DE602004007059T2 - Steuervorrichtung für einen piezoelektrischen Ultraschallaktuator sowie Betriebsverfahren - Google Patents

Steuervorrichtung für einen piezoelektrischen Ultraschallaktuator sowie Betriebsverfahren Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines piezoelektrischen Ultraschallaktors, der elektrisch gesteuert wird, und insbesondere eine Kraftstoffeinspritzdüse mit piezoelektrischer Stufe, die von der elektrischen Einspritzsteuerung einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug gesteuert wird. Sie betrifft außerdem ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung.
  • Das heißt, das Problem, das durch die Erfindung gelöst werden soll, ist die Erregung der piezoelektrischen Zellen, um die Struktur einer Ultraschall-Einspritzdüse in Vibration zu versetzen, wie z. B. in der französischen Patentanmeldung beschrieben, die unter der Nummer 99 14548 im Namen der Anmelderin angemeldet wurde. Dieser Typ von Einspritzdüse zerstäubt den Kraftstoff sehr fein zu kalibrierten Tröpfchen, um eine präzise und ausreichend kleine Dosierung zu gewährleisten, damit die vollständige und homogene Verdampfung des eingespritzten Kraftstoffs gewährleistet wird. Solch eine Ultraschall-Einspritzdüse umfasst unter anderem eine zylindrische Düse, die mit Kraftstoff versorgt wird und an deren Ende eine Einspritzöffnung ausgespart ist, und Mittel, um die Düse zyklisch in Vibration zu versetzen, wie z. B. einen Wandler, der eine Stufe aus piezoelektrischer Keramik umfasst, an deren Anschlüssen die elektrische Spannung variiert wird, um ihre Dicke zwischen zwei Endpositionen zu modifizieren, die der Öffnung und der Schließung der Einspritzdüse auf ein Untersetzungsverhältnis genau entsprechen. Eine piezoelektrische Keramik der Einspritzdüse ist das Äquivalent erster Ordnung einer Kapazität, deren Ladespannung hoch ist, höher als etwa hundert Volt.
  • In einem Kraftfahrzeug weist die Versorgungsspannung einen Wert von 12 oder 42 Volt auf, was die Erhöhung dieser Spannung impliziert, um die Ladung und Entladung der Keramik zu gewährleisten.
  • Es gibt gegenwärtig verschiedene Topologien von Steuervorrichtungen für piezoelektrische Einspritzdüsen, darunter die Topologien mit Transformator, die den Nachteil aufweisen, dass sie teuer in der Herstellung sind und eine Kopplung der elektrischen Resonanz mit der magnetischen Resonanz aufweisen. Es gibt auch Topologien ohne Transformator, also ohne galvanische Trennung, wovon ein Ausführungsbeispiel in der französischen Patentanmeldung beschrieben wird, die unter der Nummer 02 14665 im Namen von Renault angemeldet wurde. Diese Anmeldung schlägt eine Steuervorrichtung vor, umfassend:
    • – eine erste Stufe, die von der Gleichspannungsquelle versorgt wird, um diese Spannung zu verstärken, damit eine Hochspannung erzeugt wird;
    • – eine zweite Stufe, die mit der Hochspannung versorgt wird, die von der ersten Stufe erzeugt wird, um eine Stromquelle zur Versorgung der Einspritzdüsen zu erzeugen;
    • – eine dritte Stufe, um die zu steuernden piezoelektrischen Einspritzdüsen zu wählen;
    • – eine vierte Stufe, um die Erregungsspannung Vpi der Einspritzdüsen zu steuern.
  • Die erste Stufe zur Erzeugung einer Hochspannung besteht aus einem ersten Zweig mit einer ersten Induktivität L1, die mit einem Schalter S1 verbunden ist, der mit einer Freilaufdiode d1 antiparallel geschaltet ist, und aus einem zweiten Zweig, der mit dem Schalter S1 parallel geschaltet ist und eine Diode D umfasst, die mit einer Filterkapazität C verbunden ist, wobei einer der Anschlüsse dieser Diode D mit einer Verbindungsstelle J1 der Induktivität L1 und des Schalter S1 des ersten Zweigs verbunden ist und die Versorgungshochspannung den Anschlüssen der Kapazität C zugeführt wird.
