eine Aktivierung auszuwählen. Jeweilige Gate-Anschlüsse der Schalteinrichtungen 14 und 15 empfangen Ansteuerimpuls signale, so dass die Elemente 14 und 15 zur Ausführung des Ladevorgangs und des Entladevorgangs der Piezo-Stapel 3A bis 3D angeschaltet sind. Der Ladevorgang und der Entladevorgang erfolgt als Reaktion auf ein Einspritzsignal Si von einer Zentraleinheit bzw. CPU 58a, das erfasste Common-Rail-Drucksignal Sp, die mit den Widerständen 17 und 18 gemessenen Lade- und Entladestromwerte und die Piezo- Stapel-Spannung. Das Einspritzsignal entspricht einem binären Signal mit einem hohen und einem niedrigen Pegel, wobei es während der Periode einer Kraftstoffeinspritzung einen hohen Pegel aufweist.

Nachstehend wird hauptsächlich die Schaltungaanordnung der Ansteuerungssteuerschaltung 19 zum Laden der Piezo-Stapel 3A bis 3D erläutert.

Die Ansteuerungssteuerschaltung 19 beinhaltet eine Ansteuersignal-Erzeugungsschaltung 21, die ein zu dem Gate- Anschluss der Schalteinrichtung 14 zuzuführendes Ansteuersignal erzeugt. Die Ansteuerungssteuerschaltung 19 beinhaltet ferner eine erste Vergleichseinheit 22, die das Common-Rail-Drucksignal und ein aus der Teilung der Piezo- Stapel-Spannung durch Widerstände 25 und 26 resultierendes Spannungssignal (Piezo-Stapel-Spannungssignal) empfängt. Die Vergleichseinheit 22 erzeugt ein binäres Signal, das angibt, ob die Piezo-Stapel-Spannung höher oder geringer als die Sollspannung ist. Das Ausgangssignal weist einen hohen Pegel auf, wenn die Piezo-Stapel-Spannung geringer als die Sollspannung ist. Das Ausgangssignal der Vergleicheinheit 22 wird durch ein UND-Gatter 211 der Ansteuersignal-Erzeugungsschaltung 21 empfangen. Das UND- Gatter 211 erzeugt das Ansteuersignal der Schalteinrichtung 14, die nur dann anschaltet, wenn Piezo-Stapel-Spannung höher als die Sollspannung ist. Die Piezo-Stapel 3a bis 3d weisen eine jeweilige Soll-Ladespannung auf, die in Abhängigkeit des Common-Rail-Drucksignals bestimmt ist. Die Sollspannung wird im Verhältnis dazu höher, wie die Common- Rail-Druckspannung höher wird, und wird höher als die Einspritzeinrichtungs-Öffnungsspannung gehalten, was im Weiteren unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben wird.

Die Ansteuerungssteuerschaltung 19 beinhaltet ferner eine zweite Vergleichseinheit 23, die die Spannung über den Widerstand 17 (erfasstes Ladestromsignal) und eine durch eine Bezugsspannungs-Erzeugungseinrichtung 27 bereitgestellte Bezugsspannung (Untergrenzensignal) empfängt. Die Vergleichseinheit 23 erzeugt eine binäres Signal, das angibt, ob das erfasste Ladestromsignal größer oder kleiner als das Untergrenzensignal ist. Das Ausgangssignal weist einen hohen Pegel auf, falls das erfasste Ladestromsignal geringer als das Untergrenzensignal ist.

Das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung 23 wird durch ein UND-Gatter 213 der Ansteuersignal-Erzeugungsschaltung 21 empfangen und das UND-Gatter 213 empfängt ebenso das Einspritzsignal. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 213 wird dem Setzanschluss eines Flip-Flops 212 zugeführt. Entsprechend empfängt das Flip-Flop 212 an seinem Setzanschluss das Vergleichsausgangssignal für das erfasste Ladestromsignal und das Untergrenzensignal nur während der Hochpegelperiode des Einspritzsignals.

Die Ansteuerungssteuerschaltung 19 beinhaltet ferner eine dritte Vergleichseinheit 24, die das erfasste Ladestromsignal als ein erstes Signal und das Common-Rail- Drucksignal als ein zweites Signal empfängt. Die Vergleicheinheit 24 erzeugt ein binäres Signal, das angibt, ob das erfasste Ladestromsignal größer oder kleiner als das Common-Rail-Drucksignal ist. Das Ausgangssignal weist einen hohen Pegel auf, falls das erfasste Ladestromsignal größer als das Common-Rail-Drucksignal ist. Das Ausgangssignal der Vergleichseinheit 24 wird durch den Rücksetzanschluss des Flip-Flops 212 empfangen. Der Ausgang (Q) des Flip-Flops 212 wird zusammen mit dem Ausgangssignal der Ver gleichseinheit 22 dem UND-Gatter 211 zugeführt.

Während der Ladeperiode, in der das Einspritzsignal aktiviert ist und die Piezo-Stapel-Spannung bis zu seinem Erreichen der Sollspannung ansteigt, ist das Ansteuersignal, das durch die Ansteuersignal- Erzeugungsschaltung 21 infolge des Betriebs der UND-Gatter 211 und 213 erzeugt wird, gleich der Ausgabe (Q) des Flip- Flops 212, dessen Setzsignal von der Vergleichausgabe der Vergleichseinheit 23 für das erfasste Ladestromsignal und Untergrenzensignäl hergeleitet ist, und dessen Rücksetzsignal von der Vergleichausgabe der Vergleichseinheit 24 für das erfasste Ladestromsignal und das Common-Rail-Drucksignal hergeleitet ist.

Die Schalteinrichtung 14 wird eingeschaltet, was einen Ladestromfluss durch den Strompfad 12a verursacht. Der Ladestrom während dieser Einschaltperiode steigt mit einer Rate an, die proportional zu der Differenz zwischen Pufferkondensatorspannung der Piezo-Stapel-Spannung ist. Erreicht der Strom einen bestimmten Wert, der von dem Common-Rail-Drucksignal abhängt, wird die Vergleichseinheit 24 zur Erzeugung einer Hochpegelausgabe zum Rücksetzen des Flip-Flops 212 geschaltet, was die Schalteinrichtung 14 mit dem Spitzenladestrom zum Abschalten veranlasst.

