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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Treibervorrichtung für ein piezoelektrisches
Betätigungsglied
zur Steuerung der Ladung und Entladung eines piezoelektrischen Elements
zum Antreiben eines piezoelektrischen Betätigungsglieds, das in einem Brennstoffeinspritzventil
verwendet werden kann.
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Ein
piezoelektrischer Injektor verwendet ein piezoelektrisches Betätigungsglied,
das aus einem Stapel einer Vielzahl von piezoelektrischen Elementen
(einem piezoelektrischen Stapel) besteht und beispielsweise mittels
des piezoelektrischen Effekts expandiert und zusammengezogen wird
(kontrahiert). Dieser Brennstoffinjektor wird als ein Brennstoffinjektor
in einer Common-Rail-Brennstoffeinspritzeinrichtung einer Dieselmaschine
verwendet. Das piezoelektrische Betätigungsglied stellt ein kapazitive
Last dar, die geladen (aufgeladen) und entladen wird, um eine Umschaltung
zwischen einem expandierten und einem zusammengezogenen Zustand
zu bewirken. Ein Ventil des piezoelektrischen Injektors wird zwischen
geöffneten
und geschlossenen Positionen mittels der Expansions- und Kontraktionsvorgänge des piezoelektrischen
Betätigungsglieds
umgeschaltet.
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Gemäß der Darstellung
in 10 besteht ein piezoelektrischer
Injektor aus einem zylindrischen Nadelgehäuseteil 52 an einem
vorderen Ende eines Körpers 50.
Der Nadelgehäuseteil 52 beinhaltet
eine Düsennadel 54,
die in ihrer axialen Richtung versetzt werden kann. Die Düsennadel 54 sitzt
selbst auf einem ringförmigen
Nadelsitzteil 56 auf, der an dem vorderen Ende des Körpers 50 ausgebildet
ist, zum Isolieren des Nadelgehäuseteils 52 gegenüber seiner
Umgebung (Brennkammer einer Brennkraftmaschine) und verlässt den
Nadelsitzteil 56, um den Nadelgehäuseteil 52 in Verbindung
mit der Umgebung zu bringen. Ein von dem (nicht gezeigten) Common Rail
zu einem Hochdruckbrennstoffkanal 48 zugeführter Hochdruckbrennstoff
wird über
die Düsennadel 54 dem
Nadelgehäuseteil 52 zugeführt. Eine rückwärtige Seite
der Düsennadel 54 (die
Seite, die dem Nadelsitzteil 56 gegenüber liegt) liegt gegenüber einer
Gegendruckkammer 60. Der Brennstoff des Hochdruckbrennstoffkanals 58 wird über eine Öffnung 64 der
Gegendruckkammer 60 zugeführt. Eine Nadelfeder 62 dient
zum Drücken
bzw. Antreiben der Düsennadel 54 in
Richtung des Nadelsitzteils 56, und ist in der Gegendruckkammer 60 angeordnet.
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Über ein
Ausgleichskreuzventil 66, das ein 3-Wege-Ventil ist, kann
die Gegendruckkammer 60 mit einem Niederdruckbrennstoffkanal 72 in
Verbindung stehen. Das Ausgleichskreuzventil 66 wird mittels
einer Ventilfeder 70 in Richtung einer hinteren Seite des
Gehäuses 50 (in
der Fig. nach oben) gedrückt.
Eine Rückseite
des Kreuzventils 66 liegt an einem ringförmigen Ventilsitzteil 74 mittels
der durch die Ventilfeder 70 ausgeübten Kraft an und isoliert den
Niederdruckbrennstoffkanal 72 und die Gegendruckkammer 60 voneinander,
und wird in Richtung des vorderen Endes des Körpers 50 gegen die
von der Ventilfeder 70 ausgeübte Kraft versetzt, um den Niederdruckbrennstoffkanal 72 und
die Gegendruckkammer 60 miteinander in Verbindung zu bringen.
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Eine
Oberfläche
des Kreuzventils 66 auf der Seite des Ventilsitzteils 74 steht
gegenüber
einem vorderen Ende eines Ventilkolbens 78. Eine rückwärtige Seite
des Ventilkolbens 78 steht gegenüber einem vorderen Ende eines
piezoelektrischen Kolbens 80. Eine Versetzungsvergrößerungskammer 82 wird mittels
des Ventilkolbens 78, des piezoelektrischen Kolbens 80 und
einer inneren Kreisumfangsfläche des
Körpers 50 bestimmt.
Die Versetzungsvergrößerungskammer 82 wird
durch zwei zylindrische Räume gebildet,
die in Reihe zueinander angeordnet sind, einschließlich eines
Teiles mit kleinem Durchmesser, der den Durchmesser der Kammer auf
der Rückseite des
Körpers 50 größer macht
als den Durchmesser des vorderen Endes des Körpers 50. Die Versetzungsvergrößerungskammer 82 ist
mit einem geeigneten Fluid, beispielsweise mit Brennstoff, gefüllt.
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Der
piezoelektrische Kolben 80 wird mittels einer piezoelektrischen
Feder 84 in Richtung der Rückseite des Körpers 50 gedrückt. Die
Seite des piezoelektrischen Kolbens 80, die näher zur
Rückseite des
Körpers 50 angeordnet
ist, ist ferner mit einem piezoelektrischen Element 86 verbunden,
das einen piezoelektrischen Stapel gemäß der vorstehenden Beschreibung
aufweist und das als piezoelektrisches Betätigungsglied dient. Das piezoelektrische
Element 86 ist an dem Körper 50 an
der rückwärtigen Oberfläche befestigt,
die gegenüber
der Seite liegt, die dem piezoelektrischen Kolben 80 zugewandt
ist.
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Wird
dem piezoelektrischen Element 86 kein Strom zugeführt, d.
h. wird dieses nicht angeregt bzw. angesteuert, und befindet es
sich daher in einem zusammengezogenen bzw. kontrahierten Zustand, dann
verbleibt somit der piezoelektrische Kolben 80 in einer
Position an der Rückseite
des Körpers 50 infolge
der piezoelektrischen Feder 84. Da der Ventilkolben 78 hierbei
das Kreuzventil 66 nicht in Richtung des vorderen Endes
des Körpers 50 versetzt,
sind die Gegendruckkammer 60 und der Niederdruckbrennstoffkanal 72 voneinander
mittels des Kreuzventils 66 isoliert. Im Ergebnis wird
die Düsennadel 54 durch den
Druck des Brennstoffs in der Gegendruckkammer 60 (Common-Rail-Druck)
und die Nadelfeder 62 in Richtung des vorderen Endes des
Körpers 50 bis zu
dem Anschlag auf der Nadelsitzposition 56 gedrückt (das
Ventil ist geschlossen).
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Wird
hingegen dem piezoelektrischen Element 86 ein Strom zugeführt, d.
h. wird es angeregt bzw. angesteuert, so daß eine Expansion des piezoelektrischen
Elements 86 auftritt, dann bewegt sich der piezoelektrische
Kolben 80 in Richtung des vorderen Endes des Gehäuses 50 entgegen
der Kraft der piezoelektrischen Feder 84. Da somit der
Ventilkolben 78 das Kreuzventil 66 in Richtung
des vorderen Endes des Gehäuses
(das Ventil ist geöffnet)
versetzt, gelangt die Gegendruckkammer 60 in Verbindung
mit dem Niederdruckbrennstoffkanal 72. Im Ergebnis vermindert
sich der Druck des Brennstoffs in der Gegendruckkammer 60,
und es wird die Kraft der Hochdruckdüse in dem Nadelgehäuseteil 52 zum Drücken der
Düsennadel 54 in
Richtung der Rückseite
des Gehäuses 50 um
einen vorbestimmten Betrag oder mehr größer als die Kraft des Brennstoffs
in der Gegendruckkammer 60 und der Nadelfeder 62 zum Drücken der
Düsennadel 54 in
Richtung der Vorderseite des Körpers 50.
Die Düsennadel 54 verlässt somit
die Nadelsitzposition 56 (das Ventil ist geöffnet).
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Der
vorstehend beschriebene Aufbau ermöglicht den Steuerung des Öffnens und
Schließens der
Düsennadel 54 durch
Ladung und Entladung des piezoelektrischen Elements 86,
wobei auf diese Weise die Brennstoffeinspritzung gesteuert wird.
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Energie
wird akkumuliert, bis die Kraft des piezoelektrischen Elements 86 für seine
Ausdehnung, die aus der Ladung des piezoelektrischen Elements 86 hervorgeht,
die Kraft der piezoelektrischen Feder 84 und dergleichen
zum Drücken
des piezoelektrischen Kolbens 80 in Richtung des rückwärtigen Teils des
Gehäuses 50 übersteigt.
Beginnt die Versetzung des piezoelektrischen Elements 86,
des piezoelektrischen Kolbens 80 und des Kreuzventils 66,
dann bilden das piezoelektrische Element 86 und der piezoelektrische
Kolben 80 ein Feder-Masse-Schwingungssystem, das bekannt ist,
und das einer Eigenschwingung unterworfen ist. Wird das piezoelektrische
Element 86 mit einer hohen Geschwindigkeit geladen oder
weist das Element eine hohe Eigenfrequenz auf, dann wird ein großer Energiebetrag
in dem piezoelektrischen Element 86 akkumuliert bzw. angesammelt,
bevor die Versetzung des Kreuzventils 66 beginnt, so daß dies zu
größeren Vibrationen
führen
kann. Da die auf diese Weise erzeugte Eigenschwingung auf den Körper 50 übertragen
wird, an dem das piezoelektrische Element 86 befestigt
ist, können
in dem Injektor größere Geräusche erzeugt werden.
