DE10303975A1

DE10303975A1 - Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät, Piezobetätigungsgliedsteuerungsverfahren und Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE10303975A1
Application number: DE2003103975
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Fukagawa; Yasuyuki Sakakibara; Eiji Takemoto
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2002-02-01
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2003-10-23
Anticipated expiration: 2023-02-01
Also published as: DE10303975B4; JP2003227392A; JP4023665B2

Abstract

Eine Spannung eines Piezostapels (51) wird mit einer in einer Abtast-Halte-Schaltung (75) gespeicherten Spannung durch eine Vergleichsschaltung verglichen. Wenn die Spannung des Piezostapels (51) die in der Abtast-Halte-Schaltung (75) gespeicherte Spannung erreicht, beendet eine Steuerungsschaltung (70) eine Ladephase des Piezostapels (51). Dadurch kann die in den Piezostapel (51) geladene Energie gleich zu der vor der Entladung geladenen Energie gemacht werden. Selbst wenn der Piezostapel beim Entladen auf ein Laden umgeschaltet wird, kann die Energie des Piezostapels konstant gehalten werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät, ein Piezobetätigungsgliedsteuerungsverfahren und ein Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem.
Ein Piezobetätigungsglied verwendet die piezoelektrische Funktion eines piezoelektrischen Materials aus PZT oder dergleichen, wobei ein ein kapazitives Element bildender Piezostapel durch Aufladung oder Entladung ausgedehnt oder zusammengezogen wird, wodurch ein Kolben linear angetrieben wird. Beispielsweise ist allgemein ein Kraftstoffeinspritzgerät einer Brennkraftmaschine zum direkten oder indirekten Antrieb eines Ventilteils zum Öffnen und Schließen einer Einspritzöffnung durch ein Piezobetätigungsglied bekannt.
Ein Piezobetätigungsglied weist eine Temperaturcharakteristik auf, und die elektrostatische Kapazität eines Piezostapels wird durch die Temperatur geändert. Dadurch wird ebenfalls eine Versatzgröße des Piezobetätigungsglieds durch die Temperatur geändert. Daher ist es bekannt, die Temperaturcharakteristik des Piezostapels zu kompensieren, indem die dem Piezostapel zugeführte Energie konstant gehalten wird.
Beispielsweise ist als Antriebsverfahren zur Kompensation der Temperaturcharakteristik der Versatzgröße des Piezobetätigungsglieds ein Verfahren zum Antrieb eines Piezobetätigungsglieds durch konstante Energie unter Verwendung einer Antriebsschaltung eines Piezobetätigungsgliedsteuerungsgeräts 100 gemäß Fig. 23 angedacht. Bei dem Piezobetätigungsglied wird mit Zunahme der Ladung der Piezostapel 101A bis 101D die Spannung über beide Enden der Piezostapel 101A bis 101D erhöht. Daher wird während einer Zeitdauer, in der ein Schaltelement 102 eingeschaltet ist, eine an einer Induktivität 103 angelegte Spannung allmählich verringert. Dadurch wird eine induzierte elektromotorische Kraft allmählich verringert, weshalb während der Zeitdauer, in der das Schaltelement. 102 eingeschaltet ist (leitend gemacht ist) , ein Gradient des in der Induktivität 103 fließenden Stroms, d. h., ein Gradient des Aufladestroms zu den Piezostapeln 101A bis 101D mit Fortschreiten der Aufladung der Piezostapel 101A bis 101D verringert.
In diesem Fall wird dadurch, dass die Zeitdauer, in der das Schaltelement 102 eingeschaltet ist, konstant gemacht ist, ein Spitzenwert des Aufladestroms der Piezostapel 101A bis 101D in einer einzelnen Periode des Ein- bzw. Ausschaltens des Schaltelements 102 mit fortschreitender Ladung verringert. Das heißt, dass mit Fortschreiten der Ladung der Piezostapel 101A bis 101D der Ladestrom insgesamt verringert wird, wobei er einen dreieckigen Verlauf umgekehrt zu der Spannung über den beiden Enden der Piezostapel 101A bis 101D annimmt.
Dabei wird, wenn die elektrostatische Kapazität der Piezostapel 101A bis 101D erhöht wird, ein Einfluss durch die Erhöhung in einer Richtung zur Beschränkung einer Rate des Anstiegs der Spannung über die beiden Enden der Piezostapel 101A bis 101D ausgeübt. Eine derartige Beschränkung in der Richtung der Beschränkung der Rate des Anstiegs der Spannung zwischen beiden Enden der Piezostapel 101A bis 101D wird in einer Richtung zur Beschränkung der Rate der Verringerung der an die Induktivität 103 angelegten Spannung ausgeübt, und daher in einer Richtung zur Beschränkung einer Verringerungsrate des Ladestroms insgesamt ausgeübt. Die Ausübung wird in einer Richtung zur Erhöhung einer Rate des Ladens der Piezostapel 101A bis 101D ausgeübt, weshalb die Anstiegsrate der Spannung über die beiden Enden der Piezostapel 101A bis 101D nicht deutlich eingeschränkt wird, selbst wenn die elektrostatische Kapazität der Piezostapel 101A bis 101D erhöht wird.
Folglich wird, selbst wenn die elektrostatische Kapazität der Piezostapel 101A bis 101D erhöht wird, die Verringerungsrate des Ladestroms insgesamt nicht deutlich eingeschränkt. Weiterhin wird die Ausübung der Beschränkung der Einstiegsrate der Spannung über die beiden Enden der Piezostapel 101A bis 101D in einer Richtung zur Verringerung der Rate der Energiezufuhr zu dem Piezostapel 101A bis 101D ausgeübt, und die Ausübung der Beschränkung einer Verringerung des Ladestrom wird in einer Richtung zur Erhöhung der Rate der Energiezufuhr zu den Piezostapeln 101A bis 101D ausgeübt. Daher wird eine zeitsequentielle Änderung der Energiezufuhr im wesentlichen konstant ungeachtet einer Variation in der elektrostatischen Kapazität der Piezostapel 101A bis 101D, indem diese gelöscht werden.
In letzten Jahren wurde aufeinanderfolgendes Mehrfacheinspritzen (adjacent multi-injections) durch ein Kraftstoffeinspritzgerät unter Verwendung des Vorteils der hohen Ansprechgeschwindigkeit eines Piezobetätigungsglieds untersucht. Daher ist es notwendig, ein Einspritzintervall des Kraftstoff durch ein Kraftstoffeinspritzgerät zu verringern, wobei in einem Zustand, in dem Einspritzen von Kraftstoff beendet worden ist und Energie in den Piezostapeln 101A bis 101D des Piezobetätigungsglieds verbleibt, eine Ladung für ein nachfolgendes Einspritzen herausgetragen werden musste. Das heißt, dass eine Steuerung zum Schalten in einen Ladezustand mitten in einer Entladephase der Piezostapel 101A bis 101D erforderlich ist.
Jedoch ist es in dem Fall gemäß dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik schwierig, das Laden einer vorbestimmten Energie während einer vorbestimmten Zeitperiode zu steuern, solang die Spannung der Piezostapel 101A bis 101D nicht 0 als eine anfängliche Bedingung des Ladens der Piezostapel 101A bis 101D ist. Daher entsteht das Problem, dass das Kraftstoffeinspritzintervall aus dem Kraftstoffeinspritzgerät nicht kürzer als die Entladezeitdauer der Piezostapel 101A bis 101D gemacht werden kann.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät und ein Piezobetätigungsgliedsteuerungsverfahren bereitzustellen, bei denen Energie eines Piezostapels konstant beibehalten wird, selbst wenn der Piezostapel beim Entladen des Piezostapels zum Laden umgeschaltet wird.
Weiterhin liegt der Erfindung die weitere Aufgabe zu Grunde, ein Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem bereitzustellen, wobei ein Einspritzintervall des Kraftstoffs in benachbarten Mehrfacheinspritzungen verkürzt ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät gemäß Patentanspruch 1 und alternativ durch ein Piezobetätigungsgliedsteuerungsverfahren gemäß Patentanspruch 11 gelöst.
Erfindungsgemäß wird die Spannung eines Piezostapels vor Entladen des Piezostapels gespeichert. Weiterhin wird, wenn der Piezostapel vom Entladen zum Aufladen umgeschaltet wird, in einem Fall, in dem die Ladespannung des Piezostapels die gespeicherte Spannung erreicht, die Aufladung des Piezostapels gestoppt. Dadurch kann Ladeenergie des Piezostapels gleich zu der Energie gemacht werden, die vor Entladen des Piezostapels aufgeladen worden ist. Dies liegt daran, dass während einer extrem kurzen Zeitdauer, in der der Piezostapel während des Entladens des Piezostapels auf das Aufladen umgeschaltet wird, sich die Temperatur des Piezostapels nicht deutlich ändert, und die elektrostatische Kapazität des Piezostapels im wesentlichen konstant wird. Die in den Piezostapel geladene Energie E wird durch E = CV²/2 dargestellt, wenn die elektrostatische Kapazität des Piezostapels durch das Bezugszeichen C bezeichnet ist, und die Ladespannung des Piezostapels durch das Bezugszeichen V bezeichnet ist. Das heißt, dass, wenn die elektrostatische Kapazität C konstant ist, die in den Piezostapel geladene Energie E in einem Fall, in dem die Spannung V konstant gemacht ist, ebenfalls konstant ist. Daher kann durch Laden des Piezostapels auf die Spannung vor Entladen des Piezostapels die in dem Piezostapel geladene Energie konstant gehalten werden.