In der Ausschaltperiode ist die parasitäre Diode 151 der zweiten Schalteinrichtung 15 durch die Gegenspannung des Induktionselements 13 in Flussrichtung vorgespannt, so dass ein abnehmender Ladestrom durch den zweiten Strompfad 12b geleitet wird, der durch das Induktionselement 13 infolge des Schwungradeffekts erzeugt wird. Fällt der Ladestrom auf den Untergrenzenwert ab, wird die Vergleichseinheit 23 zur Erzeugung einer Hochpegelausgabe geschaltet, die das Flip- Flop 212 setzt, und schaltet die Schalteinrichtung 14 wieder ein.

Erreicht die Piezo-Stapel-Spannung die Soll-Spannung, wird die Vergleicheinheit 22 zum Erzeugen einer Niederpegelausgabe geschaltet, was die Schalteinrichtung 14 in den Ausschaltzustand bringt.

Fig. 6 zeigt eine zeitliche Darstellung der Betriebszustände verschiedener Teile der Ansteuerschaltung 1 für einen piezoelektrischen Aktuator. Die linke Hälfte und die rechte Hälfte auf der Zeitachse entsprechen jeweils Zeitbereichen eines höheren und eines geringeren Common- Rail-Drucks. Das Eingangssignal des negativen Eingangsanschlusses der Vergleichseinheit 24, das mit dem Ladestromsignal zur Bestimmung des Spitzenwerts des Ladestroms verglichen wird, ist proportional zu dem des Common-Rail-Drucks. Ein höherer Common-Rail-Druck ergibt einen höheren Spitzenwert des Ladestroms und somit einen höheren mittleren Ladestrom. Entsprechend erreicht die Piezo-Stapel-Spannung die Sollspannung schneller. Andererseits ergibt ein geringerer Common-Rail-Druck einen geringeren Spitzenwert des Ladestroms und wird der Ladewert in einem Einschalt-/Ausschalt-Zyklus der Schalteinrichtung 14 geringer.

Folglich kann das Verhältnis des Fehlers des Ladewerts bezüglich der letzten Piezo-Stapel-Spannung, der durch den dem Ausschalten der Schalteinrichtung 14 folgenden Schwungradstrom verursacht ist, selbst in einem geringeren Bereich des Common-Rail-Drucks reduziert werden. Obwohl der Fehler in dem höheren Bereich des Common-Rail-Drucks im Verhältnis dazu größer ist, wie der Spitzenstrom größer ist, ist er bezüglich der letzten Piezo-Stapel-Spannung nicht groß, und es wird praktisch die hohe Genauigkeit des Ladewerts gehalten.

Die Einstellung der Sollspannung in Abhängigkeit des Common-Rail-Drucks zeigt die nachfolgende Wirksamkeit.

Fig. 5 zeigt die minimale Piezo-Stapel-Spannung (Einspritz einrichtungsventil-Öffnungsspannung) bei der der piezoelektrische Aktuator 4c eine Druckkraft erzeugt, die für eine Bewegung der Kugel 423 von dem Niederdrucksitz 4101 entgegen dem Flüssigkeitsdruck des Ventilraums 410 ausreichend groß ist. Je größer der Common-Rail-Druck ist, desto höher ist der Flüssigkeitsdruck in dem Ventilraum 410. Je höher daher der Common-Rail-Druck ist, desto höher ist die Einspritzeinrichtungsventil-Öffnungsspannung.

Obwohl die Sollspannung höher als die Einspritzeinrichtungsventil-Öffnungsspannung sein muss, erzeugt eine zu hohe Sollspannung eine große Sitzwirkung der Kugel 423 an dem Hochdrucksitz 4102 oder wird eine zu geringe Sollspannung die Kugel 423 von einer stabilen Bewegung von dem Niederdrucksitz 4101 abhalten. Entsprechend kann durch eine Einstellung der Sollspannung in Abhängigkeit des Common-Rail-Drucks, während sie höher als die Einspritzeinrichtungsventil-Öffnungsspannung gehalten wird, die geeignete Druckkraft auf die Kugel 423 angewendet werden. Darüber hinaus kann die Ansteuerschaltung 1 für einen piezoelektrischen Aktuator von einer unnötigen Wärmeabgabe abgehalten werden.

Die Piezo-Stapel 3A bis 3D werden der Entlade Steuerung in der gleichen Weise wie das bekannte System unterzogen, wobei die zweite Schalteinrichtung 15 angeschaltet und abgeschaltet wird, so dass während der Einschaltperiode ein ansteigender Entladestrom durch den zweiten Strompfad 12b fließt und während der Ausschaltperiode ein abnehmender Entladestrom durch den ersten Strompfad 12a fließt. In der Ausschaltperiode werden Ladungen der Piezo-Stapel 3A bis 3D in den Pufferkondensator 113 zurückgespeichert. Die Schalteinrichtung 15 wird betrieben, um abzuschalten, wenn der mit dem Widerstand 18 gemessene Entladestrom einen bestimmten Wert erreicht, und um anzuschalten, wenn der Entladestrom den Wert null erreicht.

(Zweites Ausführungsbeispiel)

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung von Fig. 7 ist eine Ansteuerungssteuerschaltung 19 zur Steuerung des Spitzenwerts des Ladestroms auf der Grundlage eines weiteren Schemas modifiziert.

Das Flip-Flop 212, das die zeitliche Steuerung des Übergangs von dem Einschaltzustand zu dem Ausschaltzustand der Schalteinrichtung 14 bestimmt, empfängt an seinem Rücksetzanschluss das Ausgangssignal der Vergleichseinheit 24. Die Vergleichseinheit 24 empfängt das Conunon-Rail- Drucksignal Sp an seinem negativem Eingangsanschluss gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und empfängt das Ausgangssignal einer Rampenverlaufs-Erzeugungsschaltung 28 an seinem positiven Eingangsanschluss.

Ein Berechnungskondensator 282 der Rampenverlaufs- Erzeugungsschaltung 28 wird durch eine Konstantstromquelle 281 geladen, so dass die das Ausgangssignal der Rampenverlaufs-Erzeugungsschaltung 28 darstellende Spannung über ihm mit einer zeitlich konstanten Rate ansteigt.

Der Berechnungskondensator 282 weist eine Parallelschaltung mit einem Transistor 283 auf, der den Kondensator 282 im Einschaltzustand schnell entlädt. Der Transistor 283 schaltet als Reaktion auf das Ausgangssignal eines Wandlers 284 an und ab, der das Anschaltsignal der Schalteinrichtung 14 empfängt. Entsprechend steigt die Anschlussspannung des Berechnungskondensators 282 während der Einschaltperiode der Schalteinrichtung 14 mit der Zeit linear an und bleibt während der Ausschaltperiode auf 0 V.