  • Die zweite Stufe zur Erzeugung einer Stromquelle besteht aus einem Zweig mit einer zweiten Induktivität L2, die mit einem Schalter S2 verbunden ist, der mit einer Freilaufdiode d2 antiparallel geschaltet ist, wobei der Wert dieser Induktivität L2 ausgelegt ist, um einen Schwingkreis mit jeder gesteuerten Einspritzdüse zu bilden, die einerseits mit der Verbindungsstelle J2 der Diode D mit der Filterkapazität der ersten Stufe und andrerseits mit dem Schalter S2 verbunden ist.
  • Das Dokument DE 196 32 872 A1 beschreibt eine Steuervorrichtung, umfassend eine Gleichspannungsquelle, eine Resonanzinduktivität, die mit einem Satz aus zwei parallel geschalteten Zweigen in Reihe geschaltet ist, wobei jeder einen ersten Schalter vom Typ Thyristor umfasst, die zwei Schalter entgegengesetzt angeordnet sind, durch eine Verbindungsstelle mit einer Diode verbunden sind, die mit dem piezoelektrischen Aktor antiparallel geschaltet ist, und einen zweiten Schalter vom Typ Thyristor, der mit dem Satz aus zwei Zweigen parallel geschaltet ist.
  • Das Dokument DE 198 27 170 A1 schlägt eine Steuervorrichtung vor, umfassend eine Gleichspannungsquelle, eine Resonanzinduktivität, die mit einem Satz aus zwei parallel geschalteten Zweigen in Reihe geschaltet ist, jeder umfassend einen ersten Schalter, der jeweils mit einer Diode in Reihe geschaltet ist, wobei die zwei Dioden entgegengesetzt angeordnet sind, durch eine Verbindungsstelle mit einer Diode verbunden sind, die mit dem piezoelektrischen Aktor antiparallel geschaltet ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer neuen Topologie ohne Transformator, die im Vergleich zum Stand der Technik vereinfacht ist und nur ein einziges selbstinduzierendes Bauelement aufweist, um an den Anschlüssen einer Einspritzdüse eine Wechselspannung aus einer Gleichspannungsquelle zu erzeugen.
  • Zu diesem Zweck ist ein erster Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines piezoelektrischen Ultraschallaktors, der von einem Steuergerät und einer Gleichspannungsquelle elektronisch gesteuert wird, wobei die Vorrichtung von der Spannungsquelle versorgt wird, die zwischen zwei Endanschlüssen B+ und B– eine Ausgangsgleichspannung E abgibt, und eine mit diesen Anschlüssen parallel geschaltete Resonanzinduktivität Lp umfasst, die mit einem Satz aus zwei parallel geschalteten Zweigen in Reihe geschaltet ist, jeder umfassend einen ersten Schalter P11 und P12, der jeweils mit einer Diode d1 und d2 in Reihe geschaltet ist, wobei die zwei Dioden entgegengesetzt angeordnet sind, durch eine Verbindungsstelle J mit dem Aktor Ai verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Schalter P2, der mit einer Diode D antiparallel geschaltet ist und an seinen Anschlüssen eine Wechselhochspannung mit Gleichstromkomponente abgibt, die als Erregungsspannung dient, mit dem Aktor parallel geschaltet ist.
  • Einem anderen Merkmal der von der Gleichspannungsquelle gespeisten Steuervorrichtung gemäß ist die Resonanzinduktivität Lp zwischen dem Anschluss B+ der Spannungsquelle E und dem Satz der zwei Zweige in Reihe geschaltet, der seinerseits durch die Verbindungsstelle J mit einem ersten Anschluss des zweiten Schalters P2 verbunden ist, der mit einer Diode D antiparallel geschaltet ist, deren anderer Anschluss mit dem Anschluss B– der Spannungsquelle verbunden ist, wobei der Aktor zwischen der Verbindungsstelle J und dem Anschluss B– der Quelle parallel geschaltet ist.