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Geräusche gemäß der vorstehenden
Beschreibung können
vermindert werden durch Vermindern der dem piezoelektrischen Element 86 zugeführten Energie
oder durch Vermindern der Geschwindigkeit, mit der die Ansteuerungsenergie
zugeführt
wird. Eine Verminderung der zugeführten Energie kann jedoch zu
Problemen wie einem instabilen Injektorbetriebsverhalten führen. Wird
die Energiezuführungsgeschwindigkeit
vermindert, dann wird die Ansprechgeschwindigkeit, die ein Vorteil
eines piezoelektrischen Injektors ist, geopfert, da es nunmehr schwierig
wird, eine Vielzahl von Einspritzungen mehrmals während einer
kurzen Zeitdauer zu wiederholen. Dies ist insbesondere bei einer
Dieselmaschine und dergleichen gravierend, da hierbei Piloteinspritzungen
und Haupteinspritzungen durchgeführt
werden, und wobei die Verschlechterung der Ansprechfähigkeit
dazu führt,
daß das
Kürzen
des Intervalls zwischen den Piloteinspritzungen und den Haupteinspritzungen
schwierig wird.
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Eine
Ladesteuerung für
ein piezoelektrisches Element 86 gemäß dem Stand der Technik ist beispielsweise
in der Druckschrift JP-A-11-317551 offenbart.
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Es
kann nicht nur der in 10 gezeigte
piezoelektrische Injektor bei der Ansteuerung Geräusche erzeugen,
sondern es unterliegen auch piezoelektrische Injektoren im allgemeinen,
die Brennstoffeinspritzventile einschließlich eines piezoelektrischen Elements
als ein Betätigungsglied
aufweisen, derartigen Bedingungen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Treibervorrichtung
für einen
piezoelektrischen Aktuator bzw. ein piezoelektrisches Betätigungsglied
derart auszugestalten, daß ein
bevorzugter Geräuschunterdrückungsgrad
erzeugt wird, während
die Ansprechfähigkeit
des Betätigungsglieds aufrecht
erhalten wird.
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Merkmale
zum Lösen
dieser Aufgabe und die Wirkungsweise und Vorteile derselben werden nachstehend
beschrieben.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung steuert eine Treibervorrichtung die Ladung und die Entladung
eines piezoelektrischen Elements zum Antreiben eines piezoelektrischen
Betätigungsglieds,
das zum Antreiben eines Brennstoffeinspritzventils als ein piezoelektrischer
Injektor verwendet werden kann. Die Treibervorrichtung umfasst eine
Steuerungseinheit zum Steuern der Ladung des piezoelektrischen Elements
in der Weise, daß der
Betrag der elektrischen Energie, wie eine dem piezoelektrischen Element
zugeführte
Elektrizität
zu Beginn der Erregung begrenzt und danach vergrößert wird.
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Durch
die Begrenzung des Betrags an elektrischer Energie, wie die dem
piezoelektrischen Element zu Beginn der Erregung zugeführte Elektrizität, kann
verhindert werden, daß in
dem piezoelektrischen Element Energie im Übermaß akkumuliert wird, bevor das
Ventil des piezoelektrischen Injektors sich zu öffnen beginnt. Es ist auf diese
Weise möglich,
vom piezoelektrischen Element zu anderen Teilen des Brennstoffeinspritzventils übertragene
Vibrationen zu vermindern, wenn das piezoelektrische Element versetzt
wird, und es können
auf diese Weise Geräusche
in befriedigender Weise unterdrückt werden.
Durch Vergrößern des
zugeführten
Elektrizitätsbetrags
nach der Steuerung im Hinblick auf eine Begrenzung desselben kann
jegliche Verzögerung des
Ventilöffnungsvorgangs
des piezoelektrischen Injektors vermieden werden, d. h. die Ansprechfähigkeit
des piezoelektrischen Injektors kann aufrechterhalten werden. Geräusche können auf
diese Weise unter Beibehaltung der Ansprechfähigkeit in befriedigender Weise
unterdrückt
werden.
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Die
Steuerung zum Begrenzen und Vergrößern des Betrags zugeführter Elektrizität kann in
der Weise durchgeführt
werden, daß der
Gesamtbetrag der zugeführten
Elektrizität
während
einer vorbestimmten Periode nach Beginn der Erregung kleiner ist
als der Gesamtbetrag der zugeführten
Elektrizität während einer
zur vorbestimmten Periode gleichen langen Periode, die unmittelbar
nach dem Ablauf der vorbestimmten Periode beginnt. Alternativ kann
der zugeführte
Elektrizitätsbetrag
in einem Zyklus unmittelbar nach der vorbestimmten Periode kleiner
eingestellt werden anstelle eines Elektrizitätsbetrags, der in jedem Zyklus
nach der vorbestimmten Periode zugeführt wird.
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In
der Treibervorrichtung überwacht
die Steuerungseinheit den Betrag der dem piezoelektrischen Element
zugeführten
Elektrizität
als ein Ergebnis der periodischen Ein- und Ausschaltvorgänge, und
stellt die Begrenzung durch Steuern des überwachten Elektrizitätsbetrags
ein, der in der Weise zugeführt
wird, daß dieser
einen vorbestimmten Schwellenwert nicht überschreitet. Die Steuerung
zur Begrenzung des zugeführten
Elektrizitätsbetrags kann
durchgeführt
werden durch Überwachen
des zugeführten
Elektrizitätsbetrags
und Begrenzen des überwachten Elektrizitätsbetrags,
der in der Weise zugeführt
wird, daß er
einen vorbestimmten Schwellenwert nicht überschreitet.
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In
der Treibervorrichtung überwacht
die Steuerungseinheit den dem piezoelektrischen Element zugeführten Elektrizitätsbetrag
als ein Ergebnis der periodischen Ein- und Ausschaltvorgänge, und steuert den überwachten
und zugeführten
Elektrizitätsbetrag
in der Weise, daß er
einen vorbestimmten Schwellenwert nicht überschreitet. Die Steuerung zum
Vergrößern des
zugeführten
Elektrizitätsbetrags wird
durch Vergrößern des
vorbestimmten Schwellenwerts durchgeführt.
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Ist
die Dauer der Einschaltvorgänge
zu lang, dann wird ein übergroßer Strom
in dem piezoelektrischen Element akkumuliert, der nicht nur zu größeren Geräuschen,
sondern ebenfalls zu einer Beschädigung
der Schaltungen zum Ansteuern des piezoelektrischen Elements, wie
der Stromschaltung, infolge des übergroßen Stroms
führen
kann. In diesem Zusammenhang wird der vorstehend beschriebene Aufbau
in geeigneter Weise der Möglichkeit
der Beschädigung
des Ladeschalters gerecht, da der überwachte und zugeführte Elektrizitätsbetrag
in der Weise gesteuert werden kann, daß dieser nach dem Übergang
von der Begrenzungssteuerung zur Vergrößerungssteuerung einen vorbestimmten
Schwellenwert nicht überschreitet.
Ferner kann der vorbestimmte Schwellenwert nach der Durchführung der Begrenzungssteuerung
zu Beginn der Erregung größer gemacht
werden zum Begrenzen des zugeführten
Elektrizitätsbetrags
zu Beginn der Erregung in geeigneter Weise, und zum Vergrößern des
Elektrizitätsbetrags,
der danach in angemessener Weise zugeführt wird.
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Werden
in der Treibervorrichtung die periodischen Ein- und Ausschaltvorgänge durchgeführt, dann
stellt die Steuerungseinheit die Dauer eines Einschaltvorgangs länger ein,
wenn die Vergrößerungssteuerung
durchgeführt
wird, als wenn die Begrenzungssteuerung durchgeführt wird. Eine derartige Einstellung
ermöglicht
es, auf einfache Weise einen integrierten Wert des Stroms mit einer
Dreieckswellenform nach der Begrenzungssteuerung zu vergrößern. Im
Ergebnis kann der dem piezoelektrischen Element zugeführte Elektrizitätsbetrag
nach der Begrenzungssteuerung auf einfache Weise vergrößert werden.
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In
der Treibervorrichtung erzeugt die Steuerungseinheit ein Bezugssignal
für periodische
Ein- und Ausschaltvorgänge,
und stellt die Dauer eines Einschaltvorgangs, der mittels des Bezugssignals bestimmt
ist, länger
ein, wenn die Vergrößerungssteuerung
durchgeführt
wird, als wenn die Begrenzungssteuerung durchgeführt wird. Somit wird der Ladeschalter
entsprechend dem Bezugssignal ein- und ausgeschaltet. Da ferner
das Bezugssignal die Dauer eines Einschaltvorgangs einstellt, kann
der zugeführte
Elektrizitätsbetrag
begrenzt und kann danach vergrößert werden.
Mit einem derartigen Bezugssignal, das voreingestellt wird und die
angemessene Begrenzung und Vergrößerung des
zugeführten
Elektrizitätsbetrags
ermöglicht,
kann die Begrenzungssteuerung und die nachfolgende Vergrößerungssteuerung
entsprechend einer offenen Steuerungsbasis durchgeführt werden.