Erfindungsgemäß wird eine Ladespannung des Piezostapels nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer seit dem Stoppen der Ladung des Piezostapels gespeichert. Dadurch kann die Ladespannung des Piezostapels in einem Zustand gespeichert werden, in dem das Laden beendet worden ist und die Spannung stabilisiert ist. Daher kann die stabile Spannung als eine Spannung verwendet werden, die erreicht wird, um das Laden des Piezostapels zu stoppen.
Erfindungsgemäß wird die gespeicherte Ladespannung kompensiert. Wenn die Spannung des Piezostapels nach einem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer vom Stoppen der Ladung des Piezostapels gespeichert wird, kann die gespeicherte Spannung niedriger als die Spannung unmittelbar nach Beendigung der Ladung des Piezostapels aufgrund von beispielsweise Verlust oder Arbeit des Piezobetätigungsglieds werden, die nach dem Stoppen der Ladung des Piezostapels auftreten. Somit wird in einem derartigen Fall eine Differenz zwischen der Spannung nach Stoppen des Ladens des Piezostapels und der gespeicherten Ladungsspannung zu der gespeicherten Ladespannung addiert. Daher kann, selbst wenn ein Verlust in die Ladespannung nach Stoppen der Ladung des Piezostapels eingebracht wird, die in den Piezostapel geladene Energie derart gesteuert werden, dass sie konstant ist.
Erfindungsgemäß wird die Ladespannung des Piezostapels gespeichert, wenn das Laden des Piezostapels gestoppt worden ist. Daher kann die in den Piezostapel gespeicherte Energie derart gesteuert werden, dass sie konstant ist, ohne dass sie durch einen nach Stoppen der Ladung des Piezostapels eingebrachten Verlust beeinflusst wird.
Erfindungsgemäß wird, wenn Entladen und Laden des Piezostapels wiederholt werden, der Piezostapel auf die anfänglich gespeicherte Ladespannung des Piezostapels aufgeladen. Die nach Stoppen des Laders des Piezostapels vor Entladen des Piezostapels anfänglich gespeicherte Entladespannung des Piezostapels kann entweder eine Spannung sein, wenn das Laden des Piezostapels anfänglich gestoppt worden ist, eine Spannung nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer seit des anfänglichen Stoppen der Ladung des Piezostapels sein, oder die Spannung sein, die eine Spannungsverlustgröße nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer seit dem anfänglichen Stoppen des Ladens des Piezostapels kompensiert.
Wenn eine Steuerung des Umschaltens zum Laden des Piezostapels beim Entladen des Piezostapels wiederholt wird, kann durch Speichern der anfänglich gespeicherten Spannung und darauffolgender Verwendung der Spannung als die Spannung, die zum Stoppen des Ladens des Piezostapels erreicht wird, die in den Piezostapel geladene Energie derart gesteuert werden, dass sie konstant ist.
Erfindungsgemäß wird das Laden des Piezostapels gestoppt, wenn eine vorab eingestellte vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist. Daher kann, wenn der Piezostapel einer Steuerung des Schaltens des Ladens des Piezostapels beim Entladen des Piezostapels unterzogen wird, zusätzlich zu der in dem Piezostapel im Verlauf des Entladens verbleibenden Ladeenergie während des Entladens Ladeenergie in einer Größe der vorab eingestellten vorbestimmten Zeitdauer in dem Piezostapel geladen werden.
Erfindungsgemäß ist die vorbestimmte Zeitdauer eine Zeitdauer vom Starten des Entladens des Piezostapels bis zu dem Starten des Ladens des Piezostapels. Daher kann der Piezostapel mit Energie in einer Größe geladen werden, die die selbe wie die der Entladeenergie ist. Daher wird die in den Piezostapel geladene Energie die selbe wie die vor Entladen des Piezostapels geladene Energie, und die in dem Piezostapel geladene Energie kann derart gesteuert werden, dass sie konstant bleibt.
Erfindungsgemäß wird die vorbestimmte Zeitdauer gebildet, indem eine Zeitdauer, in der Energie in der Größe des Verlusts vom Starten des Entladens des Piezostapels zum Starten des Piezostapels ergänzt werden kann, zu der Zeitdauer vom Starten der Entladung des Piezostapels bis zum Starten der Ladung (Aufladung) des Piezostapels addiert wird. Daher wird, selbst wenn ein Verlust auftritt, die in dem Piezostapel geladene Energie dieselbe Energie wie die vor Entladen in dem Piezostapel geladene Energie, und die in den Piezostapel geladene Energie kann derart gesteuert werden, dass sie konstant bleibt.
Erfindungsgemäß wird eine Zeitdauer des Beibehaltens eines Ladezustands des Piezostapels durch Verkürzen einer Impulsdauer eines Anweisungssignals korrigiert. Ein Entladen wird nicht fortgesetzt, bis die Energie des Piezostapels null wird, indem während des Entladens des Piezostapels zum Laden des Piezostapels umgeschaltet wird. Daher kann in Abhängigkeit von der in dem Piezostapel verbleibenden Energiegröße die zum Laden des Piezostapels erforderliche Zeitdauer danach relativ verkürzt werden. Folglich wird die Zeitdauer vom Stoppen des Ladens des Piezostapels bis zum Starten des Entladens des Piezostapels (die Zeitdauer, in der der Piezostapel in dem geladenen Zustand gehalten wird) verlängert. Daher kann durch Verkürzen der Impulsdauer des Anweisungssignals die Zeitdauer vom Stoppen des Ladens des Piezostapels bis zum Starten des Entladens des Piezostapels korrigiert werden.
Erfindungsgemäß wird eine Zeitdauer des Ladens des Piezostapels durch Ausdehnen eines Intervalls eines Impulses des Anweisungssignals korrigiert. Eine Entladung wird nicht fortgesetzt, bis die Energie des Piezostapels null wird, indem beim Entladen des Piezostapels auf das Laden des Piezostapels umgeschaltet wird. Daher kann in Abhängigkeit von der in dem Piezostapel verbleibenden Energiemenge eine zum Laden des Piezostapels danach erforderliche Zeitdauer relativ verkürzt werden. Somit kann durch Ausdehnen des Impulsintervalls des Anweisungssignals, beispielsweise wenn die Erfindung bei einem Kraftstoffeinspritzgerät angewandt wird, eine Zeitdauer vom Anstieg des Ansteuerungssignals bis zum Starten des Einspritzens korrigiert werden.
Bei einem Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der Erfindung wird ein an einer Antriebseinrichtung eines Kraftstoffeinspritzgerät vorgesehenes Piezobetätigungsglied durch das Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät gemäß den vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung gesteuert. Dadurch kann, selbst wenn der Piezostapel beim Entladen des Piezostapels zum Laden umgeschaltet wird, wie in aufeinanderfolgenden Mehrfacheinspritzungen, die in den Piezostapel geladene Energie konstant gehalten werden. Daher kann ein Kraftstoffeinspritzintervall aus dem Kraftstoffeinspritzgerät stärker verkürzt werden als die Zeitdauer des Entladens des Piezostapels, weshalb das Kraftstoffeinspritzintervall in aufeinanderfolgenden Mehrfacheinspritzungen verkürzt werden kann.
Merkmale und Vorteile von Ausführungsbeispielen als auch Betriebsverfahren und die Funktionen der betreffenden Teile werden anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung, der beigefügten Patentansprüche und der Zeichnung deutlich. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild einer Steuerungsschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer Einspritzdüse (Injektor) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 4 Zeitverläufe einer Steuerungsschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 5 ein Flussdiagramm einer Steuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 6 Zeitverläufe einer Steuerungsschaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 7 ein Flussdiagramm einer Steuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 8 Zeitverläufe einer Steuerungsschaltung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 9 ein Flussdiagramm einer Steuerung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 10 Zeitverläufe einer Steuerungsschaltung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 11 ein Schaltbild einer Steuerungsschaltung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 12 Zeitverläufe der Steuerungsschaltung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 13 ein Flussdiagramm einer Steuerung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 14 Zeitverläufe einer Steuerungsschaltung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 15 ein Flussdiagramm einer Steuerung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 16 ein Schaltbild einer Steuerungsschaltung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 17 Zeitverläufe der Steuerungsschaltung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 18 Zeitverläufe der Steuerungsschaltung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 19 ein Flussdiagramm einer Steuerung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 20 Zeitverläufe einer Steuerungsschaltung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 21 Zeitverläufe einer Steuerungsschaltung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 22 Zeitverläufe der Steuerungsschaltung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Fig. 23 ein Schaltbild einer Steuerungsschaltung gemäß dem Stand der Technik.