  • Einem anderen Merkmal der von der Gleichspannungsquelle gespeisten Steuervorrichtung gemäß ist die Resonanzinduktivität Lp zwischen dem Anschluss B+ der Spannungsquelle und einem ersten Anschluss des zweiten Schalters P2 in Reihe geschaltet, die mit der Diode D antiparallel geschaltet ist, deren zweiter Anschluss durch die Verbindungsstelle J mit einem ersten Anschluss des Satzes der zwei Zweige verbunden ist, dessen anderer Anschluss mit dem Anschluss B– der Spannungsquelle verbunden ist, wobei der Aktor zwischen der Verbindungsstelle zwischen der Induktivität Lp und dem Schalter einerseits und der Verbindungsstelle J andererseits parallel geschaltet ist.
  • Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines piezoelektrischen Ultraschallaktors, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst:
    • – A) das gleichzeitige Schließen eines ersten Schalters P11 eines Zweigs des Satzes, der mit der Resonanzinduktivität Lp verbunden ist, zum einen, und des zweiten Schalters P2, der dazu bestimmt ist, eine Erregungsspannung an die Einspritzdüse abzugeben, zum anderen, damit der Strom ILP in die Induktivität fließt und die Energie in dieser gespeichert wird, während der andere erste Schalter P12 des anderen Zweigs offen ist;
    • – B) das Öffnen des zweiten Schalters P2, während der erste Schalter P11 eines Zweigs noch geschlossen ist und der P12 des anderen Zweigs noch offen ist, damit der Strom ILP in der Induktivität in den gewählten Aktor Ai fließt und die Induktivität Lp mit der Eingangskapazität des Aktors in Resonanz tritt, der sich dadurch auf die Erregungsspannung Vpi lädt, die an den Anschlüssen des Schalters P2 vorliegt;
    • – C) das Öffnen des ersten Schalters P11 des Zweigs, der geschlossen war, und das gleichzeitige Schließen des Schalters P12 des anderen Zweigs, während der zweite Schalter P2 offen bleibt, um den piezoelektrischen Aktor in die Induktivität Lp zu entladen, deren Strom ILP in entgegengesetzter Richtung zum Ladestrom zunimmt;
    • – D) das Schließen des zweiten Schalters P2, während einer der ersten Schalter der Zweige P11 offen ist und der andere Schalter P12 geschlossen ist;
    • – E) das Öffnen des geschlossenen Schalters P12 und Schließen des anderen, offenen Schalters P11 der zwei Zweige, um in der Induktivität Lp Energie zu speichern.
  • Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung von zwei Ausführungsvarianten einer Vorrichtung zur Steuerung eines piezoelektrischen Aktors hervor, die durch die folgenden Zeichnungen veranschaulicht werden, welche sind:
  • 1 und 2: ein Schaltbild einer Vorrichtung zur Steuerung eines piezoelektrischen Aktors gemäß zwei Varianten;
  • 3a bis 3d: die Schaltbilder, die dem Lade- und Entladekreis der gewählten Einspritzdüse entsprechen;
  • 4a bis 4c: die Steuersignale der drei Schalter der Vorrichtung;
  • 5 und 6: die jeweiligen zeitlichen Änderungen des Stroms in der Ladeinduktivität und der Spannung an den Anschlüssen der Einspritzdüse.
  • Elemente, die in den verschiedenen Zeichnungen gleiche Bezugszeichen tragen, erfüllen die gleichen Funktionen mit den gleichen Ergebnissen.
