EP1504181A1 - Fuel injection system for an internal combustion engine and method for operating a fuel injection system - Google Patents

Fuel injection system for an internal combustion engine and method for operating a fuel injection system

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Publication number
EP1504181A1
EP1504181A1 EP03727183A EP03727183A EP1504181A1 EP 1504181 A1 EP1504181 A1 EP 1504181A1 EP 03727183 A EP03727183 A EP 03727183A EP 03727183 A EP03727183 A EP 03727183A EP 1504181 A1 EP1504181 A1 EP 1504181A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piezoelectric element
fuel injection
injection system
priority
injection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03727183A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas-Juergen Rohatschek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1504181A1 publication Critical patent/EP1504181A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/2003—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost voltage, i.e. generation or use of a voltage higher than the battery voltage, e.g. to speed up injector opening
    • F02D2041/2006—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost voltage, i.e. generation or use of a voltage higher than the battery voltage, e.g. to speed up injector opening by using a boost capacitor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2031—Control of the current by means of delays or monostable multivibrators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection system for an internal combustion engine, in particular a diesel engine, with at least two cylinders, the fuel injection system having at least two actuator elements, and each cylinder being assigned at least one actuator element for injecting fuel into the cylinder.
  • the invention further relates to a method for operating such a fuel injection system.
  • a fuel injection system for an internal combustion engine, in particular a diesel engine is known from DE 100 33 343 A1, which has an injection control for monitoring and / or for resolving a conflict when actuating the actuator elements, in particular a conflict measure. management of overlapping injection profiles of piezo actuators.
  • the invention has for its object to prevent collisions of control edges of different injections taking into account the causal relationships.
  • This object is achieved in a fuel injection system for an internal combustion engine of the type described at the outset in that the injection control controls the actuator elements as a function of predeterminable time intervals which are dependent on the time control behavior of the actuator elements.
  • the basic idea of the invention is the definition of time ranges or time intervals around the start of the drive edge of higher priority. These time intervals or time ranges directly determine a maximum degree of shifting / shortening of intervals of lower priority compared to intervals of higher priority.
  • the actuator elements themselves can be piezoelectric elements or solenoid valves.
  • a fuel injection system for an internal combustion engine in particular a diesel engine, with at least two cylinders, the fuel injection system having at least two piezoelectric elements and each cylinder having at least one piezoelectric element for injecting fuel into the cylinder by loading or unloading the piezoelectric element is assigned, the piezoelectric elements being assigned a single supply unit for charging or discharging the piezoelectric element, the fuel injection system also having an injection control for monitoring a possible overlap of a time interval in which a piezoelectric element is to be charged or discharged with a Has time interval in which the other piezoelectric element is to be charged or discharged, and at least two injections are assigned different priorities such that an injection e a higher priority (high-priority injection) than at least one other injection (low-priority injection) is assigned, solved by the fact that the injection control the shortens at least one injection with the lower priority by a predeterminable time interval which is dependent on the time course of the charging and discharging of the
  • the injection control can also be used to shift the injection with the lower priority by a predeterminable time interval depending on the course of charging and discharging of the piezoelectric element or the current through the solenoid valve, such that the time interval in which a piezoelectric element to be charged or discharged should not overlap with the time interval in which the other piezoelectric element is to be charged or discharged.
  • the invention is further achieved by a method for operating a fuel injection system according to claim 9.
  • FIG. 7 shows a flowchart for a further embodiment of a conflict management according to the invention.
  • Fig. 1 shows piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50, 60 and means for driving them.
  • A denotes a region in a detailed representation and B a region in an undetailed representation, the separation of which is indicated by a dashed line c.
  • the area A shown in detail comprises a circuit for charging and discharging the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60.
  • the piezoelectric elements are elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 around actuators in fuel injection valves (in particular in so-called ACommon Rail Injectors ⁇ ) of an internal combustion engine.
  • six piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 are used to independently control six cylinders within an internal combustion engine; however, any number of piezoelectric elements could be suitable for any other purpose.
  • the area B shown in detail comprises an injection control F with a control unit D and a control IC E which serves to control the elements within the area A shown in detail.
  • the control IC E is supplied with various measured values of voltages and currents from the entire remaining control circuit of the piezoelectric element.
  • the control computer D and the control IC E are designed to regulate the control voltages and the control times for the piezoelectric element.
  • the control computer D and / or the control IC E are also designed to monitor various voltages and currents of the entire control circuit of the piezoelectric element.
  • the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 are divided into a first group Gl and a second group G2, each of which comprises three piezoelectric elements (ie, piezoelectric elements 10, 20 and 30 in the first group Gl and piezoelectric elements 40, 50 and 60 in the second group G2).
  • the groups Gl and G2 are components of circuit parts connected in parallel.
  • the group selection switches 310, 320 can be used to determine which of the groups Gl, G2 of the piezoelectric elements 10, 20 and 30 or 40, 50 and 60 are respectively discharged with the aid of a common charging and discharging device (the group selection switches are used for charging processes) 310, 320, as described in more detail below, but without meaning).
  • the piezoelectric elements 10, 20 and 30 of the first group G1 are arranged on an actuator bank and the piezoelectric elements 40, 50 and 60 in the second group G2 are arranged on a further actuator bank.
  • An actuator bench is a block in which two or more actuator elements, in particular piezoelectric elements, are permanently arranged, e.g. shed, are.
  • the group selection switches 310, 320 are arranged between a coil 240 and the respective groups Gl and G2 (their coil-side connections) and are implemented as transistors.
  • Drivers 311, 321 are implemented, those received from the drive IC E. Convert control signals into voltages that can be selected to close and open the switches as required.
  • Diodes 315 and 325 are provided in parallel to the group selection switches 310, 320. If the group selection switches 310, 320 are designed as MOSFETs or IGBTs, these group selection diodes 315 and 325 can, for example, be formed by the parasitic diodes themselves. During charging, the group selection switches 310, 320 are bridged by the diodes 315, 325. The functionality of the group selector switches 310, 320 is therefore reduced to the selection of a group Gl, G2 of the piezoelectric elements 10, 20 and 30 or 40, 50 and 60 only for a discharge process.
  • the piezoelectric elements 10, 20 and 30 or 40, 50 and 60 are arranged within the groups G1 and G2 respectively as components of the piezo branches 110, 120 and 130 (group G1) and 140, 150 and 160 (group G2) connected in parallel.
  • Each piezo branch comprises a series circuit consisting of a first parallel circuit with a piezoelectric element 10, 20, 30, 40, 50 and 60, and a resistor (referred to as a branch resistor) 13, 23, 33, 43, 53 and 63 and a second Parallel connection with a selector switch designed as a transistor 11, 21, 31, 41, 51 or 61 (referred to as a branch selector switch) and a diode 12, 22, 32, 42, 52 or 62 (referred to as a branch diode).
  • the branch resistors 13, 23, 33, 43, 53 and 63 cause the corresponding piezoelectric element 10, 20, 30, 40, 50 and 60 to discharge continuously during and after a charging process, since they each have both connections connect the capacitive piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 to one another.
  • the branch resistors 13, 23, 33, 43, 53 and 63 are of sufficient size to make this process slow compared to the controlled charging and discharging processes, as described below. Therefore, the charge of any piezoelectric element 10, 20, 30, 40, 50 or 60 within a relevant time after a charging process is to be regarded as unchangeable.
  • the branch selector switches / branch diode pairs in the individual piezo branches 110, 120, 130, 140, 150 and 160 ie, selector switch 11 and diode 12 in piezo branch 110, selector switch 21 and diode 22 in piezo branch 120 etc.
  • the branch selection switches 11, 21, 31, 41, 51 and 61 can be used to determine which of the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 are to be charged with the aid of a common charging and discharging device: all are charged in each case those piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60, respectively Branch selection switches 11, 21, 31, 41, 51 and 61 are closed during the charging process described below. Usually only one of the branch selection switches is closed.