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In
der Treibervorrichtung stellt die Steuerungseinheit das Verhältnis der
Dauer des Einschaltvorgangs eines Zyklus der Ein- und Ausschaltvorgänge zur
Dauer des Ausschaltvorgangs größer ein, wenn
die Vergrößerungssteuerung
durchgeführt wird,
als wenn die Begrenzungssteuerung durchgeführt wird. Der zugeführte Elektrizitätsbetrag
in einem Zyklus der Ein- und
Ausschaltvorgänge
kann somit vergrößert werden,
in dem das Verhältnis
der Dauer des Einschaltvorgangs des Zyklus zur Dauer des Ausschaltvorgangs
groß eingestellt
wird. Somit kann der zugeführte
Elektrizitätsbetrag
in einem Zyklus der Ein- und Ausschaltvorgänge nach der Begrenzungssteuerung
vergrößert werden.
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Die
Steuerungseinheit umfasst in der Treibervorrichtung eine Einheit
zum Erzeugen eines Bezugssignals für die periodischen Ein- und
Ausschaltvorgänge,
sowie eine Einheit zum Ein- und Ausschalten des Ladeschalters auf
der Basis des Bezugssignals. Auf diese Weise können die Ein- und Ausschaltvorgänge auf
einfache Weise durchgeführt
werden. Insbesondere kann eine einfache Einstellung verwendet werden,
bei der das Bezugssignal beispielsweise ein periodisches Signal
mit einer regulären Zeitfolge
ist, bei der die jeweilige Dauer der Einschaltvorgänge und
der Ausschaltvorgänge
nicht variabel sind. Wird eine derartige Einstellung verwendet,
dann ist es wünschenswert,
die jeweilige Zeitdauer der Einschaltvorgänge und der Ausschaltvorgänge in der
Weise einzustellen, daß eine
Einschaltzeit zu einer optimalen Zeit nach dem Ablauf der vorbestimmten
Zeitdauer auftritt, und daß die
Dauer des Ausschaltvorgangs in der vorbestimmten Periode nicht zu
lang wird. Es ist möglich,
Komplikationen bezüglich
der Steuerung durch Voreinstellen eines Musters von Ein- und Ausschaltvorgängen unter
Verwendung des Bezugssignals zu vermeiden, um eine variable Einstellung
der Betriebsart auf der Basis des Überwachens des Zustands des
in dem Strompfad fließenden
Stroms zu ermöglichen.
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Die
Steuerungseinheit kann den zugeführten Elektrizitätsbetrag
zu Beginn der Erregung auf den Bereich von 8 bis 10 A begrenzen.
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Die
Periode der Begrenzungssteuerung kann in der Treibervorrichtung
34 μs oder
mehr betragen. Somit kann der in dem piezoelektrischen Injektor
erzeugte Geräuschpegel
in effektiver Weise vermindert werden. Es ist wünschenswert, die Periode auf
47 μs oder
länger
einzustellen, wenn der vorbestimmte Schwellenwert bei 8 A liegt,
auf 50 μs
oder länger
einzustellen, wenn der vorbestimmte Schwellenwert bei 10 A liegt,
und auf einen Wert aus einer Interpolation der Werte von 47 μs und 50 μs einzustellen,
wenn der vorbestimmte Schwellenwert zwischen diesen beiden vorstehend
angegebenen Werten liegt.
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Der
piezoelektrische Injektor in Verbindung mit der Treibervorrichtung
umfasst ein Kreuzventil, das eine Verbindung zwischen einem Hochdruckbrennstoffkanal,
dem ein Hochdruckbrennstoff zugeführt wird, und einem Niederdruckbrennstoffkanal zum
Rückführen des
Brennstoffs zu einem Tank herstellt und unterbricht, und das geöffnet wird
durch die Expansion des piezoelektrischen Elements zum Öffnen einer
Brennstoffeinspritzöffnung,
und um auf diese Weise den Brennstoff einzuspritzen, und wobei die
Begrenzungssteuerung bis zu der Zeit durchgeführt wird, bei der angenommen
wird, daß sich
das Kreuzventil zu öffnen
beginnt. Da der zugeführte Elektrizitätsbetrag
bis zu der Zeit begrenzt ist, zu der angenommen wird, daß sich das
Kreuzventil zu öffnen
beginnt, ist es möglich,
zu verhindern, daß ein übergroßer Energiebetrag
in dem piezoelektrischen Element akkumuliert wird, bevor sich das
Kreuzventil zu öffnen
beginnt.
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Die
vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
in Verbindung mit den zugehörigen
Figuren verständlich.
Es zeigen:
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1 eine
grafische Darstellung einer Schaltungsanordnung zur Veranschaulichung
einer Treibervorrichtung, die ein piezoelektrisches Betätigungsglied
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zur Verwendung als eine Treibervorrichtung
für einen
in einer Dieselmaschine vorgesehenen piezoelektrischen Injektor zeigt,
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2 ein
Zeitdiagramm der Lade-/Entladesteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
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3 eine
grafische Darstellung zur Veranschaulichung von Strömen zur
Zeit einer Ladesteuerung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
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4 eine
grafische Darstellung zur Veranschaulichung von Strömen zur
Zeit einer Entladesteuerung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
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5 ein
Zeitdiagramm zur Veranschaulichung einer Betriebsart der Ladesteuerung
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
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6 eine
grafische Darstellung zur Veranschaulichung einer Einstellung eines
Schwellenwerts und einer vorbestimmten Periode gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
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7 ein
Zeitdiagramm zur Veranschaulichung einer Betriebsart der Ladesteuerung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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8 ein
Zeitdiagramm zur Veranschaulichung einer Betriebsart der Ladesteuerung
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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9 ein
Zeitdiagramm zur Veranschaulichung einer Betriebsart der Ladesteuerung
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, und
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10 eine
Schnittansicht eines piezoelektrischen Injektors.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Gemäß 1 ist
eine Treibervorrichtung für ein
piezoelektrisches Betätigungsglied
gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel
vorgesehen zur Steuerung des Ladens und Entladens piezoelektrischer Elemente
Pa und Pb zum Antreiben der piezoelektrischen Injektoren PIa und
PIb. Die Treibervorrichtung umfasst eine elektronische Steuerungseinheit
(ECU) 30, die eine Zentralverarbeitungseinheit umfasst
zur Steuerung einer Dieselmaschine, sowie eine Treibervorrichtungseinheit 1.
Von einer Batterie B wird elektrische Leistung der Treibervorrichtungseinheit 1 und der
elektronischen Steuerungseinheit 30 zugeführt.
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Die
piezoelektrischen Injektoren PIa und PIb weisen den in 10 gezeigten
Aufbau auf. Die piezoelektrischen Elemente Pa und Pb umfassen einen Stapel,
der durch eine Vielzahl von übereinander
angeordneten piezoelektrischen Elementen (ein piezoelektrischer
Stapel) gebildet ist, und die als Betätigungsglieder im Ergebnis
einer Expansion und Kontraktion des Stapels infolge eines piezoelektrischen Effekts
dienen. Insbesondere stellen die piezoelektrischen Elemente Pa und
Pb kapazitive Lasten dar, die mit der Ladung (Aufladung) expandieren
und bei der Entladung zusammengezogen werden (kontrahieren). Im
Ergebnis der Expansion der piezoelektrischen Elemente Pa und Pb
werden Ventile der jeweiligen piezoelektrischen Injektoren PIa und
PIb zum Einspritzen von Brennstoff in die jeweiligen Zylinder geöffnet. Im
Ergebnis der Kontraktion der piezoelektrischen Elemente Pa und Pb
werden die Ventile der jeweiligen piezoelektrischen Injektoren PIa
und PIb zum Beenden der Brennstoffeinspritzung geschlossen.
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Die
elektrische Leistung der Batterie B wird zuerst einem DC-DC-Wandler 2 (Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler)
zugeführt,
der als eine Verstärkungsschaltung
(Booster-Circuit)
dient. Der Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler 2 ist
eine Einrichtung zum seriellen Verbinden einer Spule 2c und
eines Ladeschalters 2s, der in Form eines N-Kanal MOS-Halbleiters
(metal oxide semiconductor) gebildet ist. Ein Anschluss des Wandlers 2 ist mit
der Batterie B verbunden, und ein anderer Anschluss des Wandlers 2 ist
mit Masse verbunden. Eine Diode 2d ist eine parasitäre Diode,
die als Ergebnis der Bildung des N-Kanal-Transistors entsteht. Eine
Anode dieser Diode ist mit Masse verbunden, und eine Kathode derselben
ist mit der Spule 2c verbunden. Wird der Ladeschalter 2s ein-
und ausgeschaltet, dann verstärkt
der DC-DC-Wandler 2 die Spannung der Batterie B (die beispielsweise
12 V beträgt)
auf eine höhere
Spannung (beispielsweise 200 bis 300 V) zur Steuerung der Ladung
(Aufladung) der piezoelektrischen Elemente Pa und Pb.
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Die
mittels des DC-DC-Wandlers 2 verstärkte Spannung wird einem Kondensator 6 über eine
Diode 4 zugeführt.
Ein Anschluss des Kondensators 6 ist mit einer Kathode
der Diode 4, und der andere Anschluss ist mit Masse verbunden.
Wird die mittels des DC-DC-Wandlers 2 verstärkte Spannung
dem Kondensator 6 zugeführt
bzw. an diesen angelegt, dann sammelt der Kondensator 6 die
elektrischen Ladungen, die den piezoelektrischen Elementen Pa und
Pb zuzuführen
sind. Es ist dabei wünschenswert,
daß der
Kondensator 6 eine derartige Kapazität aufweist, daß im wesentlichen
keine Änderung
in der Spannung des Kondensators nach Zuführen der elektrischen Ladungen
auftritt, d. h. der Ladungen, die zur einmaligen Durchführung des
Ladevorgangs der piezoelektrischen Elemente Pa und Pb erforderlich
sind (beispielsweise im Bereich von mehreren 100 μF).