Nachstehend ist eine Vielzahl von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 2 zeigt ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Common- Rail-Bauart einer Dieselbrennkraftmaschine, bei dem ein Kraftstoffeinspritzsystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung angewandt ist.
Jeder Zylinder einer Dieselbrennkraftmaschine ist mit einer Einspritzdüse (Injektor) 1 als ein Kraftstoffeinspritzgerät versehen, und Kraftstoff mit hohem Druck wird aus einem Common-Rail 3 der Einspritzdüse 1 über eine Kraftstoffleitung 2 zugeführt. Daher wird Kraftstoff mit einem Druck, der gleich zu dem Kraftstoffdruck innerhalb des Common-Rail 3 ist, aus der Einspritzdüse 1 in die Verbrennungskammer jedes Zylinders eingespritzt. Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter (Kraftstofftank) 4 wird zur Versorgung des Common-Rail 3 durch eine Hochdruckpumpe 5 unter Druck gesetzt. Der zugeführte Kraftstoff wird in einem akkumulierten Zustand innerhalb des Common-Rail 3 akkumuliert (gesammelt). Ein Teil des in dem Common-Rail 3 gesammelten Kraftstoffs wird ebenfalls als Steuerungshydraulikdruck der Einspritzdüse 1 verwendet. Kraftstoff, der als aus dem Common-Rail 3 der Einspritzdüse 1 zugeführter Steuerungshydraulikdruck verwendet wird, wird dem Kraftstoffbehälter 4 über einen Rücklaufweg (Umlaufweg) 6 mit niedrigem Druck zurückgeführt.
Der Common-Rail 3 ist mit einem Drucksensor 3a versehen, und der Kraftstoffdruck innerhalb des Common-Rail 3 wird durch den Drucksensor 3a erfasst und zu der ECU 7ausgegeben. Die ECU 7 steuert ein Steuerungsventil 8 auf der Grundlage eines Kraftstoffdrucks innerhalb des Common-Rail 3, der durch den Drucksensor 3a erfasst wird, und steuert eine Strömungsrate des dem Common-Rail 3 zugeführten Kraftstoffs. Dadurch steuert die ECU 7 den Kraftstoff derart, dass der Kraftstoffdruck innerhalb des Common-Rail 3 entsprechend einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine korrekt wird, der auf der Grundlage von aus anderen Sensoren zugeführten Signalen bestimmt wird.
Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Einspritzdüse (der Injektor) 1 mit einem Gehäuse, einem Ventilteil 30 und einem Ventilantriebsabschnitt 40 als eine Antriebseinrichtung versehen. Das Gehäuse weist einen Gehäusehauptaufbau 10 und einen Düsenaufbau 11 auf. Das Ventilteil 30 ist gleitfähig in dem Düsenaufbau 11 gehalten. Der Düsenaufbau 11 ist mit einer einzelnen oder einer Vielzahl von Einspritzöffnungen 12 versehen. Das Ventilteil 30 weist einen Kontaktabschnitt 31 auf, der in der Lage ist, auf einen Ventilsitz 13 gesetzt zu werden, der an einer Einlassseite der Einspritzöffnung 12 des Düsenaufbaus 11 gebildet ist. Durch Trennen des Kontaktabschnitts 31 von dem Ventilsitzabschnitt 13 wird eine Kraftstoffströmung zu der Einspritzöffnung 12 geöffnet, um dadurch Kraftstoff aus der Einspritzöffnung 12 einzuspritzen. Indem der Kontaktabschnitt 31 zum Sitzen auf dem Ventilsitzabschnitt 13 gebracht wird, wird die Kraftstoffströmung zu der Einspritzöffnung 12 geschlossen, um dadurch das Einspritzen von Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzöffnung 12 zu stoppen.
Der Gehäusehauptaufbau 10 weist ein Piezobetätigungsglied 50 und ein Steuerungsventil 41 auf, die einen Ventilantriebsabschnitt 40 bilden. Der Gehäusehauptaufbau 10 ist mit einem Piezobetätigungsgliedaufnahmeabschnitt 21, einer Hydraulikdruckkammer 22, einer Niedrigdruckkammer 23, einer Steuerungskammer 24 und einer Gegendruckkammer 25 gebildet. Der Piezobetätigungsgliedaufnahmeabschnitt 21 enthält das Piezobetätigungsglied 50. Ein Endabschnitt des Piezobetätigungsglieds 50 wird in Kontakt mit einem Piezokolben 42 gebracht, und ein Endabschnitt des Piezokolbens 42 an einer dem Piezobetätigungsglied gegenüber liegenden Seite ist der Hydraulikdruckkammer 22 zugewandt. Das Piezobetätigungsglied 50 ist mit einem Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät 61) verbunden, und das Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät 60 gibt ein Ansteuerungssignal zur Ansteuerung des Piezobetätigungsglieds 50 auf der Grundlage einer Anweisung aus der ECU 7 aus. Wenn das Piezobetätigungsglied 50 ausgedehnt (expandiert) wird, wird der in Kontakt mit dem Piezobetätigungsglied 50 gebrachte Piezokolben 42 zu der unteren Seite gemäß der Darstellung in Fig. 3 bewegt, um Kraftstoff der Hydraulikdruckkammer 22 unter Druck zu setzen. Die Bewegung des Piezokolbens 42 wird auf einen Steuerungskolben 43 übertragen, indem eine Versatzgröße durch den Hydraulikdruck der Hydraulikdruckkammer 22 vergrößert wird. Ein Endabschnitt des Steuerungskolbens 43 an einer der Hydraulikdruckkammer gegenüber liegenden Seite wird in Kontakt mit dem Steuerungsventil 41 gebracht. Das Steuerungsventil 41 ist in einer halbkugelartigen Form geformt und ein Abschnitt davon in einer halbkugelartigen Form kann auf einen Ventilsitzabschnitt 24a gesetzt werden, der an einer inneren Wand der Steuerungskammer 24 geformt ist. Ein ebener Abschnitt des Steuerungsventils 41 kann einen Hochdruckanschluss 15 schließen, der Eine Verbindung von einem Hochdruckweg 14 mit der Steuerungskammer 24herstellt. Aus dem Common-Rail 3 zu dem Hochdruckweg 14 zugeführter Kraftstoff wird in die Steuerungskammer 24 und die Gegendruckkammer 25 über den Hochdruckanschluss 25 eingeführt. Die Niedrigdruckkammer 23 steht in Verbindung (Kommunikation) mit einem Niedrigdruckweg 16, und aus der Steuerungskammer 24 über den Niedrigdruckanschluss 17 ausgestoßener Kraftstoff wird zu dem Kraftstofftank 4 über den Niedrigdruckweg 16 und den Rückführungsweg 6 zurückgeführt. Der Niedrigdruckanschluss 17 wird durch Trennen des Steuerungsventils 41 von dem Ventilsitz 24a oder durch Setzen des Steuerungsventils 41 auf den Ventilsitzabschnitt 24a geöffnet oder geschlossen.
Die Gegendruckkammer 25 ist an einem Endabschnitt des Ventilteils 30 auf einer der Einspritzöffnung entgegengesetzten Seite gebildet. Kraftstoff mit dem selben Druck wie in dem Common-Rail 3 wird aus dem Hochdruckweg 14 in die Gegendruckkammer 25 eingeführt. Die Gegendruckkammer 25 ist mit einer Feder 26 versehen, und das Ventilteil 30 wird in einer Richtung zum Setzen des Kontaktabschnitts 31 auf den Ventilsitzabschnitt 13, d. h. in einer Richtung zum Schließen cler Einspritzöffnung 12 durch mit hohen Druck in die Gegendruckkammer 25 eingeführten Kraftstoff und durch die Trennkraft der Feder 26 gedrängt.
Nachstehend ist der Betrieb der Einspritzdüse 1 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau beschrieben.
Wenn das Piezobetätigungsglied 50 nicht ausgedehnt wird, wird der in Kontakt mit dem Piezobetätigungsglied 50 gebrachte Piezokolben 42 zu einer oberen Seite in der Darstellung gemäß Fig. 3 durch die Trennkraft einer Feder 27 bewegt, die an der Hydraulikdruckkammer 22 angeordnet ist. Daher wird die Kraft zum Drängen des Steuerungsventils 41 zu der unteren Seite in der Darstellung gemäß Fig. 3 über den Steuerungskolben 43 verringert, und wird das Steuerungsventil 41 auf den Ventilsitzabschnitt 24a durch den auf das Steuerungsventil 41 ausgeübten Hydraulikdruck durch den Druck des Kraftstoffs in der Steuerungskammer 24 gesetzt. Dadurch wird der Kraftstoffdruck in der Steuerungskammer 24 gleich dem Kraftstoffdruck in dem Common-Rail 3, und der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 25, die mit der Steuerungskammer 24 kommuniziert, wird ebenfalls gleich dem Kraftstoffdruck in dem Common-Rail 3.
Dabei ist die auf das Ventilteil 30 in einer Richtung zum Verlassen des Kontaktabschnitts 31 von dem Ventilsitzabschnitt 13 durch Kraftstoff in der Umgebung des Ventilteils 30 ausgeübte Kraft geringer als die auf das Ventilteil 30 in einer Richtung zum Schließen der Einspritzöffnung durch den Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 25 ausgeübte Kraft und die Drängkraft der Feder 26. Daher wird der Kontaktabschnitt 31 auf den Ventilsitzabschnitt 13 gesetzt und wird ein Einspritzen von Kraftstoff aus der Einspritzöffnung 12 gestoppt.