Fällt während der Ladesteuerperiode gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Ladestrom unter die untere Grenze und wechselt das Ausgangssignal der Ansteuersignal- Erzeugungsschaltung 21 auf den hohen Pegel, beginnt der Ladestrom anzusteigen und schaltet der Transistor 283 ab, was einen Anstieg der Spannung über den Berechnungskondensator 282 von 0 V bewirkt. Erreicht die Spannung des Kondensators 282 die Spannung des Common-Rail- Drucksignals, wird die Vergleichseinheit 24 zur Erzeugung eines Hochpegelausgangssignals geschaltet, was die Einschaltperiode beendet.

Da die Spannung des Berechnungskondensators 282 wie vorstehend beschrieben ab dem Beginn der Einschaltperiode mit der Zeit ansteigt, ist die Länge der Einschaltperiode proportional zu dem Pegel des Common-Rail-Drucksignals. Je höher im Einzelnen der Common-Rail-Druck ist, desto höher ist der Spitzenwert des Ladestroms, wie es in der linken Hälfte von Fig. 8 gezeigt ist. Je niedriger der Common- Rail-Druck ist, desto geringer ist der Spitzenwert des Ladestroms, wie es auf der rechten Hälfte von Fig. 8 gezeigt ist.

Folglich kann die genaue Ladesteuerung mit einer geeigneten Länge der Ladedauer wie in dem Fall des ersten Ausführungs beispiels ausgeführt werden.

(Drittes Ausführungsbeispiel)

In einem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 ist die Ansteuerungssteuerschaltung 19 dahingehend modifiziert, daß es das den Vergleichseinheiten 22 und 24 zuzuführende Common-Rail-Drucksignal erzeugt, indem eine Verstärkungseinrichtung 29 verwendet wird, die das erfasste Signal von dem Common-Rail-Druckssensor 57 empfängt, anstelle daß es durch die CPU 58a bereitgestellt ist.

Das Ausführungsbeispiel kann die genaue Lagesteuerung auf der Grundlage der Verbesserung der Auslösung erreichen, wenn der Common-Rail-Druck gering ist und die Soll- Ladespannung der Piezo-Stapel 3A bis 3D gering ist, wie es in dem vorhergehenden ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist.

(Viertes Ausführungsbeispiel)

In einem vierten Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung von Fig. 10 beinhaltet die Ansteuerungssteuerschaltung 19 eine Ansteuersignal-Erzeugungsschaltung 21, die das zu dem Gate-Anschluss der Schalteinrichtung 14 zuzuführende Ansteuersignal erzeugt, und weitere Schaltungsabschnitte 22 bis 30, die das Ansteuersignal freigeben oder unterbinden.

Es sind Widerstände 25 und 26 in einer Serienschaltung vorgesehen, die die Piezo-Stapel-Spannung zur Erzeugung des Piezo-Stapel-Spannungssignals teilen. Eine erste Vergleichseinheit 30 empfängt das Piezo-Stapel- Spannungssignal und das Sollspannungssignal, das aus einer Teilung eines Befehlsspannungssignals durch Widerstände 25 und 26 resultiert. Die Vergleichseinheit 30 erzeugt ein binäres Signal in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleichs der empfangenen Signale.

Der Wert des Befehlsspannungssignals und die Widerstandswerte der Widerstände 25 und 26 sind so eingestellt, dass das Sollspannungssignal gleich dem Piezo- Stapel-Spannungssignal zu dem Zeitpunkt ist, an dem die Piezo-Stapel-Spannung die Sollspannung erreicht. Entsprechend erzeugt die erste Vergleichseinheit 22 ein binäres Signal, das angibt, ob die Piezo-Stapel-Spannung höher oder geringer als die Sollspannung ist. Das binäre Signal weist einen hohen Pegel auf, falls die Piezo-Stapel- Spannung geringer als die Sollspannung ist.

Ein Ausgangssignal der ersten Vergleichseinheit 22 wird dem UND-Gatter 211 zugeführt, das das Ausgangssignal als das Ansteuersignal zum Anschalten der Schalteinrichtung 14 nur erzeugt, wenn die Piezo-Stapel-Spannung geringer als die Sollspannung ist.

Die CPU 58a erzeugt den Wert des Befehlsspannungssignals als Reaktion auf das erfasste Common-Rail-Drucksignal. Die Sollspannung ist im Verhältnis dazu höher, wie die Common- Rail-Drucksspannung höher ist, und wird auf einem höheren Wert als die Einspritzeinrichtungs-Öffnungsspannung gehalten, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Im Einzelnen ist der Wert des Befehlsspannungs-Signals so eingestellt, daß er dem Wert des Sollspannungssignals entspricht, das um einen Faktor multipliziert ist, der von den Widerstandswerten der Widerstände 25 und 26 hergeleitet ist, so dass es nach einer Teilung durch die Widerstände 25 und 26 gleich dem Sollspannungssignal ist, das die von dem Common-Rail-Druck abhängende Sollspannung angibt.

Ebenso beinhaltet ist eine zweite Vergleicheinheit 23 als eine Steuersignalausgabe-Freigabeeinrichtung, die die Spannung über den Widerstand 17 (erfasstes Ladestromsignal) und die durch die Bezugsspannungs-Erzeugungseinrichtung 27 als eine Untergrenzensignal-Erzeugungseinrichtung bereitgestellte Bezugsspannung (Untergrenzensignal) empfängt. Die zweite Vergleicheinheit 23 erzeugt das binäre Signal, das angibt, ob das erfasste Ladestromsignal größer oder geringer als das Untergrenzensignal ist. Das binäre Signal weist einen hohen Pegel auf, falls das erfasste Ladestromsignal geringer als das Untergrenzensignal ist.

Ein Ausgangssignal der zweiten Vergleichseinheit 23 wird mit dem Einspritzsignal dem UND-Gatter 213 in der Ansteuersignal-Erzeugungsschaltung 21 zugeführt, wobei das Ausgangssignal des UND-Gatters 213 durch den Setzanschluss des Flip-Flops 212 empfangen wird. Entsprechend empfängt das Flip-Flop 212 an seinem Setzanschluss das Vergleichsausgabesignal für das erfasste Ladestromsignal und das Untergrenzensignal nur während der aktiven Periode des Einspritzsignals.