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Der
Anschluss des Kondensators 6 weist ein höheres Potenzial
auf, d. h. der Anschluss desselben auf der Seite der Kathode der
Diode 4 ist mit den Anschlüssen der piezoelektrischen
Elemente Pa und Pb zum Aushalten bzw. Tragen eines höheren Potenzials
durch ein Element verbunden, das durch eine Reihenschaltung eines
Ladeschalters 10 und einer Lade-/Entladespule 12 gebildet
wird. Die Anschlüsse der
piezoelektrischen Elemente Pa und Pb zum Tragen eines niedrigen
Potenzials sind jeweils über
Elemente in Form von Reihenschaltungsauswählschaltern 14a und 14b mit
Widerständen 16a und 16b mit Masse
verbunden. Der Ladeschalter 10 besteht aus einem N-Kanal-MOS- Transistor. Eine
Diode 10d ist eine parasitäre Diode, die als Ergebnis
der Bildung des Transistors entsteht. Eine Anode der Diode ist mit
der Lade/Entladespule 12, und eine Kathode derselben ist
mit der Diode 4 verbunden. Jeder der Auswählschalter 14a und 14b besteht
aus einem N-Kanal-MOS-Transistor.
Dioden 14ad und 14bd sind parasitäre Dioden,
die als Ergebnis der Ausbildung dieser Transistoren gebildet sind.
Anoden dieser Dioden sind mit Masse verbunden, und es sind die Kathoden derselben
jeweils mit den piezoelektrischen Elementen Pa und Pb verbunden.
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Ein
Anschluss eines Entladeschalters 18 ist zwischen dem Ladeschalter 10 und
die Lade/Entladespule 12 geschaltet, und ein anderer Anschluss des
Entladeschalters 18 ist mit Masse verbunden. Der Entladeschalter 18 besteht
aus einem N-Kanal-MOS-Transistor. Eine Diode 18d ist eine
parasitäre
Diode, die im Ergebnis der Ausbildung des Transistors gebildet wird.
Eine Anode der Diode 18d ist mit Masse verbunden, und eine
Kathode derselben ist mit dem Ladeschalter 10 und der Lade/Entladespule 12 verbunden.
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Die
Steuerungseinrichtung 20 ist eine entsprechende Hardware
zum Betätigen
des Ladeschalters 10 und des Entladeschalters 18 auf
der Basis von Befehlen der elektronischen Steuerungseinheit 30.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
werden Signale von der Steuerungseinrichtung 20 zu dem Ladeschalter 10 und
dem Entladeschalter 18 über eine
Treibervorrichtung, die nicht gezeigt ist, ausgegeben zum Ansteuern
des Ladeschalters 10 und des Entladeschalters 18 mit
einer hohen Geschwindigkeit. Die Treibervorrichtung wird vorzugsweise
mit einer Elektrizität
von dem Anschluss des Kondensators 6 zum Tragen eines höheren Potenzials
versorgt.
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2 zeigt
ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Zustände der Ladesteuerung und der
Entladesteuerung. (a) in 2 zeigt Übergänge eines Einspritzsignals
IJTa, das ein Signal ist zum Bestimmen einer Zeit für die Brennstoffeinspritzung und
der Dauer der Einspritzung, wenn es einen logischen Wert „H" aufweist. Es ist
das Einspritzsignal IJTa dargestellt, das ein Beispiel in Verbindung
mit dem piezoelektrischen Element Pa ist. (b) in 2 zeigt Übergänge eines
Schaltsteuerungssignals, das selektiv einen der Auswählschalter 14a und 14b einschaltet,
wenn es einen logischen Wert „H" aufweist. Es ist
hierbei beispielhaft ein Steuerungssignal für den Auswählschalter 14a dargestellt.
(c) in 2 zeigt Übergänge eines
Ladeperiodensignals, das ein Signal ist zum Bestimmen einer Zeit
zum Laden der piezoelektrischen Elemente Pa und Pb durch Betätigungen
des Ladeschalters 10 und der Länge der Aufladung, wenn es
einen logischen Wert „H" aufweist. (d) in 2 zeigt Übergänge eines
Entladeperiodensignals, das ein Signal ist zum Bestimmen einer Zeit zum
Entladen der piezoelektrischen Elemente Pa und Pb durch Betätigungen
des Entladeschalters 18, und der Länge der Entladung, wenn es
einen logischen Wert „H" aufweist. (e) in 2 zeigt Übergänge des
Potenzials an den Anschlüssen
der piezoelektrischen Elemente Pa und Pb, die ein höheres Potenzial
tragen.
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Wird
das Einspritzsignal IJTa von der elektronischen Steuerungseinheit 30 zu
der Steuerungseinrichtung 20 zu einer Zeit t1 eingegeben,
dann führt unter
Bezugnahme der Steuerungssequenz die Steuerungseinrichtung 20 einen
nachstehend beschriebenen Ablauf (Prozess) durch. Zuerst erzeugt die
Steuerungseinrichtung 20 ein Ladeperiodensignal in der
Form eines logischen Werts „H" von der Zeit t1
bis zu einer Zeit t2 auf der Basis des Einspritzsignals IJTa, und
gibt ein Auswählsteuerungssignal zum
selektiven Einschalten des Auswählschalters 14a aus.
Der Ladeschalter 10 wird auf der Basis des auf diese Weise
erzeugten Ladeperiodensignals ein- und ausgeschaltet. Das Ladeperiodensignal
kann alternativ durch die elektronische Steuerungseinheit 30 erzeugt
werden.
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Wird
der Ladeschalter 10 eingeschaltet, dann wird ein geschlossener
Kreis gemäß der Darstellung
in (a) gemäß 3 durch
den Kondensator 6, den Ladeschalter 10, die Lade/Entladespule 12, das
piezoelektrische Element Pa, den Auswählschalter 14a und
den Widerstand 16a gebildet. Somit wird das piezoelektrische
Element Pa mittels des Kondensators 6 aufgeladen. Wird
der Ladeschalter 10 nach seinem derartigen Einschalten
ausgeschaltet, wie es in 3(b) gezeigt
ist, dann wird eine geschlossene Schleife mittels der Diode 18d,
der Lade/Entladespule 12, des piezoelektrischen Elements
Pa, des Auswählschalters 14a und
des Widerstands 16a gebildet. Das piezoelektrische Element
Pa wird somit durch eine Leerlaufenergie der Lade/Entladespule 12 geladen.
-
Wird
der Ladeschalter 10 gemäß der vorstehenden
Beschreibung betätigt,
dann wird das piezoelektrische Element Pa zur Vergrößerung des
Potenzials bei dem Anschluss des piezoelektrischen Elements Pa vergrößert zum
Tragen eines höheren
Potenzials. Die geschlossene Schaltungsschleife gemäß der Darstellung
in (a) von 3 ist ein Strompfad (Stromweg)
zum Zuführen
der elektrischen Leistung des Kondensators 6 durch die
Lade/Entladespule 12, und der Ladeschalter 10 umfasst
die Funktion der Steuerung des Öffnens
und Schließens
des Strompfads.
-
Nimmt
das Einspritzsignal IJTa den logischen Wert „L" zu einer Zeit t3 gemäß der Darstellung
in 2 an, dann wird ein Entladeperiodensignal in der
Form eines logischen Werts „H" von der Zeit t3
bis zu einer Zeit t4 erzeugt, und es wird der Entladeschalter 18 ein-
und ausgeschaltet.
-
Wird
insbesondere der Entladeschalter 18 eingeschaltet, wie
es in (a) in 4A dargestellt ist, dann
wird eine geschlossene Schleife mittels des Entladeschalters 18,
der Lade/Entladespule 12, des piezoelektrischen Elements
Pa, des Auswählschalters 14a und
des Widerstands 16a gebildet. Auf diese Weise wird das
piezoelektrische Element Pa geladen. Wird der Ladeschalter 18 nach
seinem Einschalten ausgeschaltet, wie es in (b) in 4 gezeigt
ist, dann wird eine geschlossene Schaltungsschleife mittels des
Kondensators 6, der Diode 10d, der Lade/Entladespule 12,
des piezoelektrischen Elements Pa, des Auswählschalters 14a und
des Widerstands 16a gebildet. Somit wird die Leerlaufenergie
der Lade/Entladespule 12 über die Diode 10d durch
den Kondensator 6 gesammelt.
-
Wird
der Entladeschalter 18 in der vorstehend beschriebenen
Weise betätigt,
dann wird das piezoelektrische Element Pa zum Vermindern des Potenzials
an dem Anschluss des piezoelektrischen Elements Pa zum Halten eines
höheren
Potenzials vermindert.
-
Der
Auswählschalter 14a wird
zu einer Zeit t5 nach dem Ende der Steuerungsperiode zum Entladen
ausgeschaltet.
-
Die
Ladung und Entladung der piezoelektrischen Elemente Pa und Pb kann
durch Ein- und Ausschalten des Ladeschalters 10, und des
Ein- und Ausschaltens des Entladeschalters 18 in der vorstehend
beschriebenen Weise gesteuert werden.