  • Die Erfindung besteht darin, an der piezoelektrischen Zelle jeder Kraftstoffeinspritzdüse eines Fahrzeugs ein sinusförmiges Signal mit einer hohen Spannung von über etwa hundert Volt und einer hohen Frequenz von über etwa zehn Kilohertz aus einer Gleichspannungsquelle, d. h. der Batterie zu erzeugen. Zu diesem Zweck schlägt sie zwei verschiedene Varianten einer Topologie der Steuervorrichtung eines Aktors vor, der die Erregung dieser piezoelektrischen Keramiken gewährleistet, durch eine Induktivität, um einen Resonanzkreis herzustellen. Diese Strukturen gelten für 1 bis N Einspritzdüsen, wobei N eine Ganzzahl bevorzugt gleich 4, 5, 6, 8, 10 oder 12 ist. Als nicht einschränkendes Beispiel ist die Zahl der gesteuerten Einspritzdüsen in der folgenden Beschreibung 4.
  • Wie das Schaltbild von 1 in Bezug auf eine erste Ausführungsvariante zeigt, wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung eines piezoelektrischen Aktors Ai von einer Gleichspannungsquelle wie z. B. einer 12 Volt- oder 42 Volt-Batterie des Fahrzeugs gespeist, oder von einem DC-DC-Wandler, der zwischen seinen zwei Endanschlüssen B– und B+ eine Gleichspannung E abgibt. Mit dieser Gleichspannungsquelle ist eine Resonanzinduktivität Lp parallel geschaltet, die mit einem Satz aus zwei parallel geschalteten Zweigen in Reihe geschaltet ist, die jeder einen ersten Schalter P11 und P12 umfassen, der jeweils mit einer Diode d1 und d2 in Reihe geschaltet ist, wobei diese Dioden relativ zueinander entgegengesetzt angeordnet sind. Die Verbindungsstelle J dieser zwei Zweige, die nicht mit der Induktivität Lp verbunden ist, ist mit einem ersten Anschluss eines zweiten Schalters P2 verbunden, der mit einer Diode D antiparallel geschaltet ist und dessen zweiter Anschluss mit dem Anschluss B– der Spannungsquelle E verbunden ist.
  • Mindestens ein Aktor Ai ist zwischen den Anschlüssen dieses zweiten Schalters P2 angeordnet, der eine Erregungswechselhochspannung Vpi mit einer Gleichstromkomponente abgibt.
  • Bei vier piezoelektrischen Ultraschallaktoren Al bis A4 sind diese mit den Anschlüssen dieses Schalters P2 parallel geschaltet, der mit der Diode D antiparallel geschaltet ist, wobei jeder mit einem Wählschalter S1 bis S4 verbunden ist, der vom elektronischen Motorsteuergerät gesteuert wird, der die zu erregende Einspritzdüse wählt, damit sie den Kraftstoff in einen bestimmten Zylinder einspritzt.
  • Die Resonanzinduktivität Lp ist so ausgelegt, dass ihre Resonanzfrequenz mit der Eingangskapazität des piezoelektrischen Aktors Ai größer ist als die Wiederholungsfrequenz der Schalter, das heißt, die Ultraschall-Steuerfrequenz der piezoelektrischen Einspritzdüsen. Daher beruht das Funktionsprinzip der Vorrichtung sowohl auf dem reaktiven Charakter der Induktivität Lp und der Eingangsimpedanz des gewählten Aktors als auch auf der schnellen Ladung und Entladung der piezoelektrischen (Einspritzdüse) durch eine Induktivität, die ausgelegt ist, damit ihre Resonanz mit der Eingangskapazität der Einspritzdüse bei einer Frequenz stattfindet, die größer ist als die Wiederholungsfrequenz des gewünschten Spannungsmusters.