  • each individual piezoelectric element can be selected for charging processes, while for discharging processes either the first group Gl or the second group G2 of the piezoelectric elements 10, 20 and 30 or 40, 50 and 60, or both, must be selected ,
  • the branch selection piezo connections 15, 25, 35, 45, 55 and 65 can either be operated using the branch selection switches 11, 21, 31, 41, 51 or 61 or via the corresponding diodes 12, 22, 32, 42, 52 or 62 and in both cases additionally via resistor 300 to ground.
  • the resistance 300 measures the currents flowing during the charging and discharging of the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 between the branch selection piezo connections 15, 25, 35, 45, 55 and 65 and ground. Knowledge of these currents enables controlled charging and discharging of the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60. In particular, by closing and opening the charging switch 220 or discharge switch 230 depending on the magnitude of the currents, it is possible to set the charging current or discharge current to predetermined mean values and / or to prevent them from exceeding or falling below predetermined maximum values and / or minimum values.
  • a voltage source 621 which supplies a voltage of, for example, 5 V DC
  • a voltage divider in the form of two resistors 622 and 623 are also required for the measurement itself.
  • the control IC E (which carries out the measurements) Protect against negative voltages that could otherwise occur at measuring point 620 and that cannot be controlled with the control IC E: Such negative voltages are obtained by adding a positive voltage arrangement supplied by the voltage source 621 and the voltage dividing resistors 622 and 623 changed.
  • the other connection of the respective piezoelectric element 10, 20, 30, 40, 50 and 60, ie the respective group selection piezo connection 14, 24, 34, 44, 54 or 64, can be made via the group selection switch 310 or 320 or via the group selection diode 315 or 325 and via a coil 240 and a parallel connection consisting of a charging switch 220 and a charging diode 221 to the positive pole of a voltage source, and alternatively or additionally via the group selection switch 310 or 320 or via the diode 315 or 325 as well as via the coil 240 and a parallel connection standing from a discharge switch 230 and a discharge diode 231 to ground.
  • Charge switch 220 and discharge switch 230 are implemented, for example, as transistors which are controlled via drivers 222 and 232, respectively.
  • the voltage source comprises a capacitor 210.
  • the capacitor 210 is charged by a battery 200 (for example a motor vehicle battery) and a downstream DC voltage converter 201.
  • the DC-DC converter 201 converts the battery voltage (for example 12 V) into essentially any other DC voltage (for example 250 V) and charges the capacitor 210 to this voltage.
  • the DC-DC converter 201 is controlled via the transistor switch 202 and the resistor 203, which is used to measure currents tapped at the measuring point 630.
  • control IC E as well as the resistors 651, 652 and 653 and for example a 5 V DC voltage source 654 enable a further current measurement at the measuring point 650; Furthermore, the control IC E and the voltage-dividing resistors 641 and 642 make it possible to measure the voltage at the measuring point 640.
  • a resistor 330 (called a total discharge resistor), a switch 331 (called a stop switch) and a diode 332 (called a total discharge diode) serve to discharge the pie zoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 (if they are not discharged outside the normal operator, as described below, by the abnormal ⁇ discharge process).
  • the stop switch 331 is preferably closed after abnormal ⁇ discharge processes (cyclical discharge via discharge switch 230) and thereby connects the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 to the resistors 330 and 300 to ground. This eliminates any residual voltages that may remain in the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60.
  • the total discharge diode 332 prevents the occurrence of negative voltages on the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60, which could possibly be damaged by the negative voltages.
  • the common charging and discharging device comprises the battery 200, the DC / DC converter 201, the capacitor 210, the charging switch 220 and the discharging switch 230, charging diode 221 and discharging diode 231 and the coil 240.
  • Each piezoelectric element is charged and discharged in the same way and will explained below with reference to only the first piezoelectric element 10.
  • FIGS. 2A to 2D illustrate the charging of the piezoelectric element 10
  • FIGS. 2C and 2D illustrate the discharging of the piezoelectric element 10.
  • the control of the selection of one or more piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 to be charged or discharged, the charging process described below and the discharging process are carried out by the control IC E and the control device D by opening or Closing one or more of the switches 11, 21, 31, 41, 51, 61; 310, 320; 220, 230 and 331.
  • the interactions between the elements within the detailed area A on the one hand and the control IC E and the control computer D on the other hand will be explained in more detail below.
  • a piezoelectric element 10, 20, 30, 40, 50 or 60 to be charged must first be selected.
  • the branch selection switch 11 of the first branch 110 is closed, while all other branch selection switches 21, 31, 41, 51, and 61 remain open.
  • his / her selection would take place by closing the corresponding branch selection switches 21, 31, 41, 51, and / or 61.
  • the charging process can then take place itself:
  • a positive potential difference between the capacitor 210 and the group selection piezo connection 14 of the first piezoelectric element 10 is generally required for the charging process.
  • the piezoelectric element 10 is not charged or discharged. In this state, the circuit shown in FIG. 1 is in a stationary state, i.e. the piezoelectric element 10 maintains its state of charge essentially unchanged, with no currents flowing.
  • Switch 220 is closed to charge the first piezoelectric element 10.
  • the first piezoelectric element 10 could be charged by this alone. However, this would result in large currents that could damage the elements in question. Therefore, the currents that occur are measured at measuring point 620 and switch 220 is opened again as soon as the detected currents exceed a certain limit value. In order to achieve any charge on the first piezoelectric element 10, charge switch 220 is therefore repeatedly closed and opened, while discharge switch 230 remains open. On closer inspection, when the charging switch 220 is closed, the conditions shown in FIG.
  • a closed circuit comprising a series circuit consisting of the piezoelectric element 10, capacitor 210 and the coil 240, a current i LE (t ) flows, as indicated by arrows in FIG. 2A. Because of this current flow, positive charges are both supplied to the group selection piezo connection 14 of the first piezoelectric element 10 and energy is stored in the coil 240.
  • a closed circuit comprising a series circuit consisting of the piezoelectric element 10, discharge diode 231 and coil 240, in the circuit a current i LA (t) flows, as indicated by arrows in FIG. 2B. Because of this current flow, energy stored in the coil 240 flows into the piezoelectric element 10. Corresponding to the energy supply to the piezoelectric element 10, the voltage occurring in it increases and its external dimensions increase. When the energy has been transferred from the coil 240 to the piezoelectric element 10, the stationary state of the circuit shown in FIG. 1 and already described is reached again.
  • charging switch 220 is closed again and opened again, so that the processes described above run again. Due to the closing and reopening of the charging switch 220, the energy stored in the piezoelectric element 10 increases (the energy already stored in the piezoelectric element 10 and the newly supplied energy add up), and the voltage occurring at the piezoelectric element 10 increases and its external dimensions increase accordingly.
  • the charging switch 220 When the charging switch 220 has been closed and opened a predetermined number of times and / or the piezoelectric element 10 has reached the desired charge state, the charging of the piezoelectric element is ended by leaving the charging switch 220 open.
  • the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 are discharged in groups (Gl and / or G2) as described below:
  • the group selector switches 310 and / or 320 of the group Gl and / or G2 the piezoelectric elements of which are to be discharged, are closed (the branch selector switches 11, 21, 31, 41, 51, 61 have no influence on the selection of the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50, 60 for the discharge process, since in this case they are bridged by the diodes 12, 22, 32, 42, 52 and 62).
  • the first group selection switch 310 is therefore closed.
  • a closed circuit comprising a series circuit consisting of the piezoelectric element 10 and the coil 240, a current i EE (t) flowing in the circuit, such as in Fig. 2C indicated by arrows. Because of this current flow, the energy stored in the piezoelectric element (part of it) is transferred to the coil 240. Corresponding to the energy transfer from the piezoelectric element 10 to the coil 240, the voltage occurring at the piezoelectric element 10 drops and its outer dimensions decrease.