-
Dabei
ist zu beachten, daß übergroße Energie
in den piezoelektrischen Elementen Pa und Pb angesammelt werden
kann, bevor die Ventile der piezoelektrischen Injektoren PIa und
PIb ihre Öffnung beginnen,
in Abhängigkeit
von der Betätigung
des Ein- und Ausschaltens des Schalters 10, und daß gemäß der vorstehenden
Beschreibung folglich größere Geräusche bei
den piezoelektrischen Injektoren PIa und PIb erzeugt werden können.
-
Unter
diesen Umständen
wird gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
die Steuerung der Ladung der piezoelektrischen Elemente Pa und Pb
in der Weise ausgeführt,
daß der
den piezoelektrischen Elementen Pa und Pb zugeführte Elektrizitätsbetrag nach
dem Begrenzen während
einer vorbestimmten Periode nach dem Beginn der Erregung vergrößert wird.
Die den piezoelektrischen Elementen Pa und Pb zugeführte Energie
wird für
die vorbestimmte Periode nach dem Beginn der Erregung begrenzt zum Unterdrücken der
Geräusche
der piezoelektrischen Injektoren PIa und PIb, die durch die Akkumulation einer übergroßen Energie
in den piezoelektrischen Elementen Pa und Pb erzeugt werden, bevor
sich die Ventile der piezoelektrischen Injektoren PIa und PIb zu öffnen beginnen.
Durch die Vergrößerung des
zugeführten
Elektrizitätsbetrags
nach Ablauf der vorbestimmten Periode kann ferner jede Verzögerung des Ventilöffnungsbetriebs
der piezoelektrischen Injektoren PIa und PIb zur Aufrechterhaltung
ihrer Ansprechfähigkeit
vermieden werden.
-
Die
vorstehende Erregungssteuerung wird nachstehend im einzelnen unter
Berücksichtigung von 5 beschrieben.
(a) in 5 zeigt Übergänge des
Einspritzsignals. (b) in 5 zeigt ein Bezugssignal zum
Ermöglichen
der Ein- und Ausschaltvorgänge,
und es ist beispielhaft ein Signal gezeigt, das während eines
Einschaltvorgangs bei dem logischen Wert „H" und bei einem Ausschaltvorgang den
logischen Wert „L" annimmt. (c) in 5 zeigt Übergänge der
tatsächlichen
Ein- und Ausschaltvorgänge
des Ladeschalters 10 gemäß der Darstellung in 1. (d)
in 5 zeigt eine Betriebsart der Strombegrenzung.
(e) in 5 zeigt Übergänge des
zugeführten Elektrizitätsbetrags
zu den piezoelektrischen Elementen Pa und Pb. (f) in 5 zeigt Übergänge der Spannung
an den Anschlüssen
der piezoelektrischen Elemente Pa und Pb zum Tragen eines höheren Potenzials.
-
Es
wird nun Bezug auf die Reihe der Abläufe gemäß der Darstellung in 5 genommen.
Werden zu einer Zeit t11 durch die elektronische Steuerungseinheit 30 Einspritzsignale
(IJTa und IJTb) zuerst ausgegeben, dann werden die Auswählschalter 14a und 14b betrieben
(betätigt),
und es werden Ladeperiodensignale in der in 2 gezeigten
Weise erzeugt. Die Steuerungseinrichtung 20 führt sodann
die folgenden Abläufe
gemäß den Ladeperiodensignalen durch.
Das Bezugssignal wird zum Ein- und
Ausschalten des Ladeschalters 10 für Ladeperioden erzeugt, die
entsprechend den Ladeperiodensignalen bestimmt sind. Das Bezugssignal
weist die periodischen Einschaltvorgänge und die Ausschaltvorgänge mit
einer festen Frequenz an, indem wiederholt die logischen Werte „H" und „L" angenommen werden.
In dem Bezugssignal sind im einzelnen die Dauer der Periode mit
dem logischen „H" und die Dauer mit
dem logischen „L" in den Perioden
zueinander gleich eingestellt. Der Ausdruck „periodisch" in der vorliegenden
Verwendung bedeutet die Wiederholung des logischen Werts „H" und des logischen
Werts „L", d. h. die Wiederholung
der Einschaltvorgänge
und der Ausschaltvorgänge,
und bedeutet nicht, daß die
Einschaltzeiten und die Ausschaltzeiten der Perioden zueinander
gleich sind.
-
Ferner
wird der Ladeschalter 10 auf der Basis des Bezugssignals
ein- und ausgeschaltet, und es wird ein durch die Widerstände 16a und 16b gemäß der Darstellung
in 1 fließender
Strom überwacht. Erreicht
der überwachte
Stromwert einen vorbestimmten Schwellenwert Ith zu einer Zeit t12,
oder wird dieser Wert überschritten,
dann wird der Ladeschalter 10 ausgeschaltet, auch wenn
das Bezugssignal einen Einschaltvorgang anweist bzw. befiehlt. Insbesondere
wird der Ladeschalter 10 ausgeschaltet, wenn der überwachte
Stromwert gleich oder größer als
der vorbestimmte Schwellenwert Ith ist, durch Erzeugen des an den
Ladeschalter 10 ausgegebenen Signals auf der Basis des
Bezugssignals und des Ergebnisses der Stromüberwachung. Weist das Bezugssignal
einen erneuten Einschaltvorgang zu einer Zeit t13 an, dann wird
der Ladeschalter 10 erneut eingeschaltet. Die gestrichelte
Linie in (e) in 5 bezeichnet einen den piezoelektrischen
Elementen Pa und Pb zugeführten
Elektrizitätsbetrag
in dem Fall, daß die
Begrenzung unter Verwendung des vorbestimmten Schwellenwerts Ith
nicht vorliegt. Die gestrichelte Linie in (f) in 5 bezeichnet
die Spannung an den Anschlüssen
der piezoelektrischen Elemente Pa und Pb zum Tragen eines höheren Potenzials
in dem Fall, daß die
Begrenzung unter Verwendung des vorbestimmten Schwellenwerts Ith
nicht vorliegt bzw. eingestellt ist.
-
Ein
derartiger Ablauf, d. h. ein Ablauf zum Begrenzen des Stromwerts,
um diesen unterhalb des vorbestimmten Schwellenwerts Ith zu halten,
wird für eine
Begrenzungsperiode T durchgeführt,
während der
es wünschenswert
ist, den zugeführten
Elektrizitätsbetrag
zu den piezoelektrischen Elementen Pa und Pb zu begrenzen. Der Ablauf
zum Begrenzen des den piezoelektrischen Elementen Pa und Pb zugeführten Elektrizitätsbetrags
auf der Basis des vorbestimmten Schwellenwerts Ith wird zu einer
Zeit t14 beendet, die erreicht wird, wenn die Begrenzungsperiode
T abgelaufen ist. Im Ergebnis wird der den piezoelektrischen Elementen
Pa und Pb zugeführte Elektrizitätsbetrag
nach dem Ablauf der Begrenzungsperiode T vergrößert.
-
Es
folgt nun die Beschreibung, in welcher Weise der vorbestimmte Schwellenwert
Ith und die Begrenzungsperiode T gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
eingestellt werden.
-
Es
erfolgt zuerst die Beschreibung, in welcher Weise der vorbestimmte
Schwellenwert Ith eingestellt wird. Unter Bezugnahme auf die Brennstoffeinspritzsteuerung
ist es erforderlich, nicht nur das Problem des Geräuschs bei
den piezoelektrischen Injektoren PIa und PIb zu vermeiden, sondern
ebenfalls die Anforderungen in Verbindung mit der Brennstoffeinspritzperiode
zu erfüllen.
Insbesondere gelten einige Begrenzungen bezüglich der Brennstoffeinspritzperiode
für einen
angemessenen korrekten Betrieb, und es können Probleme in der Brennstoffeinspritzsteuerung
auftreten, wenn die Periode zu lang ist. Ist der Wert des vorbestimmten
Schwellenwerts Ith extrem klein, dann kann Brennstoffeinspritzung eine
längere
Zeit über
dem durchzuführenden
erlaubten Bereich andauern. Eine Lösung bezüglich dieses Problems ist die
Vergrößerung des
zuzuführenden
Elektrizitätsbetrags
auf einen sehr großen Wert
nach der Steuerung der Begrenzung des zuzuführenden Elektrizitätsbetrags.
In diesem Fall kann nicht nur ein Problem in Verbindung mit der
Spannungsfestigkeits-Spannung des Ladeschalters 10 auftreten,
sondern es können
ebenfalls zusätzliche Geräusche in
einem Hochfrequenzbereich erzeugt werden. Unter diesen Umständen ist
es wünschenswert,
daß der
vorbestimmte Schwellenwert Ith auf 8 A oder höher eingestellt wird. Ist der
Wert des vorbestimmten Schwellenwerts Ith zu groß, dann wird der Wert einer
Verminderung des Geräuschpegels
klein, wenn die Begrenzungsperiode T lang ist. Im Ergebnis kann
der Geräuschpegel
nicht in effektiver Weise vermindert werden, auch wenn der zugeführte Elektrizitätsbetrag
unter Verwendung des vorbestimmten Schwellenwerts Ith begrenzt ist.
Es ist unter diesen Umständen
wünschenswert,
daß der
vorbestimmte Schwellenwert Ith auf 10 A oder niedriger eingestellt wird.