Wenn das Piezobetätigungsglied 50 durch eine Anweisung aus der ECU 7 ausgedehnt wird, wird der Piezokolben 42 entsprechend der Verlängerung des Piezobetätigungsglieds 50 zu der unteren Seite in der Darstellung gemäß Fig. 3 bewegt. Durch Bewegung des Piezokolbens 42 wird Kraftstoff in der Hydraulikdruckkammer 22 unter Druck gesetzt und wird eine Antriebskraft des Piezokolbens 42 auf den Steuerungskolben 43 über den Hydraulikdruck der Hydraulikdruckkammer 42 übertragen. Wenn der Hydraulikdruck der Hydraulikdruckkammer 22 entsprechend einer Erhöhung der Größe der Bewegung des Piezokolbens 42erhöht wird und die Kraft zum Drängen des Steuerungskolbens 43 in Richtung des Steuerungsventils 41 größer als die auf das Steuerungsventil 41 durch den Hydraulikdruck der Steuerungskammer 24 ausgeübte Kraft wird, wird das Steuerungsventil 41 von dem Ventilsitzabschnitt 24a getrennt. Wenn das Steuerungsventil 41 von dem Ventilsitzabschnitt 24a getrennt ist, strömt Kraftstoff in der Steuerungskammer 24 aus der Niedrigdruckkammer 23 über den Niedrigdruckanschluss 17 heraus. Daher wird der Hydraulikdruck der Steuerungskammer 24 verringert und wird der Hydraulikdruck der Gegendruckkammer 25 ebenfalls dementsprechend verringert. Weiterhin wird, wenn die in Richtung zum Schließen der Einspritzöffnung ausgeübte Kraft durch den Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 25 und die Drängkraft der Feder 26 kleiner als die auf das Ventilteil 30 in Richtung zum Öffnen der Einspritzöffnung durch den Kraftstoff in der Umgebung des Ventilteils 30 ausgeübte Kraft wird, das Ventilteil 30 zu der oberen Seite in der Darstellung gemäß Fig. 3 angehoben und wird der Kontaktabschnitt 31 von dem Ventilsitzabschnitt 13 getrennt. Folglich wird das Einspritzen von Kraftstoff aus der Einspritzöffnung 12 gestartet.
Wenn das Piezobetätigungsglied 50 zusammengezogen (kontrahiert) wird, wird der Hydraulikdruck in der Hydraulikdruckkammer 22 verringert und wird die Kraft zum Drängen des Steuerungskolbens 43 in die Richtung des Steuerungsventils 41 verringert. Daher wird das Steuerungsventil 41 durch den Hydraulikdruck der Steuerungskammer 24 auf den Ventilsitzabschnitt 24a gesetzt und wird ein Ausströmen von Kraftstoff aus der Steuerungskammer 24a zu der Niedrigdruckkammer 23 gestoppt. Dadurch wird der Hydraulikdruck der Steuerungskammer 24 erneut erhöht und wird der Hydraulikdruck der Gegendruckkammer 25 ebenfalls dementsprechend erhöht. Weiterhin wird, wenn die auf das Ventilteil 30 in die Richtung zum Schließen der Einspritzöffnung ausgeübte Kraft durch den Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 25 und die Drängkraft der Feder 26 größer als die auf das Ventilteil 30 in die Richtung zum Öffnen der Einspritzöffnung durch Kraftstoff in der Umgebung des Ventilteils 30 ausgeübte Kraft wird, das Ventilteil 30 zu der unteren Seite in der Darstellung gemäß Fig. 3 bewegt und wird der Kontaktabschnitt 31 auf den Ventilsitzabschnitt 13 gesetzt. Folglich wird das Einspritzen von Kraftstoff aus der Einspritzöffnung 12 gestoppt.
Durch Wiederholen der Ausdehnung (Expansion) oder der Zusammenziehung (Kontraktion) des Piezobetätigungsglieds 50 wird ein Einspritzen von Kraftstoff aus der Einspritzöffnung 12 unterbrochen.
Nachstehend ist das Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät 60 ausführlicher beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Ansteuerungsschaltung des Piezobetätigungsgliedsteuerungsgeräts 60 zur Ansteuerung eines einzelnen Piezobetätigungsglieds entsprechend einem einzelnen Teil einer Einspritzdüse (eines Injektors). Das Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät 60 ist mit einer Batterie 61 verbunden, die eine Energiequelle bildet. Eine von der Batterie 61 abgegebene Gleichspannung wird durch einen Gleichspannungswandler 62 in einige zehn bis einige hundert Volt umgewandelt. Ein Pufferkondensator 63 ist parallel mit einem Ausgangsanschluss des Gleichspannungswandlers 62 verbunden. Weiterhin ist der Ausgangsanschluss des Gleichspannungswandlers 62 mit einem Schaltelement 64 und ein Schaltelement 65 verbunden, die beispielsweise MOSFETs verwenden. Das Schaltelement 64 und das Schaltelement 65 sind jeweils parallel mit Dioden 641 und 651 in umgekehrter Richtung verbunden. Weiterhin ist die Ansteuerungsschaltung des Piezobetätigungsgliedsteuerungsgeräts 60 mit einer Induktivität 66 zur Beschränkung des in der Antriebsschaltung fließenden Stroms, einem Schaltelement 67 zur Auswahl eines Piezostapels 51 eines Piezobetätigungsglieds 50 (das nachstehend als Auswahlschaltelement bezeichnet wird), einer Diode 671, die parallel zu dem Auswahlschaltelement 67 in umgekehrter Richtung geschaltet ist, und einem Widerstand 68 zur Stromerfassung verbunden.
Das Schaltelement 64, die Induktivität 66, der Piezostapel 51, das Auswahlschaltelement 67 und der Widerstand 68 sind zur Bildung einer Ladeschaltung in Reihe geschaltet. Weiterhin sind das Schaltelement 65, die Induktivität 66, der Piezostapel 51, die Diode 671 und der Widerstand 68 zur Bildung einer Entladeschaltung in Reihe geschaltet. Eine Vergleichsschaltung 71 ist mit dem Stromerfassungswiderstand 68 verbunden, und die Vergleichsschaltung 71 gibt ein Ergebnis eines Vergleichs mit einem Puffer 711 aus, der eine Referenzspannung entsprechend einem vorbestimmten Stromwert hält. In ähnlicher Weise ist eine Vergleichsschaltung 72 mit dem Widerstand 68 verbunden, und die Vergleichsschaltung 72 erfasst, dass ein in dem Widerstand 68 fließender Strom "0" wird. Die Ansteuerungsschaltung ist mit einer Zeitmessschaltung 73 verbunden, um durch Empfang eines aus der Vergleichsschaltung 71 ausgegebenen Signals eine Zeitdauer zu messen, bis der in dem Widerstand 68 fließende Strom den vorbestimmten Stromwert erreicht.
Weiterhin ist die Ansteuerungsschaltung mit einer Pufferschaltung 74 zum Empfang einer Spannung des Piezostapels 51 mit hoher Impedanz, eine Abtast-Halte- Schaltung 75 als eine Speichereinrichtung zum Speichern der Spannung des Piezostapels 51 und einer Vergleichsschaltung 76 verbunden. Die Vergleichsschaltung 76 vergleicht die in der Abtast-Halte-Schaltung 75 gespeicherte Spannung mit der Spannung des Piezostapels 51 beim Laden und gibt, wenn die Spannung des Piezostapels 51 die in der Abtast-Halte-Schaltung 75 gespeicherte Spannung erreicht, ein Signal auf dem logischen Pegel 1 aus, das angibt, dass die gespeicherte Spannung erreicht worden ist.
Die Ansteuerungsschaltung ist mit einer Steuerungsschaltung 70 als Steuerungseinrichtung verbunden. Die Steuerungsschaltung 70 ist mit dem Gleichspannungswandler 62, dem Schaltelement 64, dem Schaltelement 65, dem Auswahlschaltelement 67, der Vergleichsschaltung 71, der Vergleichsschaltung 72, der Zeitmessschaltung 73, der Abtast-Halte-Schaltung 75 und der Vergleichsschaltung 76 verbunden, gibt ein Ansteuerungssignal auf der Grundlage eines aus der ECU 7 zugeführten Anweisungssignal aus und steuert jeweilige Abschnitte entsprechend einer vorbestimmten Sequenz. Die Steuerungsschaltung 70 dient ebenfalls als Lade- /Entladeschalteinrichtung durch Steuerung des Schaltelements 64, des Schaltelements 65 und des Auswahlschaltelements 67.
Nachstehend ist der Betrieb des Piezobetätigungsgliedsteuerungsgeräts 60 beschrieben.
Fig. 4 zeigt Signalverläufe (a) bis (m) jeweiliger Abschnitte entsprechend dem Betrieb des Piezobetätigungsgliedsteuerungsgeräts 60. Fig. 5 zeigt einen Ablauf eines Verfahrens zur Ansteuerung des Piezobetätigungsglieds durch das Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät 60.
Bei Erfassung (S101) einer ansteigenden Flanke in dem Pegel eines aus der ECU 7 zugeführten Anweisungssignals (a) versetzt die Steuerungsschaltung 70 das Schaltelement 64 und das Auswahlschaltelement 67 des Piezostapels 51, die die Ladeschaltung bilden, in den leitenden Zustand (EIN). Gleichzeitig startet die Zeitmessschaltung 72 die Messung einer Zeitdauer Ti, während der das Schaltelement 64 in den eingeschalteten Zustand versetzt ist, und startet die Messung einer Ladezeitdauer Tc (S102). In Fig. 4 sind die Schaltzustände der Schaltelemente 64 und 65 jeweils in (b) und (c) gezeigt.
Durch Versetzen des Schaltelements 64 in den eingeschalteten Zustand (EIN) wird der Ladestrom zum Fließen aus dem Pufferkondensator 64 zu der durch das Schaltelements 64, die Induktivität 66, dem Piezostapel 51, das Auswahlschaltelement 67 und den Widerstand 68 gebildete Ladeschaltung gebracht. Der Ladestrom wird im Verlauf der Zeit durch die Funktion (den Betrieb) der Induktivität 66 erhöht. Der durch den Widerstand 68 erfasste Stromwert (d) wird der Vergleichsschaltung 71 zugeführt, und das Ausgangssignal (e) aus der Vergleichsschaltung 71 nimmt zu einem Zeitpunkt, zu dem der vorbestimmte Stromwert erreicht wird, den logische Pegel 1 an (S103). Die Steuerungsschaltung 70 versetzt das Schaltelement 64 in den ausgeschalteten Zustand (AUS) und die Zeitmessschaltung 73 beendet die Messung und gibt die gemessene Zeitdauer Ti, während der das Schaltelement 64 in den eingeschalteten Zustand versetzt ist, zu der Steuerungsschaltung 70 aus. Die Steuerungsschaltung 70 speichert die Zeitdauer Ti (S104).