Es ist eine dritte Vergleichseinheit 24 als die Steuersignal-Ausgabesperreinrichtung beinhaltet, die das erfasste Ladestromsignal und das Ausgangssignal (Obergrenzensignal) eines Differenzverstärkers 30 als Subtrahiereinrichtung empfängt. Die dritte Vergleichseinheit 24 erzeugt einen binäres Signal, das angibt, ob das erfasste Ladestromsignal größer oder geringer als das Obergrenzensignal ist. Das binäre Signal weist einen hohen Pegel auf, falls das erfasste Ladestromsignal größer als das Untergrenzensignal ist. Das Ausgangssignal der Vergleichseinheit 24 wird dem Rücksetzanschluss des Flip-Flops 212 zugeführt.

Der das Piezo-Stapel-Spannungssignal und das Befehlsspannungssignal empfangende Differenzverstärker 30 erzeugt ein Obergrenzensignal, das mit dem Anstieg der Piezo-Stapel-Spannung progressiv fällt.

In der Ansteuersignal-Erzeugungsschaltung 21 empfängt das UND-Gatter 211 das Ausgangssignal (Q) des Flip-Flops 212 und das Ausgangssignal der Vergleichseinheit 22.

Während das Einspritzsignal Si aktiv ist und bis die Piezo- Stapel-Spannung die Sollspannung erreicht, das heißt während der Ladeperiode, ist entsprechend das Ansteuersignal, das durch die Ansteuersignal- Erzeugungsschaltung 21 durch den Betrieb der UND-Gatter 211 und 213 erzeugt wird, gleich der Ausgabe (Q) des Flip-Flops 212, dessen Setzsignal von der Vergleichsausgabe der Vergleichseinheit 22 für das erfasste Ladestromsignal und das Untergrenzensignal hergeleitet ist, und dessen Rücksetzsignal von der Vergleichsausgabe der Vergleichseinheit 24 für das erfasste Ladestromsignal und das Obergrenzensignal hergeleitet ist, welches die Länge der Einschaltperiode bestimmt.

Die Schalteinrichtung 14 schaltet an, was einen Stromfluss durch den Strompfad 12a verursacht. Der Ladestrom in dieser Einschaltperiode steigt mit einer Rate an, die proportional zu der Differenz zwischen der Pufferkondensatorspannung der Piezo-Stapel-Spannung ist. Erreicht der Strom einen bestimmten Wert, der von dem durch den Differenzverstärker 30 bereitgestellten Obergrenzensignal abhängt, wird die Vergleichseinheit 24 zur Erzeugung der Hochpegelausgabe zum Rücksetzen des Flip-Flops 212 geschaltet, was die Schalteinrichtung 14 mit dem Spitzenladestrom zum Abschalten veranlasst. Das erfasste Ladestromsignal ist im Verhältnis dazu größer, wie die Einschaltperiode weiter fortgeschritten ist.

In der Ausschaltperiode ist die parasitäre Periode 151 der zweiten Schalteinrichtung 15 durch die Gegenspannung des Induktionselements 13 zum Leiten eines durch das Induktionselement 13 infolge des Schwungradeffekts erzeugten abnehmenden Ladestroms durch den zweiten Strompfad 12b in Vorwärtsrichtung bzw. Flussrichtung vorgespannt. Erreicht der Ladestrom den Untergrenzenwert, wird die Vergleichseinheit 23 zur Erzeugung der Hochpegelausgabe geschaltet, die das Flip-Flop 212 setzt, und wird die Schalteinrichtung 14 wieder angeschaltet.

Erreicht die Piezo-Stapel-Spannung die Soll-Spannung, wird die Vergleichseinheit 22 zur Erzeugung der Niederpegelausgabe geschaltet, wodurch die Schalteinrichtung 14 in den Ausschaltzustand gesetzt wird.

Fig. 11 zeigt eine zeitliche Darstellung der Betriebszustände verschiedener Teile der Ansteuerschaltung 1 für einen piezoelektrischen Aktuator. Der das Piezo- Stapel-Spannungssignal und das Befehlsspannungssignal empfangende Differenzverstärker 30 erzeugt ein Obergrenzensignal, das mit dem Anstieg der Piezo-Stapel- Spannung progressiv abnimmt. Entsprechend weist in der Anfangsphase der Ladeperiode der Ladestrom einen großen mittleren Ladestrom infolge relativ großer Spitzenwerte auf, was die Piezo-Stapel-Spannung zu einem schnellen Anstieg zu der Sollspannung veranlasst, und hat er in der Endphase der Ladeperiode geringe Spitzenwerte.

Sofern nicht der Ladestrom zu dem Zeitpunkt null ist, wenn die Piezo-Stapel-Spannung die Sollspannung erreicht, speichert das Induktionselement 13 eine Energie, die proportional zu dem Ladestrom zu diesem Zeitpunkt ist. Der Schwungradstrom fließt durch den zweiten Strompfad 12b, nachdem die Schalteinrichtung 14 in den Ausschaltzustand wechselt, woraus ein Spannungsfehler resultiert. Der Ladestrom beim Abschalten der Schalteinrichtung 14 entspricht maximal seinem Spitzenwert und der Spitzenwert ist progressiv verringert worden. Entsprechend kann der Fehler der Piezo-Stapel-Spannung von der Sollspannung reduziert werden.

Das Sollspannungssignal wird gleich dem Piezo-Stapel- Spannungssignal für den Zeitpunkt gesetzt, wenn die Piezo- Stapel-Spannung die Sollspannung erreicht, und es ist daher das Befehlsspannungssignal um den Spannungsabfall über den Widerstand 261 größer als das Sollspannungssignal. Daher ist die Differenz des Piezo-Stapel-Spannungssignal von dem Fehlspannungssignal größer als null, auch wenn die Piezo- Stapel-Spannung die Sollspannung erreicht und die Piezo- Stapel-Spannung gleich dem Sollspannungssignal wird. Entsprechend ist das durch den Differenzverstärker 30 erzeugte Obergrenzensignal nicht extrem klein, wenn die Piezo-Stapel-Spannung die Sollspannung erreicht. Folglich kann eine unnötige Verzögerung des Ladevorgangs am Ende der Ladeperiode und ein Anstieg der Zahl der Schaltvorgänge der Schalteinrichtung 14 verhindert werden.