  • FIG. 2D If the discharge switch 230 opens shortly (for example, a few ⁇ s) after closing, the conditions shown in FIG. 2D result: a closed circuit comprising a series connection consisting of the piezoelectric element 10, capacitor 210, charging diode 221 and the coil 240 is created , where in a current i E ⁇ (t) flows in the circuit, as indicated by arrows in FIG. 2D. Because of this current flow, energy stored in coil 240 is returned to capacitor 210. When the energy has been transferred from the coil 240 to the capacitor 210, the stationary state of the circuit shown in FIG. 1 and already described is reached again.
  • discharge switch 230 is closed again and opened again, so that the processes described above run again. Due to the reclosing and reopening of the discharge switch 230, the energy stored in the piezoelectric element 10 continues to decrease, and the voltage occurring at the piezoelectric element and its external dimensions also decrease accordingly.
  • the discharge of the piezoelectric element is ended by leaving the discharge switch 230 open.
  • the interaction between the control IC E and the control computer D on the one hand and the elements within the region A shown in detail on the other hand takes place with the aid of control signals which are via branch selection control lines 410, 420, 430, 440, 450, 460, group selection control lines 510, 520, stop switch control line 530, charge switch control line 540 and discharge switch control line 550 as well as control line 560 elements are supplied from the control IC E within the region A shown in detail.
  • sensor signals are detected at the measuring points 600, 610, 620, 630, 640, 650 within the region A shown in detail, which are fed to the control IC E via the sensor lines 700, 710, 720, 730, 740, 750.
  • piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 for carrying out charging or discharging processes of individual or more piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50, 60 by opening and closing the corresponding switches such as As described above, voltages are or are not applied to the transistor bases by means of the control lines.
  • the sensor signals are used in particular to determine the resulting voltage of the piezoelectric elements 10, 20 and 30, or 40, 50 and 60 on the basis of the measuring points 600 and 610 and the charge and discharge currents on the basis of the measuring point 620.
  • 3 shows some of the components contained in the control IC E: a logic circuit 800, memory 810, digital-to-analog converter module 820 and comparator module 830.
  • the fast parallel bus 840 (used for control signals) is connected to the logic circuit 800 of the drive IC E, while the slower serial bus 850 is connected to the memory 810.
  • the logic circuit 800 is connected to the memory 810, to the comparator module 830 and to the signal lines 410, 420, 430, 440, 450 and 460; 510 and 520; 530, 540, 550 and 560 connected.
  • the memory 810 is connected to the logic circuit 800 and to the digital-to-analog converter module 820.
  • the digital-to-analog converter module 820 is connected to the comparator module 830.
  • the comparator module 830 is connected to the sensor lines 700 and 710, 720, 730, 740 and 750 and - as already mentioned - to the logic circuit 800.
  • FIG. 4 schematically shows a time sequence of interrupts for programming the start of a main injection HE to be described in more detail below, as well as of two pilot injections VE1 and VE2 depending on the top dead center of the crankshaft.
  • static interrupts are generated at, for example, approximately 78 ° crankshaft and, for example, at approximately 138 ° crankshaft, by means of which the start of the pre-injection 2 and that directly before the main injection HE are located Before a- Injection VEl is programmed.
  • the ends of these injections are then programmed based on dynamic interrupts.
  • the aforementioned crankshaft angles represent only exemplary information. In principle, the interrupts can also be generated at other crankshaft angles.
  • a flowchart of a conflict management is described below.
  • Two colliding injections (a high priority injection, for example a main injection HE, referred to as high priority injection in FIG. 5 and a low priority injection, for example a pre-injection, referred to as low priority injection in FIG. 5) are divided. Injection is implemented in the circuit arrangement by two control edges: a start and an end edge, designated B and E in FIG. 5. Starting from the output of a high-priority edge, areas "after early” or "after late” are defined on the time basis. If these areas are intersected by low-priority flanks, these flanks are shifted.
  • cutting it is meant that the beginning of a low-priority edge comes to lie in the area of the time range or time interval referred to as strategic lead.
  • the so-called active time t a or t a + t j has to be secured, where t j denotes a dynamic lead, which will be explained in more detail below. Therefore the area of "protection” against (ie the interval t a around the lower-priority) start / end flanks of the same size or different by tj, the active time being the "processing time” t a according to the circuit shown in FIG.
  • the low-priority edge is a starting edge, it must be positioned “early”, that is, in front of the high-priority edge, that in the worst case, a low-priority end edge can lie between this edge and the high-priority edge. This is necessary for reasons of causality, as described below.
  • the duration that is to say the distance between the start and the end of the edges, has not yet been determined. However, if the duration is fixed, the start time can no longer be changed.
  • the low-priority start flank is just so close to the high-priority end flank that there is a minimal intersection with the time range referred to as strategic lead.
  • the low-priority control is shifted "to the late” while maintaining its duration (ie start and end flanks).
  • the lower-priority starting edge is distant from the high-priority after the shift by the dynamic distance tj. This is the maximum degree of displacement, for example:
  • Fig. 7 shows the maximum degree of shortening.
  • the low-priority end flank is just so close to the high-priority start flank that a minimal intersection is rich with the predetermined time interval referred to as strategic reservation.
  • the lower-priority end flank is shifted to "early" while maintaining the low-priority start time, so the duration is shortened.
  • the lower priority end flank is distant from the high priority after being shortened by the dynamic distance tj. So the maximum degree of shortening is:
  • the distances between the beginnings of two edges are separated by the active time t a and dynamic distance tj after the edge management has been run through.
  • a low-priority start edge collides, it is usually shifted to "late" because the times of the start edges are set far enough before the start edges in the static interrupt and the collision occurs either with a high-priority start edge or a high-priority end edge.
  • start-start a reaction can be made in the static interrupt; in the case of end-start, the higher-priority start edge lies before the lower-priority start edge for reasons of causality, so that the higher-priority duration is determined in the dynamic interrupt of the higher-priority control and a shift of the lower-priority is possible, since their dynamic interrupt and thus the start of their processing would only have come after the dynamic interrupt of the higher priorities (cf. FIG. 4).

Abstract

The invention relates to a fuel injection system for an internal combustion engine, particularly a diesel engine, comprising at least two cylinders. According to the invention, the fuel injection system comprises at least two actuator elements, and at least one actuator element for injecting fuel into the cylinder is assigned to each cylinder. The fuel injection system comprises an injection control for monitoring and/or for resolving a conflict when controlling the actuator elements. The invention is characterized in that the injection control controls the actuator elements earlier and/or later or not at all according to charging and/or discharging flanks of the injection elements during injections.

Description

Kraftstoffeinspritzanlacre für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zum Betrieb einer KraftstoffeinspritzanlacreFuel injection system for an internal combustion engine and method for operating a fuel injection system
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor, mit zumindest zwei Zylindern, wobei die Kraftstoffeinspritzanlage zumindest zwei Aktorelemente aufweist, und wobei jedem Zylinder zumindest je ein Aktorelement zur Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder zugeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Kraftstoffeinspritzanlage .The invention relates to a fuel injection system for an internal combustion engine, in particular a diesel engine, with at least two cylinders, the fuel injection system having at least two actuator elements, and each cylinder being assigned at least one actuator element for injecting fuel into the cylinder. The invention further relates to a method for operating such a fuel injection system.