-
6 zeigt
Beziehungen zwischen der vorbestimmten Begrenzungsperiode T zum
Begrenzen des Stroms einschließlich
des vorbestimmten Schwellenwerts Ith zur Verwendung bei der Strombegrenzung,
und dem Geräuschpegel
bei den piezoelektrischen Injektoren PIa und PIb. In 6 bezeichnet
die Abszisse die Zeitperiode T (μs),
und bezeichnet die Ordinate den Geräuschpegel (dB). Die Dreiecksymbole
bezeichnen gemessene Werte zur Angabe einer Beziehung zwischen der
Begrenzungsperiode T und dem Geräuschpegel
unter der Bedingung, daß der
vorbestimmte Schwellenwert Ith bei 8 A eingestellt ist, und die
Quadratsymbole bezeichnen gemessene Werte zur Angabe einer Beziehung
zwischen der Begrenzungsperiode T und dem Geräuschpegel unter der Bedingung,
daß der
vorbestimmte Schwellenwert bei 10 A eingestellt ist. Ein Messpunkt
d1 gibt einen Messwert des Geräuschpegels
in dem Fall an, bei dem der den piezoelektrischen Elementen Pa und
Pb zugeführte
Elektrizitätsbetrag
nicht unter Bereitstellung des vorbestimmten Schwellenwerts begrenzt
ist.
-
Gemäß der Darstellung
in 6 beginnt in dem Fall, daß der vorbestimmte Schwellenwert
Ith bei 8 A liegt, der Geräuschpegel
sich um den Punkt zu vermindern, bei dem die Begrenzungsperiode
T bei 34 μs
liegt, und der Geräuschpegel
vermindert sich nicht weiter in dem Bereich, bei dem die Begrenzungsperiode
T gleich 52 μm
oder größer ist.
Liegt der vorbestimmte Schwellenwert Ith bei 10 A, dann beginnt
der Verminderungsgrad des Geräuschpegels sich
um den Punkt zu vergrößern, bei
dem die Begrenzungsperiode T bei 34 μs liegt, und es ist der Verminderungsgrad
des Geräuschpegels
in dem Bereich klein, bei dem die Begrenzungsperiode T gleich 44 μs oder länger ist.
-
Es
ist hierbei wünschenswert,
die Zeitperiode T auf etwa 34 μs
oder länger
einzustellen, um eine erhebliche Wirkung der Verminderung des Geräuschpegels
durch Einstellen der Begrenzungsperiode T zu erreichen.
-
Der
Punkt, bei dem der Verminderungsgrad des Geräuschpegels, der durch eine
Vergrößerung der
Begrenzungsperiode T erhalten wird, klein wird, ist ein Punkt, bei
dem kein erheblicher Effekt der Verbesserung des Geräuschpegels
aus einer weiteren Verminderung der Begrenzungsperiode T erwartet werden
kann. Es bestehen unterschiedliche Anforderungen, die für eine Brennstoffeinspritzsteuerung
zu erfüllen
sind, einschließlich
der Anforderung einer schnellen Einspritzung des Brennstoffs, d.
h. eine Verminderung der Ladeperiode der piezoelektrischen Element
Pa und Pb gemäß der Darstellung
in (c) gemäß 2.
Im Sinne der Tatsache, daß ein
Kompromiss vorliegt zwischen Geräuschvermeidungsmaßnahmen
und einer schnellen Brennstoffeinspritzung ist es nicht wünschenswert,
die Begrenzungsperiode T bei 52 μs
oder länger
einzustellen, wenn der vorbestimmte Schwellenwert Ith bei 8 A liegt.
Ist ferner der vorbestimmte Schwellenwert Ith bei 10 A, dann wird ein
Geräuschpegel
nicht in effektiver Weise vermindert durch Einstellen der Begrenzungsperiode
T auf die Länge
von 52 μs
oder größer im Vergleich
zu dem Fall, bei dem der vorbestimmte Schwellenwert Ith bei 8 A
liegt, obwohl eine bestimmte Verminderung des Geräuschpegels
erreicht wird. Im Allgemeinen ist der durch Vergrößern der
Begrenzungsperiode T erreichte Geräuschpegelverminderungsgrad
erheblicher, je kleiner der vorbestimmte Schwellenwert Ith ist.
Es ist daher wünschenswert,
die Begrenzungsperiode T auf etwa 52 μs oder kürzer einzustellen, wenn derartige
Fakten berücksichtigt
werden.
-
Es
ist wünschenswert,
den vorbestimmten Schwellenwert Ith in dem Bereich von 8 bis 10
A einzustellen, und die Begrenzungsperiode T in dem Bereich von
34 bis 52 μs
in Bezug auf die vorstehend angegebenen beiden Gesichtspunkte einzustellen. Werden
insbesondere der vorbestimmte Schwellenwert Ith und die Begrenzungsperiode
T gemäß der vorstehenden
Beschreibung eingestellt, dann liegt der sich ergebende Geräuschpegel
etwa bei dem Geräuschpegel bestehender
elektromagnetisch angetriebener Injektoren (etwa 90 dB).
-
Zum
Erreichen eines Geräuschpegels,
der im wesentlichen gleich demjenigen elektromagnetisch angetriebener
Injektoren ist, ist es ferner wünschenswert,
die Begrenzungsperiode T auf etwa 47 μs einzustellen, wenn der vorbestimmte
Schwellenwert Ith bei 8 A liegt, die Periode T auf etwa 50 μs oder länger einzustellen,
wenn der vorbestimmte Schwellenwert Ith bei 10 A liegt, und die
Periode T auf einen interpolierten Wert zwischen den Werten 47 μs und 50 μs einzustellen,
wenn der vorbestimmte Schwellenwert Ith zwischen den vorstehend
angegebenen Werten liegt.
-
Ein
Vorteil der piezoelektrischen Injektoren PIa und PIb besteht darin,
daß sie
eine höhere
Ansprechfähigkeit
im Vergleich zu elektromagnetisch angetriebenen bzw. angesteuerten
Injektoren aufweisen. Die Ansprechfähigkeit wird gering bzw. langsam,
wenn die Begrenzungsperiode T exzessiv länger wird, oder wenn der vorbestimmte
Schwellenwert Ith auf einen sehr kleinen Wert eingestellt wird,
und die Injektoren können
ihre vorteilhafte Charakteristik bzw. Eigenschaften verlieren, daß sie bezüglich einer höheren Ansprechfähigkeit
besser als elektromagnetisch angetriebene Injektoren sind. Werden
der vorbestimmte Schwellenwert Ith und die Begrenzungsperiode T
gemäß der vorstehenden
Beschreibung eingestellt, dann kann in diesem Zusammenhang der Geräuschpegel
der Injektoren vergleichbar zu demjenigen eines elektromagnetisch
angetriebenen Injektors gehalten werden, wobei die Ansprechfähigkeit höher als
diejenige eines elektromagnetisch angetriebenen Injektors gehalten
werden kann.
-
Nachdem
der den piezoelektrischen Elementen Pa und Pb zugeführte Elektrizitätsbetrag
gemäß dem vorstehenden
Ausführungsbeispiel
für die Begrenzungsperiode
T unter Verwendung des vorbestimmten Schwellenwerts Ith begrenzt
ist, wird der den piezoelektrischen Elementen Pa und Pb zugeführte Elektrizitätsbetrag
vergrößert, um
auf schnelle Weise die piezoelektrischen Injektoren PIa und PIb
in den voll geöffneten
Zustand zu bringen (ein voll geöffneter
Zustand der Düsennadel 54 und
des Kreuzventils 66). Zum Bewirken einer derartigen Steuerung
zur Vergrößerung der
Elektrizität
ist es wünschenswert,
das Bezugssignal in der Weise einzustellen, daß eine Einschaltzeit zu einer
optimalen Zeit nach dem Ablaufen der Begrenzungsperiode T auftritt,
und in der Weise, daß die
Dauer des Ausschaltvorgangs in der Begrenzungsperiode T nicht zu
lang wird.
-
Das
erste Ausführungsbeispiel,
das im einzelnen vorstehend beschrieben wurde, bietet die nachfolgenden
Vorteile.
- (1) Durch Begrenzen des zugeführten Elektrizitätsbetrags
zu den piezoelektrischen Elementen Pa und Pb für die Begrenzungsperiode T
kann verhindert werden, daß Energie
im Übermaß in den
piezoelektrischen Elementen Pa und Pb akkumuliert wird, bevor die
Ventile der piezoelektrischen Injektoren PIa und PIb sich zu öffnen beginnen
(d. h. bevor die Düsennadel 54 und
das Kreuzventil 66 sich zu öffnen beginnen und die Versetzung
des piezoelektrischen Kolbens 80 beginnt). Es ist auf diese
Weise möglich,
Vibrationen (Vibrationen in Verbindung mit der Versetzung der piezoelektrischen
Elemente Pa und Pb) zu vermindern, die zu den piezoelektrischen
Injektoren PIa und PIb übertragen
werden, wenn sich die Ventile der piezoelektrischen Injektoren PIa
und PIb zu öffnen
beginnen, wobei dies folglich ein befriedigendes Unterdrücken der
Geräusche
ermöglicht.
Durch Vergrößern des
zugeführten
Elektrizitätsbetrags
nach der Steuerung zur Begrenzung derselben kann ferner jede Verzögerung des
Ventilöffnungsvorgangs
der piezoelektrischen Injektoren PIa und PIb vermieden werden, d.
h. es kann die Ansprechfähigkeit
der piezoelektrischen Injektoren PIa und PIb aufrecht erhalten werden.
- (2) Der den piezoelektrischen Elementen Pa und Pb zugeführte Elektrizitätsbetrag
als Ergebnis der periodischen Ein- und Ausschaltvorgänge wird bezüglich der
Begrenzungsperiode T überwacht und
es wird eine Begrenzung in der Weise durchgeführt, daß der zugeführte Elektrizitätsbetrag den
vorbestimmten Schwellenwert Ith nicht übersteigt. Auf diese Weise
kann im Ergebnis der zugeführte
Elektrizitätsbetrag
während
der Begrenzungsperiode T auf einfache Weise begrenzt werden.