Der Wert des Obergrenzensignals zu dem Zeitpunkt, wenn die Piezo-Stapel-Spannung die Sollspannung erreicht, wird unter Berücksichtigung des zulässigen Spannungsfehlers von der Sollspannung bestimmt. Im Einzelnen ist er im Verhältnis dazu größer festgelegt, wie der zulässige Spannungsfehler größer ist, so dass die Ladezeitdauer und die Zahl der Schaltvorgänge reduziert wird. Die Differenz der Obergrenzensignale am Beginn und Ende des Ladevorgangs kann verringert werden, indem ein großer Widerstandswert für den Widerstand 261 relativ festgelegt wird und das Befehlsspannungssignal festgelegt wird, so dass der Widerstand 262 das beabsichtigte Sollspannungssignal erzeugt. Das Obergrenzensignal in seinem gesamten Bereich wird durch Änderung des Verstärkungsfaktors des Differenzverstärkers 30 eingestellt.

Eine geringere Einstellung des Befehlsspannungssignals im Verhältnis dazu, wie der Common-Rail-Druck geringer wird, ergibt die nachstehenden Effekte.

Fig. 5 zeigt eine Darstellung der minimalen Piezo-Stapel- Spannung (Einspritzeinrichtungsventil-Öffnungsspannung), bei der der piezoelektrische Aktuator 4c eine Druckkraft erzeugt, die groß genug ist, um die Kugel 423 entgegen dem Flüssigkeitsdruck des Ventilraums 410 von dem Niederdrucksitz 4101 wegzubewegen. Umso höher der Common- Rail-Druck ist, umso höher ist der Flüssigkeitsdruck in dem Ventilraum 410. Umso höher daher der Common-Rail-Druck ist, umso höher ist die Einspritzeinrichtungsventil- Öffnungsspannung.

Obwohl die Sollspannung höher als die Einspritzeinrichtungsventil-Öffnungsspannung ist, verursacht eine zu hohe Sollspannung eine große Sitzwirkung der Kugel 423 an dem Hochdrucksitz 4102, oder wird eine zu geringe Sollspannung die Kugel 423 an einer stabilen Wegbewegung von dem Niederdrucksitz 4101 abhalten. Durch eine Einstellung der Sollspannung in Abhängigkeit des Common-Rail-Drucks, während sie höher als die Einspritzeinrichtungsventil-Öffnungsspannung gehalten wird, kann eine geeignete Druckkraft auf die Kugel 423 angewendet werden. Darüber hinaus kann die Ansteuerschaltung 1 für einen piezoelektrischen Aktuator von einer unnötigen Wärmeabgabe abgehalten werden.

Das letzte Obergrenzensignal, bei welchem die Piezo-Stapel- Spannung die Sollspannung erreicht, ist gleich der Spannung über den Widerstand 261. Sie ist im Verhältnis dazu geringer, wie die Sollspannung geringer ist. Je geringer die Sollspannung ist, desto größer ist das Verhältnis des Spannungsfehlers, der durch den Sprungradstrom nach dem Schalten der Schalteinrichtung 14 in den Ausschaltzustand verursacht ist. Ist unter Berücksichtigung dessen die Sollspannung infolge einer den letzten Spitzenwert bestimmenden, geringen Spannung des Widerstands 261 gering, bei welcher der Spannungsfehler Einfluß ausübt, erhält die Genauigkeit des Ladevorgangs Priorität. Ist andererseits die Sollspannung hoch und ist eine Verringerung der Ladezeitdauer notwendig, wobei der Spitzenwert während der Ladeperiode einschließlich des letzten Spitzenwerts groß ist, nimmt die Geschwindigkeit des Ladevorgangs die Priorität ein.

Die Schalteinrichtung 14 schaltet von dem Ausschaltzustand iri den Einschaltzustand, wenn das erfasste Ladestromsignal unter das Untergrenzensignal fällt, wie es vorher angegeben ist. Der Ladestrom wird infolge der Ableitung der in dem Induktionselement 13 gespeicherten Energie sicher Null, und durch Einstellung des Untergrenzensignals auf einen geringfügig größeren Wert als Null schaltet die Vergleichseinheit 23 sein Ausgangssignal in stabiler Weise von einem geringen Pegel auf einen hohen Pegel.

(Fünftes Ausführungsbeispiel)

In einem fünften Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung von Fig. 12 empfängt das Flip-Flop 212, das die zeitliche Steuerung des Übergangs von einem Einschaltzustand zu einem Ausschaltzustand der Schalteinrichtung 14 festlegt, an ihrem Rücksetzanschluss das Ausgangssignal der Vergleichseinheit 24. Die Vergleichseinheit 24 empfängt an ihrem negativen Eingangsanschluss das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 30 und an ihrem positiven Eingangsanschluss das Ausgangssignal der Rampenverlaufserzeugungsschaltung 28.

Der Differenzverstärker 30 hat praktisch die gleiche Anordnung wie der Verstärker des vierten Ausführungsbeispiels und empfängt das Befehlsspannungssignal und das Piezo-Stapel-Spannungssignal und erzeugt ein Signal, das die Differenz der Eingangssignale angibt. Das Ausgangssignal entspricht dem Einschaltperiodenbestimmungssignal, das die Dauer der Einschaltperiode bestimmt.

Der Berechnungskondensator 282 der Rampenverlaufserzeugungsschaltung 28 wird durch die Konstantstromquelle 281 geladen, sodass die dem Ausgangssignal der Rampenverlaufserzeugungsschaltung 28 entsprechende Spannung über ihm mit einer zeitlich konstanten Rate ansteigt.

Der Berechnungskondensator 282 weist eine Parallelschaltung mit einem Transistor 283 auf, der den Kondensator 282 in dem Einschaltzustand schnell entlädt. Der Transistor 283 schaltet als Reaktion auf das Ausgangssignal des das Ansteuersignal der Schalteinrichtung 14 empfangenden Wandlers 284 an und ab. Entsprechend bleibt die Anschlussspannung des Berechnungskondensators 282 während der Ausschaltperiode der Schalteinrichtung 14 auf einem Wert von null Volt und steigt zeitlich während der Einschaltperiode an, wodurch das Fortschreiten der Einschaltperiode angegeben wird. Das Ausgangssignal der Rampenverlaufserzeugungsschaltung 28 entspricht einem Einschaltperiodenerfassungssignal.