Selbst nachdem das Schaltelement 64 in den ausgeschalteten Zustand (AUS) versetzt ist, fließt der Ladestrom weiterhin in der durch die Diode 651, die Induktivität 66, den Piezostapel 51, das Auswahlschaltelement 67 und den Widerstand 68 gebildeten Ladeschaltung durch die Funktion der Induktivität 66 weiterhin, während der Strom sich allmählich verringert. Das Ausgangssignal (f) der Vergleichsschaltung 72 nimmt den logischen Pegel 1 zu dem Zeitpunkt an, zu dem der Stromwert (d) 0 wird (S105). Die Steuerungsschaltung 70 versetzt das Schaltelement 64 erneut in den eingeschalteten Zustand. Weiterhin steuert die Steuerungsschaltung 70 die Zeitdauer, in der das Schaltelement 64 in den eingeschalteten Zustand versetzt ist, derart, dass sie die in S104 gespeicherte Zeitdauer Ti wird. Wenn die gespeicherte Zeitdauer Ti verstrichen ist, steuert die Steuerungsschaltung 70 derart, dass das Schaltelement 64 in den ausgeschalteten Zustand versetzt wird (S106). Der Mehrfachschaltvorgang von Schritt S106 wird fortgesetzt, bis eine vorab eingestellte vorbestimmte Zeitdauer Tt verstreicht, seitdem das Anweisungssignal (a) den logische Pegel 1 angenommen hat, solang wie ein Steuerungsflag (eine Steuerungskennung) nicht 1 wird (S107). Das heißt, dass die Verarbeitungen von S105 bis S106 wiederholt werden, bis die vorbestimmte Zeitdauer Tt verstrichen ist, seitdem das Zählen in Schritt S102 begonnen hat (S108). Wenn die vorbestimmte Zeitdauer Tt verstrichen ist, ist eine Ladephase des Piezostapels 51 beendet. Wie es in (k) in Fig. 4 gezeigt ist, wird durch Laden des Piezostapels 51 der Piezostapel 50 ausgedehnt, und der Piezokolben 42 gemäß Fig. 3 wird zu der unteren Seite in der Darstellung gemäß Fig. 3 angetrieben. Dadurch wird Kraftstoff aus der Einspritzöffnung 12 eingespritzt, wie es in (m) in Fig. 4 gezeigt ist.
Zu dem Zeitpunkt der Beendigung der Ladephase kann die in den Piezostapel 51 geladene elektrische Energie (l) im wesentlichen konstant ungeachtet einer Änderung in der elektrostatischen Kapazität des Piezostapels 51 und einer Variation in der Funktion der Induktivität 66 konstant gemacht werden, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Die Größe der in dem Piezostapel 51 geladenen elektrischen Energie kann durch E = CV²/2 unter Verwendung der Spannung V dargestellt werden.
Wenn die Ladephase beendet worden ist und eine vorab eingestellte Zeitdauer Tw verstrichen ist, wird die Spannung V des Piezostapels 51 durch die Abtast-Halte- Schaltung 75 über die Pufferschaltung 74 gespeichert (S109). Ein Signalverlauf (k) gemäß Fig. 4 zeigt die Spannung des Piezostapels. Ein Signalverlauf (l) in Fig. 4 zeigt die Energie des Piezostapels. Ein Signalverlauf (m) in Fig. 4 zeigt eine Einspritzrate.
Dabei wird, wenn das Anweisungssignal (a) den Pegel 0 annimmt (S101), die Entladephase gestartet. Eine Zeitdauer Tc in der Entladephase wird durch die Zeitmessschaltung 73 gezählt (S111). Ein Verarbeitungsablauf der Entladephase ist im wesentlicher der selbe wie derjenige der vorstehend beschriebenen Ladephase (Aufladephase). Die Steuerungsschaltung 70 bestimmt, ob während der Entladephase der logische Pegel 1 des Anweisungssignals (a) erfasst wird, d. h., ob der Betrieb während der Entladephase sich zu der Ladephase verschoben hat (S112). Wenn der Pegel 1 des Ansteuerungssignals nicht erfasst wird, versetzt die Steuerungsschaltung 70 das Schaltelement 65 zum Entladen in den eingeschalteten Zustand. Wenn das Schaltelement 65 in den eingeschalteten Zustand versetzt ist, wird der Entladestrom zum Fließen zu der Entladeschaltung gebracht, die durch den Piezostapel 51, die Induktivität 66, das Schaltelement 65, den Widerstand 68 und die Diode 671 gebildet ist. Während der Zeitdauer entsprechend der in S104 gespeicherten Zeitdauer Ti wird das Schaltelement 65 in den eingeschalteten Zustand versetzt, und nach Verstreichen der Zeitdauer Ti ist das Schaltelement in den ausgeschalteten Zustand versetzt (S113).
Wenn das Schaltelement 65 in den ausgeschalteten Zustand versetzt ist, wird der aus dem Piezostapel 51 entladene Strom durch die Funktion der Induktivität 66 zum Fließen zu der aus dem Piezostapel 51, der Induktivität 66, der Diode 641, dem Pufferkondensator 63, dem Widerstand 68 und der Diode 671 gebildeten Entladeschaltung gebracht. Dadurch wird der in der Entladeschaltung fließende Strom allmählich verringert, während die elektrische Energie durch den Pufferkondensator 63 wiedergewonnen wird. Der in der Entladeschaltung fließende Strom wird durch die Vergleichsschaltung 72 erfasst, die mit dem Widerstand 68 verbunden ist, und zu einem Zeitpunkt, zu dem der Wert des in der Entladeschaltung fließenden Stroms 0 wird, wird der Ausgang der Vergleichsschaltung 72 der Pegel 0. Beim Entladen aus dem Piezostapel 51 ist die Richtung des Stroms umgekehrt zu der beim Laden, weshalb der Ausgang aus der Vergleichsschaltung 72 gegenüber dem beim Laden umgekehrt ist.
Wenn das Signal mit dem Pegel 0 aus der Vergleichsschaltung 72 ausgegeben wird (S114), versetzt die Steuerungsschaltung 70 das Zeitelement 65 erneut in den eingeschalteten Zustand und versetzt das Schaltelement 65 nach Verstreichen der in S104 gespeicherten Zeitdauer Ti in den ausgeschalteten Zustand. Der Mehrfachschaltvorgang wird fortgesetzt, nachdem die vorab eingestellte vorbestimmte Zeitdauer Tt verstrichen ist, seit das Anweisungssignal (a) den Pegel 0 angenommen hat, solange die Spannung des Piezostapels 51 nicht 0 wird (S115). Das heißt, dass die Verarbeitungen der Schritte S112 bis S115 wiederholt werden, bis die vorbestimmte Zeitdauer Tt verstrichen ist, seit das Zählen in Schritt S111 gestartet worden ist (S116). Nach Verstreichen der vorbestimmten Zeitdauer Tt ist die Entladephase des Piezostapels 51 beendet. Die Steuerungsschaltung 70 versetzt das Schaltelement 65 in den ausgeschalteten Zustand, wenn die Steuerungsschaltung 70 anhand des Ausgangs aus der Vergleichsschaltung 72 erfasst, dass die Spannung des Piezostapels 0 wird, bevor die vorbestimmte Zeitdauer Tt verstrichen ist, und beendet die Entladephase (S117). Durch Entladen des Piezostapels 51 wird das Piezobetätigungsglied 50 zusammengezogen und wird der Piezokolben 42 gemäß Fig. 3 zu der oberen Seite in der Darstellung gemäß Fig. 3 bewegt. Dadurch wird das Einspritzen von Kraftstoff aus der Einspritzöffnung 12 gestoppt, wie es vorstehend beschrieben worden ist.
Wenn das von der Brennkraftmaschine angeforderte Einspritzen von Kraftstoff ein aufeinanderfolgendes Mehrfacheinspritzen (adjacent multi-injection) wird, wird das Intervall zur Ansteuerung des Piezobetätigungsglieds 50 verkürzt. In diesem Fall nimmt das Anweisungssignal (a) den Pegel 1 an, bevor die Entladephase beendet wird, und selbst wenn die Lade-/Entladezeitdauer Tt wie vorstehend beschrieben konstant gemacht wird, wird eine Ansteuerung nicht erreicht, indem die geladene oder entladene Energie konstant gemacht wird. Daher ist nachstehend ein Fall beschrieben, in dem das Anweisungssignal (a) während der Entladephase des Piezostapels 51 den Pegel 1 annimmt und der Betrieb zu der Ladephase verschoben wird.
Die Steuerungsschaltung 70 versetzt das Steuerungsflag auf den Pegel 1, wenn die Steuerungsschaltung 70 vor Verstreichen der vorab eingestellten vorbestimmten Zeitdauer Tt in S112 den Pegel 1 des Anweisungssignals (a) erfasst, und schreitet zu aufeinanderfolgenden Mehrfacheinspritzungen voran (S121). Jedoch kann die Steuerungsschaltung 70 nicht zu der Ladephase voranschreiten, bis der in der Entladeschaltung fließende Strom durch die Funktion der Induktivität 66 in der Entladephase 0 wird. Daher wird die Entladephase fortgesetzt, bis der durch die Vergleichsschaltung 72 erfasste Stromwert der Entladeschaltung 0 wird (S122). Wenn die Steuerungsschaltung anhand des Ausgangs der Vergleichsschaltung 72 erfasst, dass der Stromwert der Entladeschaltung 0 wird, schreitet die Steuerungsschaltung 70 zu S106 voran, versetzt das Schaltelement 64 für die in S104 gespeicherte Zeitdauer Ti in den eingeschalteten Zustand und versetzt das Schaltelement 64 in den ausgeschalteten Zustand, bis der Ladestrom 0 wird. Die Ladephase wird wiederholt.
Wenn das Steuerungsflag sich auf dem Pegel 1 befindet (S107), wird die Spannung (k) des Piezostapels 51 mit der in der Abtast-Halte-Schaltung 75 in S104 gespeicherten Spannung (h) durch die Vergleichsschaltung verglichen (S123). Weiterhin nimmt, wenn die Spannung des Piezostapels 51 die in der Abtast-Halte-Schaltung 75 gespeicherte Spannung erreicht, der Ausgang der Vergleichsschaltung 76 den Pegel 1 an. Die Steuerungsschaltung 70 beendet die Ladephase des Stapels 51, wenn der Pegel 1 aus der Vergleichsschaltung 76 ausgegeben wird (S117).
Wenn die Ladephase des Piezostapels 51 durch die Steuerungsschaltung 70 beendet worden ist, wird die Spannung (k) des Piezostapels 51 derart gesteuert, dass sie im wesentlichen die selbe wie die Spannung beim vorhergehenden Einspritzen wird, und wenn die elektrostatische Kapazität des Piezostapels 51 gleich bleibt, kann die in den Piezostapel 51 gespeicherte elektrische Energie (1) dazu gebracht werden, gleich zu bleiben.