Aus der DE 100 33 343 AI ist eine Kraftstoffeinspritzanlage für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor bekannt, die eine Einspritzregelung zur Ü- berwachung und/oder zum Lösen eines Konfliktes beim Ansteuern der Aktorelemente, insbesondere ein Konfliktma- nagement sich überlagernder Einspritzverläufe von Pie- zoaktoren aufweist.A fuel injection system for an internal combustion engine, in particular a diesel engine, is known from DE 100 33 343 A1, which has an injection control for monitoring and / or for resolving a conflict when actuating the actuator elements, in particular a conflict measure. management of overlapping injection profiles of piezo actuators.
Bei Piezo-Common-Rail-Aktoren kann nur gleichzeitig eine Ansteuerflanke ausgeführt werden. Aus verbrennungstechnischen Gründen ist es aber erforderlich, Ansteue- rungen komplementärer Bänke so zu applizieren, daß sich Einspritzungen überlagern. Dies ist dann mit der aus der DE 100 33 343 AI bekannten Schaltungseinrichtung zur Verschaltung piezoelektrischer Elemente möglich, wenn die Lade- /Entladeflanken der piezoelektrischen E- lemente keine Überlappung aufweisen. Bei überlappenden Flanken ist bei der aus der DE 100 33 343 AI hervorgehenden Kraftstoffeinspritzanlage vorgesehen, daß bei der Ansteuerung mit niedriger Priorität (im folgenden niederpriore Ansteuerung genannt) die Flanke verschoben oder verkürzt wird.With piezo common rail actuators, only one control edge can be executed at the same time. For reasons of combustion technology, however, it is necessary to apply controls to complementary banks in such a way that injections overlap. This is possible with the circuit device known from DE 100 33 343 A1 for interconnecting piezoelectric elements if the charging / discharging edges of the piezoelectric elements have no overlap. In the case of overlapping flanks, it is provided in the fuel injection system resulting from DE 100 33 343 AI that the flank is shifted or shortened when the low priority control (hereinafter referred to as low priority control).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kollisionen von Ansteuerflanken unterschiedlicher Einspritzungen unter Berücksichtigung der kausalen Zusammenhänge zu verhindern .The invention has for its object to prevent collisions of control edges of different injections taking into account the causal relationships.
Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoffeinspritzanlage für einen Verbrennungsmotor der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Einspritzregelung die Aktorelemente in Abhängigkeit von vorgebbaren, vom zeitlichen Ansteuerverhalten der Aktorelemente abhängigen Zeitintervallen ansteuert. Grundidee der Erfindung ist die Festlegung von Zeitbereichen oder Zeitintervallen um den Beginn der Ansteuerflanke höherer Priorität. Diese Zeitintervalle oder Zeitbereiche bestimmen direkt einen maximalen Verschie- bungs/Verkürzungsgrad von Intervallen niedriger Priorität gegenüber Intervallen höherer Priorität. Die Aktorelemente selbst können piezoelektrische Elemente oder auch Magnetventile sein.This object is achieved in a fuel injection system for an internal combustion engine of the type described at the outset in that the injection control controls the actuator elements as a function of predeterminable time intervals which are dependent on the time control behavior of the actuator elements. The basic idea of the invention is the definition of time ranges or time intervals around the start of the drive edge of higher priority. These time intervals or time ranges directly determine a maximum degree of shifting / shortening of intervals of lower priority compared to intervals of higher priority. The actuator elements themselves can be piezoelectric elements or solenoid valves.
Die Aufgabe wird ferner durch eine Kraftstoffeinspritzanlage für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor, mit mindestens zwei Zylindern, wobei die Kraftstoffeinspritzanlage zumindest zwei piezoelektrische Elemente aufweist und jedem Zylinder zumindest je ein piezoelektrisches Element zur Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder durch Laden oder Entladen des piezoelektrischen Elements zugeordnet ist, wobei den piezoelektrischen Elementen eine einzige Versorgungseinheit zum Laden oder Entladen des piezoelektrischen Elementes zugeordnet ist, wobei die Kraftstoff- einspritzanlage ferner eine Einspritzregelung zur Überwachung einer möglichen Überschneidung eines Zeitintervalls, in dem ein piezoelektrisches Element ge- oder entladen werden soll, mit einem Zeitintervall, in dem das andere piezoelektrische Element ge- oder entladen werden soll, aufweist, und wobei zumindest zwei Einspritzungen unterschiedliche Prioritäten derart zugeordnet sind, daß eine Einspritzung eine höhere Priorität (hochpriore Einspritzung) als wenigstens einer anderen Einspritzung (niederpriore Einspritzung) zugeordnet ist, dadurch gelöst, daß die Einspritzregelung die wenigstens eine Einspritzung mit der geringeren Priorität um ein vorgebbares, vom zeitlichen Verlauf der Ladung und Entladung des piezoelektrischen Elements oder des Stroms durch ein Magnetventil abhängiges Zeitintervall so verkürzt, daß ein piezoelektrisches Element nicht geladen ist, wenn das andere piezoelektrische E- lement ge- oder entladen werden soll, oder daß kein Strom durch das Magnetventil fließt, solange Strom durch das andere Magnetventil fließt.The object is further achieved by a fuel injection system for an internal combustion engine, in particular a diesel engine, with at least two cylinders, the fuel injection system having at least two piezoelectric elements and each cylinder having at least one piezoelectric element for injecting fuel into the cylinder by loading or unloading the piezoelectric element is assigned, the piezoelectric elements being assigned a single supply unit for charging or discharging the piezoelectric element, the fuel injection system also having an injection control for monitoring a possible overlap of a time interval in which a piezoelectric element is to be charged or discharged with a Has time interval in which the other piezoelectric element is to be charged or discharged, and at least two injections are assigned different priorities such that an injection e a higher priority (high-priority injection) than at least one other injection (low-priority injection) is assigned, solved by the fact that the injection control the shortens at least one injection with the lower priority by a predeterminable time interval which is dependent on the time course of the charging and discharging of the piezoelectric element or the current through a solenoid valve, such that one piezoelectric element is not charged when the other piezoelectric element is loaded or to be discharged, or that no current flows through the solenoid valve as long as current flows through the other solenoid valve.
Neben einer Verkürzung des Intervalls kann durch die Einspritzregelung auch die Einspritzung mit der geringeren Priorität soweit um einen vorgebbaren, vom zeitlichen Verlauf der Ladung und Entladung des piezoelektrischen Elements oder des Stroms durch das Magnetventil abhängiges Zeitintervall verschoben werden, daß sich das Zeitintervall, in dem ein piezoelektrisches Element ge- oder entladen werden soll nicht mit dem Zeitintervall überschneidet, in dem das andere piezoelektrische Element ge- oder entladen werden soll .In addition to a shortening of the interval, the injection control can also be used to shift the injection with the lower priority by a predeterminable time interval depending on the course of charging and discharging of the piezoelectric element or the current through the solenoid valve, such that the time interval in which a piezoelectric element to be charged or discharged should not overlap with the time interval in which the other piezoelectric element is to be charged or discharged.
Die Erfindung wird ferner durch ein Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffeinspritzanlage gemäß Anspruch 9 gelöst .The invention is further achieved by a method for operating a fuel injection system according to claim 9.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:Further advantages and details emerge from the following description of exemplary embodiments and the drawing. The drawing shows:
Fig. 1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Verschaltung piezoelektrischer Elemente;1 shows an interconnection of piezoelectric elements known from the prior art;
Fig. 2a das Laden eines piezoelektrischen Elementes;2a shows the loading of a piezoelectric element;
Fig. 2b das Laden eines piezoelektrischen Elementes;2b the loading of a piezoelectric element;
Fig. 2c das Entladen eines piezoelektrischen Elementes;2c the discharge of a piezoelectric element;
Fig. 2d das Entladen eines piezoelektrischen Elementes;2d the discharge of a piezoelectric element;
Fig. 3 einen Ansteuerungs-IC;3 shows a drive IC;
Fig. 4 einen aus dem Stand der Technik bekannten zeitlichen Ablauf von Interrupts;4 shows a time sequence of interrupts known from the prior art;
Fig. 5 einen Ablaufplan für Konfliktmanagement gemäß der Erfindung;5 shows a flowchart for conflict management according to the invention;
Fig. 6 einen Ablaufplan für eine Ausgestaltung eines Konfliktmanagements gemäß der Erfindung und6 shows a flowchart for an embodiment of a conflict management according to the invention and
Fig. 7 einen Ablaufplan für eine weitere Ausgestaltung eines Konfliktmanagements gemäß der Erfindung.7 shows a flowchart for a further embodiment of a conflict management according to the invention.