Fällt gemäß diesem Ausführungsbeispiel während der Ladesteuerperiode der Ladestrom auf die Untergrenze ab und wechselt das Ausgangssignal der Ansteuersignal- Erzeugungsschaltung 21 auf den hohen Pegel, beginnt der Ladestrom anzusteigen und schaltet der Transistor 28 ab, was verursacht, dass das durch die Rampenverlaufserzeugungsschaltung 28 erzeugte Einschaltperiodenerfassungssignal von null Volt aus ansteigt. Erreicht das Einschaltperiodenerfassungssignal das durch den Differenzverstärker 30 erzeugte Einschaltperiodenbestimmungssignal, wechselt die Vergleichseinheit 24 zur Erzeugung eines Hochpegelausgangssignals, das die Einschaltperiode beendet. Steigt die Piezo-Stapel-Spannung an und fällt das Einschaltperiodenbestimmungssignal, verringert sich die Länge der Einschaltperiode.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel verringert sich die Länge der Einschaltperiode und verringert sich der Spitzenwert des Ladestroms mit dem Fortschreiten des Ladevorgangs, wie es in Fig. 13 dargestellt ist. Folglich ist es möglich, die genaue Ladesteuerung mit einer geeigneten Ladezeitdauer wie in dem Fall des vierten Ausführungsbeispiels auszuführen.

(Sechstes Ausführungsbeispiel)

In einem sechsten Ausführungsbeispiel gemäß der Darstellung von Fig. 14 empfängt die Vergleichseinheit 22 der Ansteuerschaltung 1 für einen piezoelektrischen Aktuator das Piezo-Stapel-Spannungssignal und empfängt ferner direkt an dem positiven Eingangsanschluss das Sollspannungssignal von der CPU 58a, die zusammen mit der Ansteuerungssteuerschaltung 19 eine Steuereinrichtung bildet, wodurch bestimmt wird, ob ein Ladevorgang beendet ist. Das Sollspannungssignal ist praktisch identisch zu den Signalen des vierten und fünften Ausführungsbeispiels. Die Vergleichseinheit 22 wechselt zur Erzeugung des Niederpegelsignals, wenn die Piezo-Stapel-Spannung die Sollspannung erreicht, und die Schalteinrichtung 14 wird in den Ausschaltzustand gesetzt.

Das Sollspannungssignal von der CPU 58a wird durch im Zusammenwirken mit der CPU 58a eine Schaltbefehlssignal- Ausgabeeinrichtung bildende Widerstände 61 und 62 geteilt, um einem Schaltbefehlssignal (Schaltspannungssignal) zu erlangen.

Die Ansteuerschaltung 1 beinhaltet einen Spitzenstromschaltstromkreis 30A, der das Schaltspannungssignal und das Piezo-Stapel-Spannungssignal empfängt. Das Ausgangssignal des Spitzenstromschaltstromkreises 30A dient zur Bestimmung der Einschaltperiode (Obergrenzensignal) und wird durch den negativen Eingangsanschluss der Vergleichseinheit 24 empfangen, welche den Spitzenwert des Ladestroms bestimmt.

Das durch den Spitzenstromschaltstromkreis 30A erzeugte Obergrenzensignal entspricht einem Spannungssignal, das durch Teilen einer Ausgangsspannung einer Konstantspannungsquelle 303 durch Widerstände 304, 305 und 306 erzeugt wird. Unter den Widerständen 305 und 306 auf der Masseseite ist der Widerstand 306 in Reihe mit einem Transistor 302 geschaltet. Ist der Transistor 302 abgeschaltet, wird das Obergrenzensignal von der Spannung über den Widerstand 305 unter den Widerständen 304 und 305 der Serienschaltung hergeleitet. Befindet sich der Widerstand 302 im Einschaltzustand, ist der Widerstand 306 parallel zu dem Widerstand 305 verbunden, woraus sich im Vergleich zu dem Ausschaltzustand des Transistors 302 ein geringeres Obergrenzensignal ergibt.

Auf diese Weise kann durch Anschalten oder Abschalten des Transistors 302 ein größerer oder ein kleinerer Spitzenwert ausgewählt werden. Der Satz aus dem Transistor 302, der Konstantspannungsquelle 303 und den Widerständen 304 bis 306 bildet eine Einschaltperiodenbestimmungssignal- Erzeugungseinrichtung.

Das Steuersignal des Transistors 302 ist von dem Ausgangssignal der Vergleichseinheit 301 als einer Vergleichseinrichtung hergeleitet. Die Vergleichseinheit 301 empfängt an ihrem positiven Anschluss das Piezo-Stapel- Spannungssignal und an ihrem negativen Anschluss das Schaltspannungssignal und sie wechselt zur Erzeugung eines Hochpegelsignals, wenn das Piezo-Stapel-Spannungssignal höher als das Schaltspannungssignal wird.

Da das Sollspannungssignal gleich dem Piezo-Stapel- Spannungssignal an dem Zeitpunkt ist, wenn die Piezo- Stapel-Spannung die Sollspannung erreicht, ist das aus der Teilung des Sollspannungssignals durch die Widerstände 61 und 62 resultierende Schaltspannungssignal geringer als das Piezo-Stapel-Spannungssignal zu dem Zeitpunkt, wenn die Piezo-Stapel-Spannung die Sollspannung erreicht.

Für die Widerstände 61 und 62, die jeweils Widerstandswerte r11 und r12 aufweisen, ist ein Spannungsteilungsfaktor gegeben durch r12/(r11+r12). Entsprechend erzeugt die Vergleichseinheit 301 ein Niederpegelsignal zum Abschalten des Transistors 302 bis die Piezo-Stapel-Spannung die Schaltspannung erreicht, die der mit dem Faktor r12/(r11+r12) multiplizierten Sollspannung entspricht, und erzeugt die Vergleichseinheit 301 ein Hochpegelsignal zum Anschalten des Transistors 302, wenn die Piezo-Stapel- Spannung die durch das Schaltspannungssignal angegebene Schaltspannung übersteigt.

Übersteigt gemäß dem Ausführungsbeispiel die Piezo-Stapel- Spannung die Schaltspannung, verringert sich der Spitzenwert des Ladestroms gemäß der Darstellung von Fig. 15, sodass, wenn die Schalteinrichtung 14 in den Ausschaltzustand wechselt, der Maximalwert des Ladestroms unterdrückt wird, wodurch der Spannungsfehler der Piezo- Stapel-Spannung verringert wird. Darüber hinaus ist der mittlere Ladestrom infolge des relativ großen Spitzenwerts des Ladestroms groß, bis die Piezo-Stapel-Spannung die Schaltspannung übersteigt, was einen schnellen Ladevorgang ermöglicht. Durch Einstellung der Schaltspannung nahe der Sollspannung kann die Ladedauer im Vergleich zu dem vierten und dem fünften Ausführungsbeispiel verringert werden.