  • Die Arbeitsweise dieser Steuervorrichtung zum Erhalt einer Wechselspannung mit Gleichstromkomponente an den Anschlüssen der piezoelektrischen Einspritzdüse umfasst die folgenden Schritte, sobald die Einspritzdüse vom Wählschalter Si gewählt wurde, wobei die Schritte durch die Schaltbilder des Lade- und Entladekreises der Einspritzdüse dargestellt werden:
    • – A) das gleichzeitige Schließen eines ersten Schalters P11 eines Zweigs des Satzes, der mit der Resonanzinduktivität Lp verbunden ist, zum einen, und des zweiten Schalters P2, der dazu bestimmt ist, eine Erregungsspannung an die Einspritzdüse abzugeben, zum anderen, damit der Strom ILP in die Induktivität fließt und die Energie in dieser gespeichert wird, während der andere erste Schalter P12 des anderen Zweigs offen ist (3a);
    • – B) das Öffnen des zweiten Schalters P2, während der erste Schalter P11 eines Zweigs noch geschlossen ist und der P12 des anderen Zweigs noch offen ist, damit der Strom ILP in der Induktivität in den gewählten Aktor Ai fließt und die Induktivität Lp mit der Eingangskapazität des Aktors in Resonanz tritt, der sich dadurch auf die Erregungsspannung Vpi lädt, die an den Anschlüssen des Schalters P2 vorliegt (3b);
    • – C) das Öffnen des ersten Schalters P11 des Zweigs, der geschlossen war, und das gleichzeitige Schließen des Schalters P12 des anderen Zweigs, während der zweite Schalter P2 offen bleibt, um den piezoelektrischen Aktor in die Induktivität Lp zu entladen, deren Strom ILP in entgegengesetzter Richtung zum Ladestrom zunimmt (3c);
    • – D) das Schließen des zweiten Schalters P2, während einer der ersten Schalter der Zweige P11 offen ist und der andere Schalter P12 geschlossen ist (3d);
    • – E) das Öffnen des geschlossenen Schalters P12 und Schließen des anderen, offenen Schalters P11 der zwei Zweige, um in der Induktivität Lp Energie zu speichern (wie in Schritt A).
  • Der Zyklus wiederholt sich, bis ein anderer Aktor gewählt wird, für den der Zyklus der gleiche ist.
  • 4a stellt die Steuersignale des mit der Diode D antiparallel geschalteten zweiten Schalters P2 dar, und 4b und 4c stellen jeweils die Steuersignale zur Öffnung und Schließung der ersten Schalter P11 und P12 der zwei parallel geschalteten Zweige dar.
  • Die Steuerung dieser drei Schalter ergibt den Strom ILP, der in der Resonanzinduktivität Lp fließt, der in 5 gezeigt wird, sowie die Erregungsspannung Vpi des piezoelektrischen Aktors, die in 6 gezeigt wird.
  • Zwischen den Zeitpunkten t0 und t1, während des Schritts A), steigt der Absolutwert des Stroms ILP in der Induktivität LP auf einen maximalen Ladewert –Imax der Induktivität an und fällt dann am Zeitpunkt t1 des Beginns der Entladung der Induktivität in den Aktor Ai plötzlich auf den Wert null ab. Gleichzeitig ist die Spannung Vpi an den Anschlüssen des Aktors null, da der Schalter P2 offen ist, doch am Zeitpunkt t1 geht sie auf den Wert Vmax über, der dazu bestimmt ist, ihn zu erregen. Am Zeitpunkt t2 ist der Schalter P12 geschlossen, die Erregungsspannung Vpi wird null und der Aktor Ai entlädt sich in die Induktivität Lp, wodurch in der Induktivität ein Strom ILP erzeugt wird, dessen Richtung dem Ladestrom entgegengesetzt ist und der während des Schritts D) den Höchstwert +Imax aufweist. Zwischen t3 und t4 ist die Spannung Vpi null, weil der Schalter P2 geschlossen ist.