- (3) Das Bezugssignal zum Ermöglichen
der periodischen Ein- und
Ausschaltvorgänge
wird durch die Steuerungseinrichtung 20 erzeugt, und es wird
der Ladeschalter 10 in Abhängigkeit von dem Bezugssignal
ein- und ausgeschaltet. Ferner ist das Bezugssignal ein periodisches
Signal mit einer regulären
Zeitfolge, bei dem die Zeitlängen (Dauer)
der Einschaltvorgänge
und der Ausschaltvorgänge
konstant sind. Daher können
Einschaltvorgänge
und Ausschaltvorgänge
mittels eines einfachen Aufbaus bewirkt werden.
- (4) Durch Einstellen der Begrenzungsperiode T auf etwa 34 μs oder länger kann
der Geräuschpegel
der piezoelektrischen Injektoren PIa und PIb in erheblichem Umfang
reduziert werden, während die
Ansprechfähigkeit
derselben aufrecht erhalten wird.
- (5) Durch Einstellen des vorbestimmten Schwellenwerts Ith in
dem Bereich von etwa 8 bis 10 A kann der Geräuschpegel der piezoelektrischen
Injektoren PIa und PIb in befriedigender Weise vermindert werden,
während
die Ansprechfähigkeit derselben
aufrecht erhalten wird.
-
(Zweites Ausführungsbeispiel)
-
Das
zweite Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, daß die Ladungssteuerung
durchgeführt
wird durch Überwachen
des den piezoelektrischen Elementen Pa und Pb zugeführten Elektrizitätsbetrags,
um zu verhindern, daß der
Betrag den vorbestimmten Schwellenwert Ith überschreitet, und durch Einstellen des
vorbestimmten Schwellenwerts Ith in der Weise, daß er einen
größeren Wert
aufweist, nachdem die Begrenzungsperiode T abgelaufen ist, als in
der Begrenzungsperiode T.
-
7 zeigt
eine Erregungssteuerung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel.
(a) in 7 zeigt Übergänge eines
Einspritzsignals. (b) in 7 zeigt ein Bezugssignal. (c)
in 7 zeigt Übergänge tatsächlicher
Zustände
der Ein- und Ausschaltvorgänge des
Ladeschalters 10. (d) in 7 zeigt Übergänge des
vorbestimmten Schwellenwerts Ith. (e) in 7 zeigt Übergänge des
den piezoelektrischen Elementen Pa und Pb zugeführten Elektrizitätsbetrags.
(f) in 7 zeigt Übergänge der
Spannung an den Anschlüssen
der piezoelektrischen Elemente Pa und Pb zum Tragen eines höheren Potenzials.
-
Wird
das Einspritzsignal durch die elektronische Steuerungseinheit 30 zu
einer Zeit t21 ausgegeben, dann erzeugt gemäß der Darstellung in 7 die
Steuerungseinrichtung 20 das Bezugssignal und betätigt den
Ladeschalter 10 in gleicher Weise, wie es in 5 dargestellt
ist. In dem ersten Ausführungsbeispiel
wird der vorbestimmte Schwellenwert Ith von einem ersten Wert TH1
zu einem zweiten Wert TH2, der größer ist als der erste Wert,
nach dem Ablauf der Begrenzungsperiode T geändert. Die Begrenzungsperiode
T und der erste Wert TH1 werden in gleicher Weise wie die Begrenzungsperiode
T und der Schwellenwert Ith in dem ersten Ausführungsbeispiel eingestellt.
Der zweite Wert TH2 wird niedriger eingestellt als der Wert, bei
dem eine Beschädigung der
Schaltung zur Ansteuerung der piezoelektrischen Injektoren PIa und
PIb, wie eine Beschädigung
des Ladeschalters 10 infolge eines übergroßen Stroms auftreten kann.
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Das
vorliegende Ausführungsbeispiel
stellt die nachfolgenden Vorteile zusätzlich zu den Vorteilen (1)
bis (5) des ersten Ausführungsbeispiels
bereit.
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(6)
Durch Begrenzen des den piezoelektrischen Elementen Pa und Pb zugeführten Elektrizitätsbetrags
in der Weise, daß dieser
den zweiten Schwellenwert TH2 nach Ablauf der Begrenzungsperiode
T nicht überschreitet,
kann eine Beschädigung der
die piezoelektrischen Injektoren PIa und PIb ansteuernden Schaltung
vermieden werden.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Das
dritte Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, daß jede Einschaltperiode
des Bezugssignals eine kürzere
Dauer während
der Begrenzungsperiode T als nach der Begrenzungsperiode T aufweist.
-
8 zeigt
die Erregungssteuerung gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel.
(a) in 8 zeigt Übergänge des
Einspritzsignals. (b) in 8 zeigt Übergänge des Bezugssignals zum Ermöglichen
der periodischen Ein- und Ausschaltvorgänge des Ladeschalters 10.
(c) in 8 zeigt Übergänge des
den piezoelektrischen Elementen Pa und Pb zugeführten Elektrizitätsbetrags.
(d) in 8 zeigt Übergänge der
Spannung an den Anschlüssen
der piezoelektrischen Elemente Pa und Pb zum Tragen eines höheren Potenzials.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird eine offene Steuerung durchgeführt, sodass folglich kein Vergleich
des mittels der Widerstände 16a und 16b überwachten
Stroms mit dem Schwellenwert Ith durchgeführt wird. Das zu dem Ladeschalter 10 ausgegebene
Signal dient als Bezugssignal.
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Wird
das Einspritzsignal durch die elektronische Steuerungseinheit 30 zu
einer Zeit t31 ausgegeben, dann erzeugt gemäß der Darstellung in 8 die
Steuerungseinrichtung 20 das Bezugssignal und betätigt den
Ladeschalter 10 auf der Basis des Signals. In dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
weist ein Einschaltvorgang, der durch das Bezugssignal bestimmt
ist, eine kürzere
Dauer ts während
der Begrenzungsperiode T als diejenige tl nach der Begrenzungsperiode
T auf. In der Begrenzungsperiode T wird die Dauer ts allmählich im
Verlauf der Zeit vergrößert, nachdem
die Erregung der piezoelektrischen Elemente Pa und Pb gestartet
wird. Somit wird die Dauer ts des Einschaltvorgangs eines n-ten Ein/Ausschaltvorgangs
in der Weise eingestellt, daß eine
durch ts(n) > ts(n – 1) ausgedrückte Beziehung erfüllt ist.
Nach dem Ablauf der Begrenzungsperiode T dient ein zu dem im ersten
Ausführungsbeispiel
beschriebenen Signal gleichartiges Signal als das Bezugssignal.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt ebenfalls die Vorteile (1), (4) und
(5) des ersten Ausführungsbeispiels
bereit.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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Das
vierte Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, daß das Verhältnis der
Dauer des Einschaltvorgangs eines Zyklus von Ein- und Ausschaltvorgängen zur Dauer
des Ausschaltvorgangs (EIN-Zeit/AUS-Zeit) kleiner
als während
der Begrenzungsperiode T eingestellt ist. Dies bedeutet, daß die Frequenz
des Bezugssignals während
der Begrenzungsperiode T niedriger eingestellt wird als diejenige
nach der Begrenzungsperiode T.
-
9 zeigt
eine Erregungssteuerung gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel.
(a) in 9 zeigt Übergänge des
Einspritzsignals. (b) in 9 zeigt Übergänge des Bezugssignals zum Ermöglichen
der periodischen Ein- und Ausschaltvorgänge des Ladeschalters 10.
(c) in 9 zeigt Übergänge des
den piezoelektrischen Elementen Pa und Pb zugeführten Elektrizitätsbetrags.
(d) in 9 zeigt Übergänge der
Spannung an den Anschlüssen
der piezoelektrischen Elemente Pa und Pb zum Tragen eines höheren Potenzials.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird eine offene Steuerung durchgeführt, sodass kein Vergleich
des mittels der Widerstände 16a und 16b überwachten
Stroms mit dem Schwellenwert Ith durchgeführt wird. Das zu dem Ladeschalter 10 ausgegebene
Signal dient als das Bezugssignal.
-
Wird
das Einspritzsignal durch die elektronische Steuerungseinheit 30 zu
einer Zeit t41 ausgegeben, dann erzeugt gemäß der Darstellung in 9 die
Steuerungseinrichtung 20 das Bezugssignal und betätigt den
Ladeschalter 10 auf der Basis des Signals. In dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
wird das Verhältnis
der Dauer des Einschaltvorgangs eines Zyklus der Ein- und Ausschaltvorgänge zu dem Ausschaltvorgang
(EIN-Zeit/AUS-Zeit)
kleiner während
der Begrenzungsperiode T eingestellt. Ferner wird während der
Begrenzungsperiode T das Verhältnis
rn der Dauer des Einschaltvorgangs eines n-ten Zyklus der Ein- und
Ausschaltvorgänge
zu der Dauer des Ausschaltvorgangs in der Weise eingestellt, daß eine durch
r(n) > r(n – 1) ausgedrückte Beziehung
erfüllt
ist. Nach dem Ablauf der Begrenzungsperiode T dient ein zu dem in
dem ersten Ausführungsbeispiel
beschriebenen Signal gleichartiges Signal als das Bezugssignal.