Die Anordnung des Ausführungsbeispiels ist ebenso auf das Schema der zeitlichen Steuerung des Übergangs von dem Einschaltzustand zu dem Ausschaltzustand der Schalteinrichtung auf der Grundlage der Messung der Leitungsdauer während der Einschaltperiode durch die Rampenverlaufserzeugungsschaltung wie in dem Fall des fünften Ausführungsbeispiels anwendbar. Im Einzelnen wird einer der parallel angeschlossenen Berechnungskondensatoren mit einem Transistor angeschaltet oder abgeschaltet, sodass die Spannungserhöhungsgeschwindigkeit des Berechnungskondensators geschaltet wird.

Die Sollspannung kann anstelle als einer linearen Funktion als eine auf die Charakteristik der Einspritzeinrichtungsöffnungsspannung ansprechende Kurvenverlaufsfunktion des Common-Rail-Drucks gemäß der Darstellung von Fig. 5 gegeben sein.

Obwohl in den vorstehend angeführten Ausführungsbeispielen die Piezo-Stapel-Spannung als Index des Ladewerts verwendet wird, kann offensichtlich auch der Leistungswert oder das Maß der Ladungen, welche dem Piezo-Stapel zugeführt sind, als Index verwendet werden.

Die Erfindung kann nicht nur auf einen piezoelektrischen Aktuator für eine Kraftstoffeinspritzsteuerung angewendet werden, sondern kann ebenso zur Ansteuerung von piezoelektrischen Aktuatoren für weitere Zwecke angewendet werden. Die Erfindung kann ebenso auf eine Anordnung angewendet werden, bei welcher der Sollladewert nicht variabel ist.

Claims

1. Ansteuerschaltung (1) für einen piezoelektrischen Aktuator mit:
einem ersten Strompfad (12a), der einen Strom von einer Gleichstromquelle (11) zu einem Piezo-Stapel (3A-3D) eines piezoelektrischen Aktuators mittels eines Induktionselements (13) leitet, wobei der erste Strompfad (12a) einen Ladestrom leitet, der während einer Einschaltperiode einer in dem Strompfad (12a) angeordneten und zum zyklischen Anschalten und Abschalten eingerichteten Schalteinrichtung (14) progressiv ansteigt,
einem zweiten Strompfad (12b), der einen Strom von dem Induktionselement (13) zu dem Piezo-Stapel (3A-3D) durch Umgehen der Gleichstromquelle (11) und der Schalteinrichtung (14) leitet, wobei der zweite Strompfad (12b) einen sich während der Ausschaltperiode der Schalteinrichtung (14) in progressiver Weise verringernden Ladestrom infolge eines Schwungradeffekts leitet, und
einer Steuereinrichtung (19), die einen Einschalt/Ausschalt-Vorgang der Schalteinrichtung 14 steuert, sodass der Ladestrom zyklisch Spitzenwerte aufweist, und die Schalteinrichtung (14) in den Ausschaltzustand bringt, wenn der Ladewert des Piezo- Stapels (3A-3D) einen durch eine externe Eingabe eingestellten Sollladewert erreicht,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (19) die zeitliche Steuerung des Übergangs von einem Einschaltzustand zu einem Ausschaltzustand der Schalteinrichtung (14) so festlegt, dass der Spitzenwert im Verhältnis dazu geringer wird, wie der Sollladewert geringer wird.

2. Ansteuerschaltung (1) für einen piezoelektrischen Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (19) beinhaltet:
eine Vergleichseinheit (24), die ein den Ladestrom angebendes erstes Signal mit einem den Sollladewert angebenden zweiten Signal vergleicht, und
eine Steuersignalausgabeunterbindungseinheit (21), die die Ausgabe eines die Schalteinrichtung (14) anschaltenden Steuersignals unterbindet und die Schalteinrichtung (14) in den Ausschaltzustand bringt, falls das erste Signal das zweite Signal erreicht.

3. Ansteuerschaltung (1) für einen piezoelektrischen Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (19) beinhaltet:
eine Signalerzeugungseinheit (28), die ein erstes Signal erzeugt, das während der Einschaltperiode der Schalteinrichtung (14) mit der Zeit ansteigt,
eine Vergleichseinheit (24), die das erste Signal mit einem den Sollladewert angebenden zweiten Signal vergleicht, und
eine Steuersignalausgabeunterbindungseinheit (24), die, falls das erste Signal das zweite Signal übersteigt, die Ausgabe eines die Schalteinrichtung (14) anschaltenden Steuersignals unterbindet und die Schalteinrichtung (14) in den Ausschaltzustand bringt.

4. Kraftstoffeinspritzsystem mit:
einem Düsenabschnitt (4a) zum Einspritzen von unter Druck gesetztem Kraftstoff, der von einer Common-Rail- Einheit (54) zugeführt ist,
einem Ventilelement (423), das die Kraftstoffeinspritzung durch eine Betätigung anschaltet oder abschaltet, die auf dem Druck des unter Druck gesetzten Kraftstoff beruht,
einem piezoelektrischen Aktuator (4c), der entgegen dem Druck des unter Druck gesetzten Kraftstoffs eine Druckkraft zur Betätigung des Ventilelements (423) erzeugt,
einer Druckerfassungseinrichtung (57), die einen Kraftstoffdruck der Common-Rail-Einheit (54) misst und
einer Ansteuerschaltung (1) für einen piezoelektrischen Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Ansteuerung des piezoelektrischen Aktuators (4c), wobei die Steuereinrichtung (19) eine Einstellung für einen Sollladewert aufweist, der im Verhältnis dazu größer wird, wie der Common-Rail-Kraftstoffdruck höher wird.