Zweites Ausführungsbeispiel

Ein Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät und ein Piezobetätigungsgliedsteuerungsverfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend beschrieben. Weiterhin sind den jeweiligen Elementen, die die Ansteuerungsschaltung des Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät 60 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bilden, die selben Bezugszeichen zugeordnet.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Zeitverlauf des Speicherns der Spannung in die Abtast-Halte-Schaltung 75 gemäß Fig. 1 derart eingestellt, dass er derselbe wie der Zeitverlauf des Beendens der Ladephase wie in Fig. 6 und Fig. 7 gezeigt ist (S209). Wenn Arbeit erzeugt wird oder durch den Versatz des Piezostapels 51 ein interner Verlust nach Beendigung der Ladephase des Piezostapels 51 auftritt, wird nach Beendigung der Ladephase des Piezostapels 51 die Spannung über den Piezostapel 51 im Verlauf der Zeit verringert. Somit kann durch Einstellung des Zeitverlaufs zum Speichern der Spannung der Abtast- Halte-Schaltung 75 derart, dass er der selbe wie der Zeitverlauf der Beendigung der Ladephase ist, ein Fehler der Ladeenergie beim Laden in den Piezostapel 51 verringert werden, ohne dass ein Einfluss durch die Verringerung der Spannung auftritt.

Drittes Ausführungsbeispiel

Das Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät 60 und ein Piezobetätigungsgliedsteuerungsverfahren gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend beschrieben. Weiterhin sind den jeweiligen Elementen, die die Ansteuerungsschaltung des Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät 60 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bilden, dieselben Bezugszeichen zugeordnet.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird die in die Abtast-Halte-Schaltung 75 gemäß Fig. 1 gespeicherte Spannung durch Kompensieren einer Verlustmenge gespeichert, wie dies in Fig. 8 und Fig. 9 gezeigt ist. Wie vorstehend in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, gibt es, wenn die Spannung des Piezostapels 51 in die Abtast-Halte-Schaltung 75 nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer seit Beendigung des Ladens des Piezostapels 51 gespeichert wird, einen Fall, in dem die Spannung des Piezostapels 51 verringert ist.
Daher wird gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Spannung des Piezostapels 51 durch die Vergleichsschaltung 76 erfasst, indem ein Ausgang der Abtast-Halte-Schaltung 75 gebildet wird, indem ein Spannungswert addiert wird, der eine Größe in der Höhe der durch den Verlust verringerten Spannung aufweist. Daher kann die Spannung des Piezostapels 51 mit der Spannung verglichen werden, die im Hinblick auf die durch den Verlust verringerten Spannungsgröße bei Beendigung des Ladens des Piezostapels 51 und beim Laden des Piezostapels 51 kompensiert ist, und kann ein Fehler der Ladeenergie verringert werden. In Schritt S330 wird eine Abtast-Halte-Spannung korrigiert.

Viertes Ausführungsbeispiel

Ein Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät und ein Piezobetätigungsgliedsteuerungsverfahren gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel ist nachstehend beschrieben. Weiterhin sind den einzelnen Abschnitten, die im wesentlichen die selben wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind, die selben Bezugszeichen zugeordnet, weshalb deren Beschreibung entfällt.
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist ein Fall beschrieben, in dem eine Steuerung des Schaltens zu der Ladephase während der Entladephase des Piezostapels 51 zweimal oder mehrfach wiederholt wird. Fig. 10 zeigt einen Fall der dreifachen Ausgabe des Anweisungssignals (a) aus der ECU 7. Dabei sind Ladephasen oder Entladephasen entsprechend einem ersten, einem zweiten und einem dritten Anweisungssignal aus der Steuerungsschaltung 70 jeweils als eine erste, eine zweite und eine dritte Ladephase oder Entladephase definiert. Weiterhin sind der Verarbeitungsablauf der Ladephase und der Verarbeitungsablauf der Entladephase des Piezostapels 51 dieselben wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, weshalb deren Beschreibung entfällt.
In dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels weist die Spannung des Piezostapels 51 bei Beendigung der zweiten Ladephase Fehler der Abtast-Halte-Schaltung 75 und der Vergleichsschaltung 76 auf. Daher werden, wenn die Steuerung des Schaltens zu der Ladephase während der Entladephase fortgesetzt wird, beispielsweise, wenn der Betrieb zu der dritten Ladephase in der Mitte der zweiten Ladephase übergeht, Fehler derart summiert, dass sie ansteigen.
Somit wird gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, wenn die Steuerung des Schaltens zu der Ladephase während der Entladephase zweimal oder mehrfach fortgesetzt wird, ein in der Abtast-Halte-Schaltung 75 bei Beendigung der ersten Ladephase gespeicherter Spannungswert als eine Spannung verwendet, die bei Beendigung der zweiten Ladephase und danach zu vergleichen ist. Daher werden der Einfluss der Fehler der Abtast-Halte-Schaltung 75 und der Vergleichsschaltung 76 verringert, und kann eine konstante Energie korrekt in den Piezostapel 51 geladen werden. Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist eine Einrichtung zur Beschränkung der Anzahl der Durchführungen von Schritt S109 hinzugefügt.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Ein Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät und ein Piezobetätigungsgliedsteuerungsverfahren gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel sind nachstehend beschrieben. Weiterhin sind den jeweiligen Elementen, die die Ansteuerungsschaltung des Piezobetätigungsgliedsteuerungsgeräts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bilden, die selben Bezugszeichen zugeordnet, weshalb deren Beschreibung entfällt.
Wie es in Fig. 11 gezeigt ist, ist die Ansteuerungsschaltung des Piezobetätigungsgliedsteuerungsgeräts 80 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel mit einer Zeitmessschaltung 77 als eine Zeitdauermesseinrichtung zur Messung einer Zeitdauer vom Start des Entladens oder Ladens der Piezostapel 51 verbunden. Eine Steuerungsschaltung 81 gibt ein Ansteuerungssignal auf der Grundlage einer aus der ECU 7 zugeführten Anweisung aus und steuert jeweilige Abschnitte auf der Grundlage des Ansteuerungssignals entsprechend einer vorbestimmten Sequenz.
Der Betrieb der Ansteuerungsschaltung des Piezobetätigungsgliedsteuerungsgeräts 80 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist nachstehend beschrieben.
Fig. 12 zeigt Signalverläufe jeweiliger Abschnitte entsprechend dem Betrieb des Piezobetätigungsgliedsteuerungsgeräts 80. Fig. 13 zeigt ein Verfahren zur Ansteuerung des Piezobetätigungsglieds durch das Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät 80.
Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel sind die Verarbeitungen S101 bis S108 in der Ladephase und die Verarbeitungen S111 bis S117 in der Entladephase dieselben wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Jedoch ist eine Verarbeitung S524 zur Messung der Entladezeitdauer Td in dem Fall von aufeinanderfolgenden Mehrfacheinspritzungen durch die Zeitmessschaltung 77 nach S111 hinzugefügt. Weiterhin ist eine Verarbeitung S525 nach den Verarbeitungen S121 und S122 hinzugefügt. Weiterhin ist eine Verarbeitung S523 anstelle der Verarbeitung S123 vorgesehen.
Die Zeitmessschaltung 77 startet die Messung der Zeitdauer Td gleichzeitig mit dem Starten der Entladephase und führt die Messung fort, bis der Ausgang der Vergleichsschaltung 72 durch aufeinanderfolgende Mehrfacheinspritzungen den Pegel 0 annimmt. In dem Fall aufeinanderfolgender Mehrfacheinspritzungen wird, wenn der Betrieb zu der Ladephase übergeht, die Entladezeitdauer Td gespeichert. Gleichzeitig wird die Messung der Zeitdauer Tc gestartet, in der die darauffolgende Ladephase anhält (S525). In dem Fall aufeinanderfolgender Mehrfacheinspritzungen wird, wenn die Zeitdauer Tc, während der die Ladephase anhält, die gespeicherte Td erreicht, die Ladephase beendet (S523).
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird in dem Fall aufeinanderfolgender Mehrfacheinspritzungen die Ladephase für eine darauffolgende Einspritzung um eine Entladezeitdauer für eine vorhergehende Einspritzung fortgesetzt. Folglich wird die Ladezeitdauer für die nachfolgende Einspritzung kürzer gemacht als eine Ladezeitdauer einer anfänglichen Einspritzung. Weiterhin kann die Ladespannung des Piezostapels und die Energie nach dem Laden bei der vorherigen Einspritzung und der nachfolgenden Einspritzung konstant gehalten werden.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Fig. 14 zeigt Signalverläufe gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. Fig. 15 zeigt eine Steuerung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel. Gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel ist eine Verarbeitung S623 anstelle der Verarbeitung S523 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel vorgesehen. Zu der Ladezeitdauer für eine nachfolgende Einspritzung wird eine Zeitdauer S zur Kompensation eines Verlusts hinzugefügt. Die Zeitdauer Td1 wird entsprechend einem durch einen internen Verlust des Piezostapels 51 verlorenen Verlust eingestellt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann ein Fehler der Ladeenergie für eine nachfolgende Einspritzung eingeschränkt werden.