  • Nach einer zweiten Ausführungsvariante, wie im Schaltbild von 2 gezeigt, ist die Induktivität Lp zwischen dem Anschluss B+ der Spannungsquelle E und einem ersten Anschluss des zweiten Schalters P2 in Reihe geschaltet, der mit der Diode D antiparallel geschaltet ist, an deren Anschlüssen die Erregungsspannung des gewählten Aktors erhalten wird. Der zweite Anschluss ist durch die Verbindungsstelle J mit einem ersten Anschluss der Gruppe der zwei Zweige verbunden, deren anderer Anschluss mit dem Anschluss B– der Spannungsquelle verbunden ist. Der Aktor Ai ist zwischen der Verbindungsstelle J und dem Punkt parallel geschaltet, der die Induktivität Lp und den Schalter P2 verbindet.
  • Das heißt, das Schaltbild von 2 stellt eine Vorrichtung zur Steuerung von vier Aktoren aus piezoelektrischer Keramik A1 bis A4 dar, die mit den Anschlüssen des Schalters P2 parallel geschaltet sind, wobei jeder piezoelektrische Aktor A1 bis A4 mit einem Wählschalter S1 bis S4 in Reihe geschaltet ist, der vom elektronischen Motorsteuergerät gesteuert wird, das die zu erregende Einspritzdüse wählt.
  • Die Schalter der zwei Zweige können vom Typ MOSFET mit eigenleitender Diode oder vom Typ IGBT oder Transistor sein.
  • Die Arbeitsweise dieser zweiten Variante der Steuervorrichtung zum Erhalt einer Wechselspannung mit Gleichstromkomponente an den Anschlüssen der piezoelektrischen Einspritzdüse umfasst die gleichen Schritte wie die ersten Variante der Vorrichtung.
  • Einer der Vorteile der Erfindung ist die Bereitstellung einer Topologie der Steuerung für piezoelektrische Einspritzdüsen, die eine reduzierte Zahl von selbstinduzierenden Bauelementen verwendet, in diesem Fall eine einzige Induktivität, was die schnelle Ladung und Entladung der piezoelektrischen Scheiben im Verhältnis zur Wiederholungsfrequenz der Steuerung erlaubt.

Claims (8)

  1. Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines piezoelektrischen Ultraschallaktuators, der von einem Steuergerät und einer Gleichspannungsquelle elektronisch gesteuert wird, wobei die Vorrichtung von der Spannungsquelle versorgt wird, die zwischen zwei Endanschlüssen (B–, B+) eine Ausgangsgleichspannung (E) abgibt, und eine mit diesen Anschlüssen parallel geschaltete Resonanzinduktivität (Lp) umfasst, die mit einem Satz aus zwei parallel geschalteten Zweigen in Reihe geschaltet ist, jeder umfassend einen ersten Schalter (P11 und P12), der jeweils mit einer Diode (d1 und d2) in Reihe geschaltet ist, wobei die zwei Dioden entgegengesetzt angeordnet sind, durch eine Verbindungsstelle (J) mit dem Aktor (Ai) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Schalter (P2), der mit einer Diode (D) antiparallel geschaltet ist und an seinen Anschlüssen eine Wechselhochspannung mit Gleichstromkomponente abgibt, die als Erregungsspannung dient, mit dem Aktor parallelgeschaltet ist.
  2. Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines piezoelektrischen Ultraschallaktuators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzinduktivität (Lp) zwischen dem Anschluss (B+) der Spannungsquelle (E) und dem Satz der zwei Zweige in Reihe geschaltet ist, der seinerseits durch die Verbindungsstelle (J) mit einem ersten Anschluss des zweiten Schalters (P2) verbunden ist, der mit einer Diode (D) antiparallel geschaltet ist, deren anderer Anschluss mit dem Anschluss (B–) der Spannungsquelle verbunden ist, wobei der Aktor zwischen der Verbindungsstelle (J) und dem Anschluss (B–) der Quelle parallel geschaltet ist.