Fig. 1 zeigt piezoelektrische Elemente 10, 20, 30, 40, 50, 60 sowie Mittel zu ihrer Ansteuerung. Dabei bezeichnet A einen Bereich in detaillierter Darstellung sowie B einen Bereich in undetaillierter Darstellung, deren Trennung mit einer gestrichelten Linie c angedeutet ist. Der detailliert dargestellte Bereich A umfaßt eine Schaltung zum Laden und Entladen der piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60. In dem betrachteten Beispiel handelt es sich bei den piezoelekt- rischen Elementen 10, 20, 30, 40, 50 und 60 um Aktoren in Kraftstoffeinspritzventilen (insbesondere in sogenannten ACommon Rail Injektoren≡) eines Verbrennungsmotors . In der beschriebenen Ausführungsform werden zur unabhängigen Steuerung von sechs Zylindern innerhalb eines Verbrennungsmotors sechs piezoelektrische Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60 verwendet; für beliebige andere Zwecke könnte jedoch eine beliebe andere Anzahl piezoelektrischer Elemente geeignet sein.Fig. 1 shows piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50, 60 and means for driving them. A denotes a region in a detailed representation and B a region in an undetailed representation, the separation of which is indicated by a dashed line c. The area A shown in detail comprises a circuit for charging and discharging the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60. In the example under consideration, the piezoelectric elements are elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 around actuators in fuel injection valves (in particular in so-called ACommon Rail Injectors≡) of an internal combustion engine. In the described embodiment, six piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 are used to independently control six cylinders within an internal combustion engine; however, any number of piezoelectric elements could be suitable for any other purpose.
Der undetailliert dargestellte Bereich B umfaßt eine Einspritzregelung F mit einem Steuergerät D und einen Ansteuerungs-IC E, die der Steuerung der Elemente innerhalb des detailliert dargestellten Bereichs A dient. Dem Ansteuerungs-IC E werden verschiedene Meßwerte von Spannungen und Strömen aus der gesamten restlichen Ansteuerschaltung des piezoelektrischen Elements zugeführt. Erfindungsgemäß sind der Steuerrechner D und der Ansteuerungs-IC E zur Regelung der AnsteuerSpannungen sowie der Ansteuerzeiten für das piezoelektrischen Element ausgebildet. Der Steuerrechner D und/oder der Ansteuerungs-IC E sind ebenfalls zur Überwachung verschiedener Spannungen und Ströme der gesamten Ansteuerschaltung des piezoelektrischen Elements ausgebildet.The area B shown in detail comprises an injection control F with a control unit D and a control IC E which serves to control the elements within the area A shown in detail. The control IC E is supplied with various measured values of voltages and currents from the entire remaining control circuit of the piezoelectric element. According to the invention, the control computer D and the control IC E are designed to regulate the control voltages and the control times for the piezoelectric element. The control computer D and / or the control IC E are also designed to monitor various voltages and currents of the entire control circuit of the piezoelectric element.
In der nachfolgenden Beschreibung werden zunächst die einzelnen Elemente innerhalb des detailliert dargestellten Bereichs A eingeführt. Es folgt eine allgemeine Beschreibung der Vorgänge des Ladens und Entladens der piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60. Schließlich wird detailliert beschrieben, wie beide Vorgänge durch den Steuerrechner D und den Ansteuerungs-IC E gesteuert und überwacht werden.In the following description, the individual elements are first introduced within the area A shown in detail. The following is a general description of the processes of charging and discharging the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60. Finally, a detailed description is given of how both Operations are controlled and monitored by the control computer D and the control IC E.
Die piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60 sind in eine erste Gruppe Gl und eine zweite Gruppe G2 aufgeteilt, die jeweils drei piezoelektrische Elemente umfassen (d.h., piezoelektrische Elemente 10, 20 und 30 in der ersten Gruppe Gl bzw. piezoelektrische Elemente 40, 50 und 60 in der zweiten Gruppe G2) . Die Gruppen Gl und G2 sind Bestandteile parallelgeschalteter Schaltungsteile. Mit den GruppenwahlSchaltern 310, 320 ist festlegbar, welche der Gruppen Gl , G2 der piezoelektrischen Elemente 10, 20 und 30 bzw. 40, 50 und 60 jeweils mit Hilfe einer gemeinsamen Lade- und Entla- deeinrichtung entladen werden (für Ladevorgänge sind die Gruppenwahlschal er 310, 320, wie nachstehend noch näher beschrieben, jedoch ohne Bedeutung) . Die piezoelektrischen Elemente 10, 20 und 30 der ersten Gruppe Gl sind auf einer Aktorbank und die piezoelektrischen Elemente 40, 50 und 60 in der zweiten Gruppe G2 sind auf einer weiteren Aktorbank angeordnet. Als Aktorbank wird dabei ein Block bezeichnet, in dem zwei oder mehr Aktorelemente, insbesondere piezoelektrische Elemente, fest abgeordnet, z.B. vergossen, sind.The piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 are divided into a first group Gl and a second group G2, each of which comprises three piezoelectric elements (ie, piezoelectric elements 10, 20 and 30 in the first group Gl and piezoelectric elements 40, 50 and 60 in the second group G2). The groups Gl and G2 are components of circuit parts connected in parallel. The group selection switches 310, 320 can be used to determine which of the groups Gl, G2 of the piezoelectric elements 10, 20 and 30 or 40, 50 and 60 are respectively discharged with the aid of a common charging and discharging device (the group selection switches are used for charging processes) 310, 320, as described in more detail below, but without meaning). The piezoelectric elements 10, 20 and 30 of the first group G1 are arranged on an actuator bank and the piezoelectric elements 40, 50 and 60 in the second group G2 are arranged on a further actuator bank. An actuator bench is a block in which two or more actuator elements, in particular piezoelectric elements, are permanently arranged, e.g. shed, are.
Die Gruppenwahlschalter 310, 320 sind zwischen einer Spule 240 und den jeweiligen Gruppen Gl und G2 angeordnet (deren spulenseitigen Anschlüssen) und sind als Transistoren realisiert. Es sind Treiber 311, 321 implementiert, die von dem Ansteuerungs-IC E empfangene Steuersignale in Spannungen umformen, die nach Bedarf zum Schließen und Öffnen der Schalter wählbar sind.The group selection switches 310, 320 are arranged between a coil 240 and the respective groups Gl and G2 (their coil-side connections) and are implemented as transistors. Drivers 311, 321 are implemented, those received from the drive IC E. Convert control signals into voltages that can be selected to close and open the switches as required.
Parallel zu den Gruppenwahlschaltern 310, 320 sind (als Gruppenwahldioden bezeichnete) Dioden 315 bzw. 325 vorgesehen. Wenn die Gruppenwahlschalter 310, 320 als MOS- FETs bzw. IGBTs ausgeführt sind, können beispielsweise diese Gruppenwahldioden 315 und 325 durch die parasitären Dioden selbst gebildet sein. Während Ladevorgängen werden die Gruppenwahlschalter 310, 320 von den Dioden 315, 325 überbrückt. Die Funktionalität der Gruppenwahlschalter 310, 320 reduziert sich daher auf die Auswahl einer Gruppe Gl, G2 der piezoelektrischen Elemente 10, 20 und 30 bzw. 40, 50 und 60 lediglich für einen Entladevorgang .Diodes 315 and 325 (referred to as group selection diodes) are provided in parallel to the group selection switches 310, 320. If the group selection switches 310, 320 are designed as MOSFETs or IGBTs, these group selection diodes 315 and 325 can, for example, be formed by the parasitic diodes themselves. During charging, the group selection switches 310, 320 are bridged by the diodes 315, 325. The functionality of the group selector switches 310, 320 is therefore reduced to the selection of a group Gl, G2 of the piezoelectric elements 10, 20 and 30 or 40, 50 and 60 only for a discharge process.