Siebtes Ausführungsbeispiel

Ein Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät und ein Piezobetätigungsgliedsteuerungsverfahren gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel sind nachstehend beschrieben. Dieselben Bezugszeichen sind den jeweiligen Elementen, die die Ansteuerungsschaltung des Piezobetätigungsgliedsteuerungsgeräts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bilden, zugeordnet, weshalb deren Beschreibung entfällt.
Wie es in Fig. 16 gezeigt ist, ist eine Ansteuerungsschaltung eines Piezobetätigungsgliedsteuerungsgeräts 90 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel mit einer Zeitmessschaltung 78 zur Messung einer Zeitdauer vom Starten der Ladung des Piezostapels 51 verbunden. Die Steuerungsschaltung 91 gibt ein Ansteuerungssignal entsprechend einer aus der ECU 7 zugeführten Anweisung aus und steuert jeweilige Abschnitte entsprechend einer vorbestimmten Sequenz.
Fig. 17 zeigt Signalverläufe jeweiliger Abschnitte, wenn ein Einspritzintervall in einem Signalverlauf eines Anweisungssignals mit derselben Impulsbreite T1 verkürzt wird. Dabei wird die Zeitdauer von der Beendigung der Ladephase und Starten der Entladephase in eine Beziehung von Te1<Te2 gebracht. Folglich kann das Problem auftreten, dass eine Einspritzrate von Kraftstoff in einer nachfolgenden Einspritzung sich ändert, wie es in (m) in Fig. 17 gezeigt ist, und eine Einspritzmenge in einer nachfolgenden Einspritzung erhöht wird.
Daher wird gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel durch Korrektur einer Impulsbreite eines Anweisungssignals der Anstieg in der Einspritzmenge der nachfolgenden Einspritzung eingeschränkt.
Fig. 18 zeigt Signalverläufe jeweiliger Abschnitte des Steuerungsgeräts 90 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel. Fig. 19 zeigt eine Steuerung der Steuerungsschaltung 91 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel. Den Verarbeitungen sind dieselben Bezugszeichen wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zugeordnet.
Das siebte Ausführungsbeispiel weist zusätzlich die Verarbeitungen S724 und S725 auf. Aufgrund aufeinanderfolgender Mehrfacheinspritzungen wird, wenn der Betrieb von der Entladephase zu der Ladephase übergeht, die Zeitmessschaltung 78 gestartet und wird eine Messung einer Zeitdauer Tt2 gestartet (S724). Die Ladephase für eine darauffolgende Einspritzung wird beendet, wenn die Spannung des Piezostapels 51 die durch die Abtast-Halte-Schaltung 75 gehaltene gespeicherte Spannung erreicht (S123). Danach wird die Messung der Zeitdauer Tt2 beendet und wird die Zeitdauer Tt2 gespeichert. Gleichzeitig führt die Steuerungsschaltung 91 eine Verarbeitung zur Korrektur des Anweisungssignals (a) entsprechend der Zeitdauer Tt2 aus. Beispielsweise gibt die Steuerungsschaltung 91 ein Signal zu der ECU 7 aus und korrigiert derart, dass eine Impulsbreite eines Anweisungssignals für eine darauffolgende Einspritzung verkürzt wird. Beispielsweise wird eine Impulsbreite Tt2 des Anweisungssignals für eine darauffolgende Einspritzung entsprechend einer Differenz (Tt - Tt2) zwischen der Ladezeitdauer Tt für eine anfängliche Einspritzung und die Ladezeitdauer Tt2 für die darauffolgende Einspritzung korrigiert. Beispielsweise wird die Impulsbreite T2 als T2 = T1 - (Tt - Tt2) eingestellt. Folglich wird, wie es in Fig. 18 dargestellt ist, eine Zeitdauer Te1 zwischen der Ladephase und der Entladephase in einer vorhergehenden Einspritzung und einer darauffolgenden Einspritzung konstant. Weiterhin kann eine Einspritzzeitdauer Tq1 durch eine vorhergehenden Einspritzung und eine Einspritzzeitdauer Tq2 durch eine darauffolgende Einspritzung gleich gemacht werden.
Bei der Korrektursteuerung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel kann eine Einspritzmenge einer nachfolgenden Einspritzung derart ausgeführt werden, dass eine Solleinspritzmenge erreicht wird. Beispielsweise kann die Einspritzmenge einer nachfolgenden Einspritzung zur Annäherung an die Einspritzmenge der vorhergehenden Einspritzung gebracht werden. Die Einspritzmenge der nachfolgenden Einspritzung kann auf eine Solleinspritzmenge eingestellt werden, die sich von der Einspritzmenge der vorhergehenden Einspritzung unterscheidet.

Achtes Ausführungsbeispiel

Nachstehend ist der Betrieb eines Piezobetätigungsgliedsteuerungsgeräts gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Gemäß dem achten Ausführungsbeispiel wird der Aufbau gemäß Fig. 16 angewendet.
Fig. 20 zeigt Signalverläufe jeweiliger Abschnitte, wenn keine aufeinanderfolgenden Mehrfacheinspritzungen ausgeführt werden. Die Zeitdauern der Ladephase und der Entladephase sind auf 150 µs (Mikrosekunden) eingestellt, und ein Intervall des Anweisungssignals ist auf 200 µs eingestellt. Da das Intervall des Anweisungssignals länger als die Zeitdauer der Entladephase ist, wird eine Zeitdauer vom Starten der Entladephase bis zur Beendigung der Ladephase bei einer nachfolgenden Zeit 200 µs + 150 µs = 350 µs.
Dabei ist ein Fall beschrieben, bei dem das Intervall des Anweisungssignals verkürzt wird und ein Soll gebildet wird, indem die Zeitdauer vom Starten der Entladephase bis zur Beendigung der Ladephase bei der darauffolgend Zeit um 110 µs verkürzt wird. In einem normalen Fall erscheint es möglich zu sein, den vorstehend beschriebenen Zustand einzustellen, wenn das Intervall des Anweisungssignals um 110 µs verkürzt wird, um ein Intervall von 90 µs zu bilden wie es in Fig. 21 gezeigt ist. Jedoch wird die Zeitdauer von 90 µs kürzer als 150 µs, die für die Entladephase notwendig sind. Das heißt, dass der Piezostapel 51 während der Entladephase einer Steuerung des Übergangs zu der Ladephase unterzogen wird. Daher wird die Zeitdauer vom Starten cler Entladephase bis zur Beendigung der Ladephase 180 µs. Folglich wird, wenn das Intervalls des Anweisungssignals 200 µs wie bei der anfänglichen Einstellung beträgt, die Zeitdauer vom Starten der Entladephase bis zur Beendigung der Ladephase um 170 µs im Vergleich zu 350 µs bei der anfänglichen Einstellung verkürzt, und wird deutlich mehr verkürzt als die Verkürzung um 110 µs, die das Ziel bilden. Dadurch wird ein Ergebnis einer Verkürzung eines tatsächlichen Einspritzintervalls von Kraftstoff verursacht und eine Verschiebung eines Einspritzzeitverlaufs von Kraftstoff gegenüber einem vorbestimmten Zeitverlauf verursacht.
Somit wird, wie es in Fig. 22 gezeigt ist, eine Verkürzung des Intervalls des Anweisungssignals, das das Soll bildet, durch Korrektur des Intervalls des Anweisungssignals erzielt. Eine Korrektur durch das Verfahren ist wirksam, wenn das Intervall des aus der ECU 7 zu der Steuerungsschaltung 91 zugeführten Anweisungssignals kürzer als die Zeitdauer der Entladephase ist.
Wenn das Intervall des aus der ECU 7 zu der Steuerungsschaltung 91 zugeführten Anweisungssignals durch das Bezugszeichen Ta bezeichnet wird und die Zeitdauer der Entladephase durch das Bezugszeichen Td bezeichnet wird, wird ein korrigiertes Intervall des Anweisungssignals durch die nachstehende Gleichung ausgedrückt.