  3. Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines piezo elektrischen Ultraschallaktuators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzinduktivität (Lp) zwischen dem Anschluss (B+) der Spannungsquelle und einem ersten Anschluss des zweiten Schalters (P2) mit der Diode (D) antiparallel geschaltet ist, deren zweiter Anschluss durch die Verbindungsstelle (J) mit einem ersten Anschluss des Satzes der zwei Zweige verbunden ist, dessen anderer Anschluss mit dem Anschluss (B–) der Spannungsquelle verbunden ist, wobei der Aktor zwischen der Verbindungsstelle zwischen der Induktivität (Lp) und dem Schalter einerseits und der Verbindungsstelle (J) andererseits parallel geschaltet ist.
  4. Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines piezoelektrischen Ultraschallaktuators nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzinduktivität (Lp) dimensioniert ist, damit ihre Resonanzfrequenz mit der Eingangskapazität des piezoelektrischen Aktors (Ai) größer ist als die Wiederholungsfrequenz der Schalter, das heißt, die Ultraschall-Steuerfrequenz der piezoelektrischen Einspritzdüsen.
  5. Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines piezoelektrischen Ultraschallaktuators nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der vier Aktoren aus piezoelektrischer Keramik (A1 bis A4) diese mit den Anschlüssen des zweiten Schalters (P2) parallel geschaltet sind, der mit der Diode (D) antiparallel geschaltet ist, wobei jeder mit einem vom elektronischen Motorsteuergerät gesteuerten Wählschalter (S1 bis S4) verbunden ist, der die Einspritzdüse wählt, die erregt werden soll, damit sie den Kraftstoff in den jeweiligen Zylinder einspritzt.
  6. Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines piezoelektrischen Ultraschallaktuators nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsquelle eine 12 oder 42 Volt-Niederspannungsbatterie oder eine Lichtmaschine ist.
  7. Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines piezoelektrischen Ultraschallaktuators nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (P2), der eine Erregungsspannung (Vpi) an den mit seinen Anschlüssen verbundenen Aktor abgibt, vom Typ MOSFET mit eigenleitender Diode oder vom Typ IGBT oder Transistor ist.
  8. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines piezoelektrischen Ultraschallaktuators nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät die folgenden Schritte durchführt, um an den Anschlüssen der piezoelektrischen Einspritzdüse eine Wechselspannung mit Gleichstromkomponente zu erzeugen: – A) das gleichzeitige Schließen eines ersten Schalters (P11) eines Zweigs des Satzes, der mit der Resonanzinduktivität (L) verbunden ist, zum einen, und des zweiten Schalters (P2), der dazu bestimmt ist, eine Erregungsspannung an die Einspritzdüse abzugeben, zum anderen, damit der Strom (ILP) in die Induktivität fließt und die Energie in dieser gespeichert wird, während der andere erste Schalter (P12) des anderen Zweigs offen ist; – B) das Öffnen des zweiten Schalters (P2), während der erste Schalter (P11) eines Zweigs noch geschlossen ist und der (P12) des anderen Zweigs noch offen ist, damit der Strom (ILP) in der Induktivität in den gewählten Aktor (Ai) fließt und die Induktivität (Lp) mit der Eingangskapazität des Aktors in Resonanz tritt, der sich dadurch auf die Erregungsspannung (Vpi) lädt, die an den Anschlüssen des Schalters (P2) vorliegt; – C) das Öffnen des ersten Schalters (P11) des Zweigs, der geschlossen war, und das gleichzeitige Schließen des Schalters (P12) des anderen Zweigs, während der zweite Schalter (P2) offen bleibt, um den piezoelektrischen Aktor in die Induktivität (Lp) zu entladen, deren Strom (ILP) in entgegengesetzter Richtung zum Ladestrom zunimmt; – D) das Schließen des zweiten Schalters (P2), während einer der ersten Schalter der Zweige (P11) offen ist und der andere Schalter (P12) geschlossen ist; – E) das Öffnen des geschlossenen Schalters (P12) und Schließen des anderen, offenen Schalters (P11) der zwei Zweige, um in der Induktivität (Lp) Energie zu speichern.
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