Innerhalb der Gruppen Gl bzw. G2 sind die piezoelektrischen Elemente 10, 20 und 30 bzw. 40, 50 und 60 jeweils als Bestandteile der parallelgeschalteten Piezozweige 110, 120 und 130 (Gruppe Gl) und 140, 150 und 160 (Gruppe G2 ) angeordnet. Jeder Piezozweig umfaßt eine Serienschaltung bestehend aus einer ersten Parallelschaltung mit einem piezoelektrischen Element 10, 20, 30, 40, 50 bzw. 60, und einem (als Zweigwiderstand bezeichneten) Widerstand 13, 23, 33, 43, 53 bzw. 63 sowie einer zweiten Parallelschaltung mit einem als Transistor 11, 21, 31, 41, 51 bzw. 61 ausgeführten (als Zweigwahlschalter bezeichneten) Wahlschalter und einer (als Zweigdiode bezeichneten) Diode 12, 22, 32, 42, 52 bzw. 62) . Die Zweigwiderstände 13, 23, 33, 43, 53 bzw. 63 bewirken, daß das jeweils entsprechende piezoelektrische E- lement 10, 20, 30, 40, 50 bzw. 60 sich während und nach einem Ladevorgang kontinuierlich entlädt, da sie jeweils beide Anschlüsse der kapazitiven piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 bzw. 60 miteinander verbinden. Die Zweigwiderstände 13, 23, 33, 43, 53 bzw. 63 haben jedoch eine ausreichende Größe, um diesen Vorgang gegenüber den gesteuerten Lade- und Entladevorgängen langsam zu gestalten, wie nachstehend beschrieben. Daher ist die Ladung eines beliebigen piezoelektrischen Elements 10, 20, 30, 40, 50 bzw. 60 innerhalb einer relevanten Zeit nach einem Ladevorgang als unveränderlich zu betrachten.The piezoelectric elements 10, 20 and 30 or 40, 50 and 60 are arranged within the groups G1 and G2 respectively as components of the piezo branches 110, 120 and 130 (group G1) and 140, 150 and 160 (group G2) connected in parallel. Each piezo branch comprises a series circuit consisting of a first parallel circuit with a piezoelectric element 10, 20, 30, 40, 50 and 60, and a resistor (referred to as a branch resistor) 13, 23, 33, 43, 53 and 63 and a second Parallel connection with a selector switch designed as a transistor 11, 21, 31, 41, 51 or 61 (referred to as a branch selector switch) and a diode 12, 22, 32, 42, 52 or 62 (referred to as a branch diode). The branch resistors 13, 23, 33, 43, 53 and 63 cause the corresponding piezoelectric element 10, 20, 30, 40, 50 and 60 to discharge continuously during and after a charging process, since they each have both connections connect the capacitive piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 to one another. The branch resistors 13, 23, 33, 43, 53 and 63, however, are of sufficient size to make this process slow compared to the controlled charging and discharging processes, as described below. Therefore, the charge of any piezoelectric element 10, 20, 30, 40, 50 or 60 within a relevant time after a charging process is to be regarded as unchangeable.
Die Zweigwahlschalter/Zweigdiodenpaare in den einzelnen Piezozweigen 110, 120, 130, 140, 150 bzw. 160, d.h., Wahlschalter 11 und Diode 12 in Piezozweig 110, Wahlschalter 21 und Diode 22 in Piezozweig 120 usw. , sind realisierbar als elektronische Schalter (d.h. Transistoren) mit parasitären Dioden, beispielsweise MOSFETs bzw. IGBTs (wie vorstehend für die den Gruppenwahl- schalter/Diodenpaare 310 und 315 bzw. 320 und 325 angegeben) .The branch selector switches / branch diode pairs in the individual piezo branches 110, 120, 130, 140, 150 and 160, ie, selector switch 11 and diode 12 in piezo branch 110, selector switch 21 and diode 22 in piezo branch 120 etc., can be implemented as electronic switches (ie Transistors) with parasitic diodes, for example MOSFETs or IGBTs (as indicated above for the group selector switch / diode pairs 310 and 315 or 320 and 325).
Mittels der Zweigwahlschalter 11, 21, 31, 41, 51 bzw. 61 ist festlegbar, welche der piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 bzw. 60 jeweils mit Hilfe einer gemeinsamen Lade- und Entladeeinrichtung geladen werden: Geladen werden jeweils all diejenigen piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 bzw. 60, deren Zweigwahlschalter 11, 21, 31, 41, 51 bzw. 61 während des nachfolgend beschriebenen Ladevorgangs geschlossen sind. Gewöhnlich ist immer nur einer der Zweigwahlschalter geschlossen.The branch selection switches 11, 21, 31, 41, 51 and 61 can be used to determine which of the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 are to be charged with the aid of a common charging and discharging device: all are charged in each case those piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60, respectively Branch selection switches 11, 21, 31, 41, 51 and 61 are closed during the charging process described below. Usually only one of the branch selection switches is closed.
Die Zweigdioden 12, 22, 32, 42, 52 und 62 dienen der Überbrückung der Zweigwahlschalter 11, 21, 31, 41, 51 bzw. 61 während Entladevorgängen. Daher kann in dem betrachteten Beispiel für Ladevorgänge jedes einzelne piezoelektrische Element ausgewählt werden, während für Entladevorgänge entweder die erste Gruppe Gl oder die zweite Gruppe G2 der piezoelektrischen Elemente 10, 20 und 30 bzw. 40, 50 und 60, bzw. beide ausgewählt werden müssen.The branch diodes 12, 22, 32, 42, 52 and 62 serve to bridge the branch selection switches 11, 21, 31, 41, 51 and 61 during unloading processes. Therefore, in the example under consideration, each individual piezoelectric element can be selected for charging processes, while for discharging processes either the first group Gl or the second group G2 of the piezoelectric elements 10, 20 and 30 or 40, 50 and 60, or both, must be selected ,
Zurückkommend auf die piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60 selbst, können die Zweigwahlpie- zoanschlüsse 15, 25, 35, 45, 55 bzw. 65 entweder mit Hilfe der Zweigwahlschalter 11, 21, 31, 41, 51 bzw. 61 oder über die entsprechenden Dioden 12, 22, 32, 42, 52 bzw. 62 sowie in beiden Fällen zusätzlich über Widerstand 300 an Masse gelegt werden.Returning to the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 themselves, the branch selection piezo connections 15, 25, 35, 45, 55 and 65 can either be operated using the branch selection switches 11, 21, 31, 41, 51 or 61 or via the corresponding diodes 12, 22, 32, 42, 52 or 62 and in both cases additionally via resistor 300 to ground.