Tb = (Ta + Td)/2
In dem Fall des Beispiels gemäß Fig. 22 wird die Steuerung durch die vorstehend beschriebene Korrektur wirksam, da Ta = 90 µs, Td = 150 µs und Ta < Td gilt. Daher wird das Intervall Tb zu Tb = 120 µs. Das korrigierte Intervall des Anweisungssignals Tb beträgt 120 µs, das eine Steuerung bildet, die das Umschalten zu der Ladephase während der Entladephase ermöglicht. Daher werden die für die Entladephase und die Ladephase erforderlichen Zeitdauern jeweils 120 µs. Folglich wird die Zeitdauer vom Starten der Entladephase bis zur Beendigung der Ladephase 240 µs. Dementsprechend wird die Zeitdauer vom Starten der Entladephase bis zur Beendigung der Ladephase um 110 µs im Vergleich mit der Zeitdauer von 350 µs vom Starten der Entladephase bis zur Beendigung der Ladephase verkürzt, wenn das Intervall des Anweisungssignals 200 µs beträgt. Daher kann das Intervall vom Starten der Entladephase bis zur Beendigung der Ladephase um eine Zeitdauer gleich 110 µs entsprechend einem Wert der Verkürzung des Intervalls von 200 µs des anfänglichen Anweisungssignals auf 90 µs korrigiert werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit deren bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben worden ist, sei bemerkt, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann deutlich sind. Derartige Änderungen und Modifikationen sind als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung als enthalten zu betrachten, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Wie vorstehend beschrieben, wird eine Spannung eines Piezostapels (51) mit einer in einer Abtast-Halte- Schaltung (75) gespeicherten Spannung durch eine Vergleichsschaltung verglichen. Wenn die Spannung des Piezostapels (51) die in der Abtast-Halte-Schaltung (75) gespeicherte Spannung erreicht, beendet eine Steuerungsschaltung (70) eine Ladephase des Piezostapels (51). Dadurch kann die in den Piezostapel (51) geladene Energie gleich zu der vor der Entladung geladenen Energie gemacht werden. Selbst wenn der Piezostapel beim Entladen auf ein Laden umgeschaltet wird, kann die Energie des Piezostapels konstant gehalten werden.

Claims

1. Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät zur Ansteuerung eines Piezobetätigungsglieds durch Laden und Entladen eines Piezostapels, das an dem Piezobetätigungsglied vorgesehen ist, wobei das Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät aufweist
eine Lade-/Entladeschalteinrichtung zum Umschalten auf Laden oder Entladen des Piezostapels,
eine Speichereinrichtung zum Speichern einer Ladespannung des Piezostapels vor Entladen des Piezostapels, und
eine Steuerungseinrichtung zum Steuern des Ladens des Piezostapels, wenn die vor Entladen des Piezostapels in die Speichereinrichtung gespeicherte Spannung in einem Fall erreicht wird, in dem der Piezostapel beim Entladen des Piezostapels durch die Lade-/Entladeschalteinrichtung zum Laden umgeschaltet ist.

2. Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät nach Anspruch 1, wobei die Speichereinrichtung die Spannung zum Laden des Piezostapels speichert, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, seit dem dass Laden des Piezostapels gestoppt worden ist.

3. Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät nach Anspruch 2, wobei, wenn die Spannung zum Laden des Piezostapels, die durch die Speichereinrichtung gespeichert ist, kleiner als die Spannung zum Laden des Piezostapels ist, wenn das Laden des Piezostapels gestoppt worden ist, eine Differenz zwischen den Spannungen zu der in der Speichereinrichtung gespeicherten Spannung zum Laden des Piezostapels addiert wird.

4. Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät nach Anspruch 1, wobei die Speichereinrichtung die Spannung zum Laden des Piezostapels speichert, wenn das Laden des Piezostapels gestoppt worden ist.

5. Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei, wenn der Piezostapel wiederholt geladen und entladen wird, die Steuerungseinrichtung den Piezostapel bis zu der anfänglich in der Speichereinrichtung gespeicherten Spannung zum Laden des Piezostapels auflädt.

6. Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät zur Ansteuerung eines Piezobetätigungsglieds durch Laden und Entladen eines an dem Piezobetätigungsglied vorgesehenen Piezostapels, wobei das Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät aufweist:
eine Zeitdauermesseinrichtung zur Messung einer Zeitdauer, die verstrichen ist, seit das Laden oder Entladen des Piezostapels gestartet worden ist, und
eine Steuerungseinrichtung zum Stoppen des Ladens des Piezostapels, wenn die durch die Zeitdauermesseinrichtung gemessene Zeitdauer um eine vorab eingestellte vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist.

7. Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät nach Anspruch 6, wobei die vorbestimmte Zeitdauer eine Zeitdauer vom Starten der Entladung des Piezostapels bis zum Starten der Ladung des Piezostapels ist.

8. Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät nach Anspruch 6, wobei die vorbestimmte Zeitdauer gebildet ist, indem eine Zeitdauer hinzugefügt ist, die in der Lage ist, eine Energie in der Größe eines Verlusts zu der Zeitdauer vom Starten der Entladung des Piezostapels bis zum Starten der Ladung des Piezostapels zu ergänzen.

9. Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin mit
einer Anweisungssignalausgabeeinrichtung (7) zur Ausgabe eines Anweisungssignals zur Ansteuerung der Lade- /Entladeschalteinrichtung,
wobei eine Zeitdauer zur Beibehaltung eines Ladezustands des Piezostapels durch Verkürzung einer Impulsbreite des Anweisungssignals korrigiert wird.

10. Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin mit
einer Anweisungssignalausgabeeinrichtung (7) zur Ausgabe eines Anweisungssignals zur Ansteuerung der Lade- /Entladeschalteinrichtung,
wobei die Zeitdauer vom Starten der Entladung des Piezostapels bis zur Beendigung der Ladung des Piezostapels durch Ausdehnung eines Impulsintervalls des Anweisungssignals korrigiert wird.

11. Piezobetätigungsgliedsteuerungsverfahren zum Umschalten auf eine Ladephase zum Laden eines Piezostapels während einer Entladephase des Entladens des Piezostapels in einem durch Laden und Entladen des Piezostapels angesteuerten Piezobetätigungsglieds, wobei eine Spannung zum Laden des Piezostapels vor Einleiten der Entladephase gespeichert wird und die Ladephase beendet wird, wenn die gespeicherte Ladespannung erreicht worden ist.

12. Piezobetätigungsgliedsteuerungsverfahren nach Anspruch 11, wobei eine Spannung zum Laden des Piezostapels gespeichert wird, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, seit die Ladephase beendet worden ist.

13. Piezobetätigungsgliedsteuerungsverfahren nach Anspruch 12, wobei, wenn die gespeicherte Ladespannung kleiner als die Spannung zum Laden des Piezostapels bei Beendigung der Ladephase ist, eine Differenz zwischen den Spannungen zu der gespeicherten Spannung zum Laden des Piezostapels addiert wird.

14. Piezobetätigungsgliedsteuerungsverfahren nach Anspruch 11, wobei die Spannung zum Laden des Piezostapels gespeichert wird, wenn die Ladephase beendet worden ist.

15. Piezobetätigungsgliedsteuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei eine durch Beendigung der Ladephase erreichte Spannung, wenn die Ladephase und die Entladephase wiederholt ausgeführt werden, und wenn während der Entladephase auf die Ladephase umgeschaltet wird, eine Spannung zum Laden des Piezostapels ist, die vor einer anfänglichen der Entladephase gespeichert worden ist.

16. Piezobetätigungsgliedsteuerungsverfahren zum Umschalten auf eine Ladephase zum Laden des Piezostapels während einer Entladephase zum Entladen des Piezostapels in einem durch Laden und Entladen des Piezostapels angetriebenen Piezobetätigungsglied, wobei die Ladephase beendet wird, nachdem eine vorab eingestellte vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist.

17. Piezobetätigungsgliedsteuerungsverfahren nach Anspruch 16, wobei die vorbestimmte Zeitdauer eine Zeitdauer vom Starten der Entladephase bis zum Starten der Ladephase ist.

18. Piezobetätigungsgliedsteuerungsverfahren nach Anspruch 16, wobei die Zeitdauer eine Zeitdauer ist, die durch Addieren einer Zeitdauer, die in der Lage ist, einen Energieverlust nach Beendigung der Ladephase zu ergänzen, zu einer Zeitdauer vom Starten der Entladephase bis zum Starten der Ladephase gebildet wird.

19. Piezobetätigungsgliedsteuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei eine Impulsbreite eines Anweisungssignals zum Umschalten der Ladephase oder der Entladephase des Piezostapels verkürzt wird, und eine Zeitdauer, während der die Ladephase des Piezostapels beibehalten wird, korrigiert wird.

20. Piezobetätigungsgliedsteuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei ein Impulsintervall eines Anweisungssignals zum Umschalten der Ladephase oder der Entladephase des Piezostapels ausgedehnt wird, und eine Zeitdauer vom Starten des Entladens des Piezostapels bis zur Beendigung des Ladens des Piezostapels korrigiert wird.

21. Kraftstoffeinspritzsteuerungssystem mit
einem Kraftstoffeinspritzgerät einschließlich eines Gehäuses, das mit einer Einspritzöffnung, einem Ventilteil, das an einem inneren Abschnitt des Gehäuses in axialer Richtung zum Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung hin- und herbewegbar ist, und einer Antriebseinrichtung gebildet ist, die mit einem Piezobetätigungsglied zum Antrieb des Ventilteils versehen ist, und
dem Piezobetätigungsgliedsteuerungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Steuerung des Piezobetätigungsglieds.