5. Ansteuerschaltung (1) für einen piezoelektrischen Aktuator mit:
einem ersten Strompfad (12a), der einen Strom von einer Gleichstromquelle (11) zu einem Piezo-Stapel (3A-3D) eines piezoelektrischen Aktuators mittels eines Induktionselements (13) leitet, wobei der erste Strompfad (12a) einen Ladestrom leitet, der während einer Einschaltperiode einer in dem Strompfad (12a) angeordneten und zum zyklischen Anschalten und Abschalten eingerichteten Schalteinrichtung (14) in progressiver Weise ansteigt,
einem zweiten Strompfad (12b), der einen Strom von dem Induktionselement (13) zu dem Piezo-Stapel (3A-3D) durch Umgehen der Gleichstromquelle (11) und der Schalteinrichtung (14) leitet, wobei der zweite Strompfad (12b) einen Ladestrom infolge eines Schwungradeffekts leitet, der während der Ausschaltperiode der Schalteinrichtung (14) in progressiver Weise abnimmt, und
einer Schalteinrichtung (19), die einen Einschalt/Ausschalt-Vorgang der Schalteinrichtung (14) steuert, sodass der Ladestrom zyklisch Spitzenwerte aufweist, und die Schalteinrichtung (14) in den Ausschaltzustand bringt, wenn der Ladewert des Piezo- Stapels (3A-3D) einen durch eine externe Eingabe eingestellten Sollladewert erreicht,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (19) beinhaltet:
eine Einschaltperiodenfortgangserfassungseinheit (17), die den Fortgang einer Einschaltperiode misst und ein Fortgangserfassungssignal erzeugt, das im Verhältnis dazu größer wird, wie der Fortgang zunimmt,
eine Ladewerterfassungseinheit (17), die den Ladewert des Piezo-Stapels misst und ein Ladewerterfassungssignal erzeugt, das im Verhältnis dazu größer wird, wie der Ladewert größer wird,
eine Befehlssignalausgabeeinheit (58a), die ein Ladebefehlssignal erzeugt, das auf einen Wert eingestellt ist, der größer als das Ladewerterfassungssignal zu dem Zeitpunkt ist, wenn der Ladewert den Sollladewert erreicht,
eine Subtraktionseinheit (30), die ein Einschaltperiodenbestimmungssignal erzeugt, das proportional zu der Differenz zwischen dem Ladebefehlssignal und dem Ladewerterfassungssignal ist, und
eine Steuersignalausgabeunterbindungseinheit (21), die das Fortgangserfassungssignal mit dem Einschaltperiodenbestimmungssignal vergleicht und, falls das Fortgangserfassungssignal größer ist als das Einschaltperiodenbestimmungssignal wird, die Ausgabe eines die Schalteinrichtung (14) anschaltenden Steuersignals unterbindet und die Schalteinrichtung (14) in den Ausschaltzustand bringt.

6. Ansteuerschaltung (1) für einen piezoelektrischen Aktuator mit:
einem ersten Strompfad (12a), der einen Strom von einer Gleichstromquelle (11) zu einem Piezo-Stapel. (3A-3D) eines piezoelektrischen Aktuators mittels eines Induktionselements (13) leitet, wobei der erste Strompfad (12a) einen Ladestrom leitet, der während einer Einschaltperiode einer in dem Strompfad (12a) angeordneten und zum zyklischen Anschalten und Abschalten eingerichteten Schalteinrichtung (14) in progressiver Weise ansteigt,
einem zweiten Strompfad (12b), der einen Strom von dem Induktionselement (13) zu dem Piezo-Stapel (3A-3D) durch Umgehen der Gleichstromquelle (11) und der Schalteinrichtung (14) leitet, wobei der zweite Strompfad (12b) infolge eines Schwungradeffekts einen Ladestrom leitet, der während der Ausschaltperiode der Schalteinrichtung (14) in progressiver Weise fällt, und
einer Steuereinrichtung (19), die einen Einschalt/Ausschalt-Vorgang der Schalteinrichtung (14) steuert, so dass der Ladestrom zyklisch Spitzenwerte aufweist, und die Schalteinrichtung (14) in den Ausschaltzustand bringt, wenn der Ladewert des Piezo- Stapels (3A-3D) einen durch eine externe Eingabe eingestellten Sollladewert erreicht,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (19) beinhaltet:
eine Einschaltperiodenfortgangserfassungseinheit (17), die den Fortgang der Einschaltperiode misst und ein Fortgangserfassungssignal erzeugt, das im Verhältnis dazu größer wird, wie der Fortgang zunimmt,
eine Ladewerterfassungseinheit (17), die den Ladewert des Piezo-Stapels (3A-3D) misst und ein Ladewerterfassungssignal erzeugt, das im Verhältnis dazu größer wird, wie der Ladewert größer wird,
eine Befehlssignalausgabeeinheit (58a), die ein Ladebefehlssignal erzeugt, das auf einen Wert eingestellt ist, der geringer als das Ladewerterfassungssignal zu dem Zeitpunkt ist, wenn der Ladewert den Sollladewert erreicht,
eine Vergleichseinheit (24), die das Ladewerterfassungssignal mit einem Schaltbefehlssignal vergleicht,
eine Einschaltperiodenbestimmungssignal-Ausgabeeinheit (30), die ein erstes Einschaltperiodenbestimmungssignal erzeugt, falls das Ladewerterfassungssignal geringer als das Schaltbefehlssignal ist, oder ein zweites Einschaltperiodenbestimmungssignal erzeugt, falls das Ladewerterfassungssignal größer als das Schaltbefehlssignal ist, und
eine Steuersignalausgabeunterbindungseinheit (21), die das Fortgangserfassungssignal mit dem Einschaltbestimmungssignal vergleicht und, falls das Fortgangserfassungssignal größer als das Einschaltperiodenbestimmungssignal wird, die Ausgabe eines Steuersignals unterbindet, das die Schalteinrichtung (14) anschaltet, und die Schalteinrichtung (14) in den Ausschaltzustand bringt.

7. Ansteuerschaltung (1) für einen piezoelektrischen Aktuator nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (19) beinhaltet:
eine Ladestromerfassungseinheit (17), die den Ladestrom des Piezo-Stapels misst und ein Ladestromerfassungssignal erzeugt, das proportional zu dem Ladestrom ist,
eine Untergrenzensignal-Erzeugungsschaltung (27), die ein Untergrenzensignal erzeugt, das einen Untergrenzenwert des Ladestroms bestimmt, und
eine Steuersignalausgabe-Freigabeeinheit (23), die das Ladestromerfassungssignal und das Untergrenzensignal empfängt und die Ausgabe des Steuersignals freigibt, falls das Ladestromerfassungssignal geringer als das Untergrenzensignal wird,
wobei das Untergrenzensignal größer als auf einen Wert Null eingestellt ist.

8. Kraftstoffeinspritzsystem mit:
einem Düsenabschnitt (4a) zur Einspritzung unter Druck gesetzten Kraftstoffs, der von einer Common-Rail-Einheit (54) zugeführt ist,
einem Ventilelement (423), das die Kraftstoffeinspritzung durch eine Betätigung anschaltet oder abschaltet, die auf dem Druck des unter Druck gesetzten Kraftstoffs beruht,
einem piezoelektrischen Aktuator (4c), der eine Druckkraft zur Betätigung des Ventilelements (423) entgegen dem Druck des unter Druck gesetzten Kraftstoffs erzeugt, und
einer Ansteuerschaltung für einen piezoelektrischen Aktuator nach einem der Ansprüche 5 bis 7 zur Ansteuerung des piezoelektrischen Aktuators (4c).