Mittels des Widerstands 300 werden die während des Ladens und Entladens der piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60 zwischen den Zweigwahlpiezoan- schlüssen 15, 25, 35, 45, 55 bzw. 65 und Masse fließenden Ströme gemessen. Eine Kenntnis dieser Ströme ermöglicht ein gesteuertes Laden und Entladen der piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60. Insbesondere durch Schließen und Öffnen des Ladeschalter 220 bzw. Entladeschalters 230 in Abhängigkeit des Betrags der Ströme, ist es möglich, den Ladestrom bzw. Entlade- strom auf vorgegebene Mittelwerte einzustellen und/oder zu verhindern, daß sie vorgegebene Maximalwerte und/oder Minimalwerte überschreiten bzw. unterschreiten.The resistance 300 measures the currents flowing during the charging and discharging of the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 between the branch selection piezo connections 15, 25, 35, 45, 55 and 65 and ground. Knowledge of these currents enables controlled charging and discharging of the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60. In particular, by closing and opening the charging switch 220 or discharge switch 230 depending on the magnitude of the currents, it is possible to set the charging current or discharge current to predetermined mean values and / or to prevent them from exceeding or falling below predetermined maximum values and / or minimum values.
In dem betrachteten Beispiel, ist für die Messung selbst noch eine Spannungsquelle 621 erforderlich, die eine Spannung von beispielsweise 5 V DC liefert, sowie ein Spannungsteiler in Form zweier Widerstände 622 und 623. Damit soll der Ansteuerungs-IC E (der die Messungen durchführt) vor negative Spannungen geschützt werden, die andernfalls an Meßpunkt 620 auftreten könnten, und die mit dem Ansteuerungs-IC E nicht beherrschbar sind: Derartige negative Spannungen werden durch Addition mit einer von der genannten Spannungsquelle 621 und den Spannungsteiler-Widerständen 622 und 623 gelieferten positiven Spannungsanordnung verändert.In the example under consideration, a voltage source 621, which supplies a voltage of, for example, 5 V DC, and a voltage divider in the form of two resistors 622 and 623 are also required for the measurement itself. The control IC E (which carries out the measurements) Protect against negative voltages that could otherwise occur at measuring point 620 and that cannot be controlled with the control IC E: Such negative voltages are obtained by adding a positive voltage arrangement supplied by the voltage source 621 and the voltage dividing resistors 622 and 623 changed.
Der andere Anschluß des jeweiligen piezoelektrischen Elements 10, 20, 30, 40, 50 und 60, d.h. die jeweilige Gruppenwahlpiezoanschluß 14, 24, 34, 44, 54 bzw. 64, kann über den Gruppenwahlschalter 310 bzw. 320 oder ü- ber die Gruppenwahldiode 315 bzw. 325 sowie über eine Spule 240 und eine Parallelschaltung bestehend aus einem Ladeschalter 220 und einer Ladediode 221 an den Pluspol einer Spannungsquelle angeschlossen werden, sowie alternativ bzw. zusätzlich über den Gruppenwahl- Schalter 310 bzw. 320 oder über die Diode 315 bzw. 325 sowie über die Spule 240 und eine Parallelschaltung be- stehend aus einem Entladeschalter 230 und einer Entladediode 231 an Masse gelegt werden. Ladeschalter 220 und Entladeschalter 230 sind beispielsweise als Transistoren realisiert, die über Treiber 222 bzw. 232 angesteuert werden.The other connection of the respective piezoelectric element 10, 20, 30, 40, 50 and 60, ie the respective group selection piezo connection 14, 24, 34, 44, 54 or 64, can be made via the group selection switch 310 or 320 or via the group selection diode 315 or 325 and via a coil 240 and a parallel connection consisting of a charging switch 220 and a charging diode 221 to the positive pole of a voltage source, and alternatively or additionally via the group selection switch 310 or 320 or via the diode 315 or 325 as well as via the coil 240 and a parallel connection standing from a discharge switch 230 and a discharge diode 231 to ground. Charge switch 220 and discharge switch 230 are implemented, for example, as transistors which are controlled via drivers 222 and 232, respectively.
Die Spannungsquelle umfaßt einen Kondensator 210. Der Kondensator 210 wird von einer Batterie 200 (beispielsweise einer Kraftfahrzeugbatterie) und einem nachgeschalteten Gleichspannungswandler 201 geladen. Der Gleichspannungswandler 201 formt die Batteriespannung (beispielsweise 12 V) in im wesentlichen beliebige andere Gleichspannungen (beispielsweise 250 V) um, und lädt den Kondensator 210 auf diese Spannung auf. Die Steuerung des Gleichspannungswandlers 201 erfolgt über den Transistorschalter 202 und den Widerstand 203, der der Messung von am Messpunkt 630 abgegriffenen Strömen dient.The voltage source comprises a capacitor 210. The capacitor 210 is charged by a battery 200 (for example a motor vehicle battery) and a downstream DC voltage converter 201. The DC-DC converter 201 converts the battery voltage (for example 12 V) into essentially any other DC voltage (for example 250 V) and charges the capacitor 210 to this voltage. The DC-DC converter 201 is controlled via the transistor switch 202 and the resistor 203, which is used to measure currents tapped at the measuring point 630.
Zum Zwecke der Gegenkontrolle wird durch den Ansteuerungs-IC E sowie durch die Widerstände 651, 652 und 653 und beispielsweise eine 5 V Gleichspannungsquelle 654 eine weitere Strommessung am Meßpunkt 650 ermöglicht; des weiteren ist durch den Ansteuerungs-IC E sowie durch die spannungsteilenden Widerstände 641 und 642 eine Spannungsmessung am Meßpunkt 640 möglich.For the purpose of counter-control, the control IC E as well as the resistors 651, 652 and 653 and for example a 5 V DC voltage source 654 enable a further current measurement at the measuring point 650; Furthermore, the control IC E and the voltage-dividing resistors 641 and 642 make it possible to measure the voltage at the measuring point 640.
Ein (als Totalentladungswiderstand bezeichneter) Widerstand 330, ein (als Stoppschalter bezeichneter) Schalter 331 sowie eine (als Totalentladungsdiode bezeichnete) Diode 332 dienen schließlich der Entladung der pie- zoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60 (falls sie außerhalb des Normalbetreibers, wie nachstehend beschrieben, nicht durch den Anormalen≤ Entladevorgang entladen werden) . Der Stoppschalter 331 wird vorzugsweise nach Anormalen≡ Entladevorgängen (zyklisches Entladen über Entladeschalter 230) geschlossen und legt dadurch die piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60 über die Widerstände 330 und 300 an Masse. Somit werden jegliche, eventuell in den piezoelektrischen Elementen 10, 20, 30, 40, 50 und 60 verbliebene RestSpannungen beseitigt. Die Totalentladungs- diode 332 verhindert ein Auftreten von negativen Spannungen an den piezoelektrischen Elementen 10, 20, 30, 40, 50 und 60, die unter Umständen durch die negativen Spannungen beschädigt werden könnten.Finally, a resistor 330 (called a total discharge resistor), a switch 331 (called a stop switch) and a diode 332 (called a total discharge diode) serve to discharge the pie zoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 (if they are not discharged outside the normal operator, as described below, by the abnormal ≤ discharge process). The stop switch 331 is preferably closed after abnormal ≡ discharge processes (cyclical discharge via discharge switch 230) and thereby connects the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 to the resistors 330 and 300 to ground. This eliminates any residual voltages that may remain in the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60. The total discharge diode 332 prevents the occurrence of negative voltages on the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60, which could possibly be damaged by the negative voltages.
Das Laden und Entladen aller piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60, bzw. eines bestimmten piezoelektrischen Elements 10, 20, 30, 40, 50 bzw. 60, erfolgt mit Hilfe einer einzigen (allen Gruppen und ihren piezoelektrischen Elementen gemeinsamen) Lade- und Ent- ladeeinrichtung . In dem betrachteten Beispiel umfaßt die gemeinsame Lade- und Entladeeinrichtung die Batterie 200, den Gleichspannungswandler 201, den Kondensator 210, den Ladeschalter 220 und den Entladeschalter 230, Ladediode 221 und Entladediode 231 sowie die Spule 240.The loading and unloading of all piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60, or a specific piezoelectric element 10, 20, 30, 40, 50 or 60, is carried out with the aid of a single one (all groups and their piezoelectric elements common) loading and unloading device. In the example considered, the common charging and discharging device comprises the battery 200, the DC / DC converter 201, the capacitor 210, the charging switch 220 and the discharging switch 230, charging diode 221 and discharging diode 231 and the coil 240.