-
Das
vorliegende Ausführungsbeispiel
bietet ebenfalls die Vorteile (1), (4) und (5) des ersten Ausführungsbeispiels.
-
(Andere Ausführungsbeispiele)
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Die
vorstehenden Ausführungsbeispiele können in
der nachfolgenden Weise abgewandelt werden.
-
Das
Bezugssignal im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Signal
zum Bestimmung, dass jede EIN-Zeit und AUS-Zeit die gleiche Länge haben soll, wobei dies
jedoch für
die vorliegende Erfindung nicht einschränkend auszulegen ist. Beispielsweise
kann das Signal bestimmen, daß ein
Zyklus nach Ablauf der Begrenzungsperiode länger sein kann als in der Begrenzungsperiode.
Im Ergebnis ist es in der Begrenzungsperiode möglich, in verlässlicher
Weise zu verhindern, daß die
Dauer des Ausschaltvorgangs jedes Zyklus extrem lang wird, auch
wenn der Ladeschalter 10 ausgeschaltet wird, wenn der den
piezoelektrischen Elementen Pa und Pb zugeführte Elektrizitätsbetrag
gleich dem vorbestimmten Schwellenwert Ith ist oder diesen übersteigt.
Ferner kann der in jedem Zyklus zugeführte Elektrizitätsbetrag
in ausreichendem Maße
nach dem Ablauf der Begrenzungsperiode aufrecht erhalten werden.
-
Die
Dauer des Einschaltvorgangs des n-ten Ein- und Ausschaltvorgangs
wird eingestellt zum Erfüllen
der Beziehung ts(n) > ts(n – 1) lediglich
in der Begrenzungsperiode in dem dritten Ausführungsbeispiel, wobei dies
jedoch für
die vorliegende Erfindung nicht einschränkend auszulegen ist. Beispielsweise kann
die Beziehung ts(n) > ts(n – 1) aufrecht
erhalten werden, nachdem die Begrenzungsperiode abgelaufen ist,
und es können
sämtliche
Einschaltvorgänge in
der Begrenzungsperiode alternativ dieselbe Dauer aufweisen.
-
Das
Verhältnis
rn der Dauer des Einschaltvorgangs des n-ten Zyklus eines Ein- und
Ausschaltvorgangs zur Dauer des Ausschaltvorgangs wird zur Erfüllung der
Beziehung r(n) > r(n – 1) lediglich
in der Begrenzungsperiode in dem vierten Ausführungsbeispiel eingestellt,
wobei dies jedoch nicht für
die vorliegende Erfindung einschränkend auszulegen ist. Beispielsweise
kann die Beziehung r(n) > r(n – 1) nach
dem Ablauf der Begrenzungsperiode aufrecht erhalten werden, und
es kann das Verhältnis
zwischen sämtlichen
Zyklen in der Begrenzungsperiode gleich eingestellt werden.
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Die
Steuerungseinheit zur Steuerung der Ladung (Aufladung) der piezoelektrischen
Elemente durch Begrenzen des den piezoelektrischen Elementen für die Begrenzungsperiode
nach der Erregung zugeführten
Elektrizitätsbetrags
wird in Verbindung mit einer Vergrößerung des Betrags danach gestartet,
und es ist die Anordnung jedoch nicht auf den Aufbau einschließlich der
Steuerungseinrichtung 20 und der elektronischen Steuerungseinheit 30 beschränkt. Eine
derartige Abfolge von Steuerungsmaßnahmen kann insgesamt durch
eine elektronische Steuerungseinrichtung mit einer Zentralverarbeitungseinheit
durchgeführt
werden. Es ist nicht wesentlich, daß die Steuerungseinheit die
Abläufe
in den vorstehenden Ausführungsbeispielen
durchführt und
Modifikationen derselben vornimmt durch Erzeugen eines Bezugssignals.
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Die
Einstellung des vorbestimmten Schwellenwerts Ith und der Begrenzungsperiode
T ist nicht auf das in dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebene
Beispiel beschränkt.
Die Begrenzungsperiode T kann die Periode sein von Beginn der Erregung
bis sich die Ventile der piezoelektrischen Injektoren PIa und PIb
zu öffnen
beginnen (vorzugsweise die Periode, bis sich das Kreuzventil 66 zu öffnen beginnt). Gemäß der vorstehenden
Beschreibung bestehen unterschiedliche Anforderungen für eine Brennstoffeinspritzsteuerung,
und diese Anforderungen stehen häufig
zueinander im Widerspruch. In Abhängigkeit von einer Anpassung
zwischen diesen Anforderungen kann es daher wünschenswert sein, nicht den vorbestimmten
Schwellenwert Ith und die Begrenzungsperiode T zu verwenden, die
beispielhaft in der im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen
Weise eingestellt werden. Auch in einem derartigen Fall kann der
Geräuschpegel
vermindert werden durch Steuern des den piezoelektrischen Elementen
zugeführten
Elektrizitätsbetrags
in der Weise, daß dieser nach
der Begrenzung während
einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Beginn der Erregung vergrößert wird,
oder durch Steuern der den piezoelektrischen Elementen zugeführten Energie
in der Weise, daß sie nach
der Begrenzung während
einer vorbestimmten Periode nach dem Beginn der Erregung vergrößert wird.
Ferner kann die Begrenzungsperiode T auf etwa 1/3 der Periode der
Ladesteuerung eingestellt werden.
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Die
piezoelektrischen Injektoren PIa und PIb sind nicht auf den in 10 beispielhaft
dargestellten Aufbau beschränkt.
Erforderlich ist in diesem Fall, daß es sich um Brennstoffeinspritzventile
mit einem piezoelektrischen Element als Betätigungsglied handelt. Insbesondere
kann ein Injektor verwendet werden, dessen Inneres unter der Steuerung
der Expansion und Kontraktion eines piezoelektrischen Elements eine
Verbindung nach außen
(einer Brennkammer) erhält
und auch davon getrennt (isoliert) wird. Insbesondere kann ein piezoelektrischer
Injektor verwendet werden, der ein Kreuzventil aufweist, das es
ermöglicht,
daß ein
Hochdruckbrennstoffkanal, dem ein Hochdruckbrennstoff zugeführt wird, und
ein Niederdruckbrennstoffkanal zum Rückführen des Brennstoffs zu einem
Tank, miteinander in Verbindung gebracht oder voneinander getrennt
werden. Das Kreuzventil wird durch die Expansion eines piezoelektrischen
Elements zum Bewirken einer Verbindung zwischen der Außenseite
(einer Brennkammer) und dem Inneren des piezoelektrischen Injektors
geöffnet,
und um auf diese Weise Brennstoff einzuspritzen. Wird ein Aufbau
verwendet, bei dem ein Ende des piezoelektrischen Elements an dem
Körper
des Injektors angebracht ist, dann besteht in dem Fall die Möglichkeit,
daß Geräusche durch
Vibrationen erzeugt werden, die zu dem Injektorkörper übertragen werden, wenn dem
piezoelektrischen Element übergroße Energie
zugeführt
wird. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft, wenn ein derartiger
Injektor verwendet wird.
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Die
Erfindung ist nicht auf die Ansteuerungsschaltung zum Ansteuern
der piezoelektrischen Elemente Pa und Pb gemäß der Darstellung in 1 in beispielhafter
Weise beschränkt.
Es ist nicht wesentlich, daß der
Ladeschalter 10 einen N-Kanal MOS-Transistor aufweist.
Die Zuführungseinheit
zum Zuführen
elektrischer Leistung zu den piezoelektrischen Elementen Pa und
Pb durch Lade/Entladespule 12 ist nicht auf den Aufbau
einschließlich
eines Kondensators 6, des DC-DC-Wandlers 2 und
der Batterie B beschränkt.
Beispielsweise können
piezoelektrische Elemente Pa und Pb mit elektrischer Leistung mit
einer angemessenen Spannung unter Verwendung einer durch den DC-DC-Wandler 2 verstärkten Spannung
ohne den Kondensator 6 zugeführt werden. Beispielsweise
kann der DC-DC-Wandler 2 weggelassen werden, falls die
Batterie B eine ausreichend hohe Spannung aufweist.
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Es
ist nicht wesentlich, daß die
piezoelektrischen Injektoren PIa und PIb Brennstoffeinspritzventile
sind, die in einer Dieselmaschine verwendet werden, und es kann
sich auch um Brennstoffeinspritzventile handeln, die in einer Benzin-Brennkraftmaschine
mit Zylindereinspritzung verwendet werden.
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Somit
ist eine Treibervorrichtung 1 für ein piezoelektrisches Betätigungsglied
Pa und Pb vorgesehen, die in befriedigender Weise Geräusche unterdrücken kann,
während
die Ansprechfähigkeit
eines Brennstoffinjektors PIa und PIb einschließlich des piezoelektrischen
Betätigungsglieds
Pa und Pb aufrecht erhalten wird. Ein Ladeschalter 10 wird
auf der Basis eines Einspritzsignals zur Steuerung der Aufladung
des piezoelektrischen Elements in synchron mit dem hohen Pegel und
dem niedrigen Pegel eines Bezugssignals periodisch ein- und ausgeschaltet.
Der dem piezoelektrischen Element zugeführte Elektrizitätsbetrag
im Ergebnis der Ein- und Ausschaltvorgänge wird für eine vorbestimmte Periode
T überwacht,
und es wird eine Begrenzung in der Weise durchgeführt, daß der überwachte
zugeführte
Elektrizitätsbetrag
einen vorbestimmten Schwellenwert Ith nicht übersteigt.