Das Laden und Entladen eines jeden piezoelektrischen Elements erfolgt auf die gleiche Art und Weise und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf lediglich das erste piezoelektrische Element 10 erläutert.Each piezoelectric element is charged and discharged in the same way and will explained below with reference to only the first piezoelectric element 10.
Die während der Lade- und Entladevorgänge auftretenden Zustände werden mit Bezug auf die Figuren 2A bis 2D erläutert, von denen die Figuren 2A und 2B das Laden des piezoelektrischen Elements 10, sowie die Figuren 2C und 2D das Entladen des piezoelektrischen Elements 10 veranschaulichen .The states occurring during the charging and discharging processes are explained with reference to FIGS. 2A to 2D, of which FIGS. 2A and 2B illustrate the charging of the piezoelectric element 10, and FIGS. 2C and 2D illustrate the discharging of the piezoelectric element 10.
Die Steuerung der Auswahl eines oder mehrerer zu ladender bzw. zu entladender piezoelektrischer Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60, der im folgenden beschriebene Ladevorgang sowie der Entladevorgang erfolgt durch den Ansteuerungs-IC E und das Steuergerät D durch Öffnen bzw. Schließen eines oder mehrerer der oben eingeführten Schalter 11, 21, 31, 41, 51, 61; 310, 320; 220, 230 und 331. Die Wechselwirkungen zwischen den Elementen innerhalb des detailliert dargestellten Bereichs A einerseits sowie des Ansteuerungs-IC E und des Steuerrechners D andererseits wird nachfolgend noch näher erläutert .The control of the selection of one or more piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 to be charged or discharged, the charging process described below and the discharging process are carried out by the control IC E and the control device D by opening or Closing one or more of the switches 11, 21, 31, 41, 51, 61; 310, 320; 220, 230 and 331. The interactions between the elements within the detailed area A on the one hand and the control IC E and the control computer D on the other hand will be explained in more detail below.
In bezug auf den Ladevorgang, muß zunächst ein aufzuladendes piezoelektrisches Element 10, 20, 30, 40, 50 bzw. 60 ausgewählt werden. Um lediglich das erste piezoelektrische Element 10 zu laden, wird der Zweigwahlschalter 11 des ersten Zweiges 110 geschlossen, während alle übrigen Zweigwahlschalter 21, 31, 41, 51, und 61 geöffnet bleiben. Um ausschließlich ein beliebiges anderes piezoelektrisches Element 20, 30, 40, 50, 60 zu laden, bzw. um mehrere gleichzeitig zu laden, würde dessen/deren Auswahl durch Schließen der entsprechenden Zweigwahlschalter 21, 31, 41, 51, und/oder 61 erfolgen.With regard to the charging process, a piezoelectric element 10, 20, 30, 40, 50 or 60 to be charged must first be selected. In order to charge only the first piezoelectric element 10, the branch selection switch 11 of the first branch 110 is closed, while all other branch selection switches 21, 31, 41, 51, and 61 remain open. To only any other piezoelectric element 20, 30, 40, 50, 60 to load, or to load several at the same time, his / her selection would take place by closing the corresponding branch selection switches 21, 31, 41, 51, and / or 61.
Sodann kann der Ladevorgang selbst erfolgen:The charging process can then take place itself:
Innerhalb des betrachteten Beispiels ist für den Ladevorgang im allgemeinen eine positive Potentialdifferenz zwischen dem Kondensator 210 und Gruppenwahlpiezo- anschluß 14 des ersten piezoelektrischen Elements 10 erforderlich. Solange jedoch Ladeschalter 220 und Ent- ladeschalters 230 geöffnet sind, erfolgt kein Laden bzw. Entladen des piezoelektrischen Elements 10. In diesem Zustand befindet sich die in Fig. 1 abgebildete Schaltung in einem stationären Zustand, d.h. das piezoelektrische Element 10 behält seinen Ladungszustand im wesentlichen unverändert bei, wobei keine Ströme fließen.Within the example considered, a positive potential difference between the capacitor 210 and the group selection piezo connection 14 of the first piezoelectric element 10 is generally required for the charging process. However, as long as the charge switch 220 and discharge switch 230 are open, the piezoelectric element 10 is not charged or discharged. In this state, the circuit shown in FIG. 1 is in a stationary state, i.e. the piezoelectric element 10 maintains its state of charge essentially unchanged, with no currents flowing.
Zum Laden des ersten piezoelektrischen Elements 10 wird Schalter 220 geschlossen. Theoretisch könnte das erste piezoelektrische Element 10 allein dadurch geladen werden. Dies würde jedoch zu großen Strömen führen, die die betreffenden Elemente beschädigen könnten. Daher werden die auftretenden Ströme am Meßpunkt 620 gemessen und Schalter 220 wird wieder geöffnet sobald die erfaßten Ströme einen bestimmten Grenzwert überschreiten. Um auf dem ersten piezoelektrischen Element 10 eine beliebige Ladung zu erreichen, wird daher Ladeschalter 220 wiederholt geschlossen und geöffnet, während Entladeschalter 230 geöffnet bleibt. Bei näherer Betrachtung ergeben sich bei geschlossenem Ladeschalter 220 die in Fig. 2A dargestellten Verhältnisse, d.h. es entsteht eine geschlossene Schaltung umfassend eine Reihenschaltung bestehend aus dem piezoelektrischen Element 10, Kondensator 210 und der Spule 240, wobei in der Schaltung ein Strom iLE(t) fließt, wie in Fig. 2A durch Pfeile angedeutet. Aufgrund dieses Stromflusses werden sowohl dem Gruppenwahlpiezoanschluß 14 des ersten piezoelektrischen Elements 10 positive Ladungen zugeführt als auch in der Spule 240 Energie gespeichert .Switch 220 is closed to charge the first piezoelectric element 10. Theoretically, the first piezoelectric element 10 could be charged by this alone. However, this would result in large currents that could damage the elements in question. Therefore, the currents that occur are measured at measuring point 620 and switch 220 is opened again as soon as the detected currents exceed a certain limit value. In order to achieve any charge on the first piezoelectric element 10, charge switch 220 is therefore repeatedly closed and opened, while discharge switch 230 remains open. On closer inspection, when the charging switch 220 is closed, the conditions shown in FIG. 2A are obtained, ie a closed circuit is formed comprising a series circuit consisting of the piezoelectric element 10, capacitor 210 and the coil 240, a current i LE (t ) flows, as indicated by arrows in FIG. 2A. Because of this current flow, positive charges are both supplied to the group selection piezo connection 14 of the first piezoelectric element 10 and energy is stored in the coil 240.
Wenn der Ladeschalter 220 kurz (beispielsweise einige μs) nach dem Schließen öffnet, ergeben sich die in Fig. 2B dargestellten Verhältnisse: es entsteht eine geschlossene Schaltung umfassend eine Reihenschaltung bestehend aus dem piezoelektrischen Element 10, Entladediode 231 und Spule 240, wobei in der Schaltung ein Strom iLA(t) fließt, wie in Fig. 2B durch Pfeile angedeutet. Aufgrund dieses Stromflusses fließt in der Spule 240 gespeicherte Energie in das piezoelektrische E- lement 10. Entsprechend der Energiezufuhr an das piezoelektrische Element 10, erhöht sich die in diesem auftretende Spannung und vergrößern sich dessen Außenabmessungen. Bei erfolgter Energieübertragung von der Spule 240 an das piezoelektrische Element 10, ist der in Fig. 1 dargestellte und bereits beschriebene stationäre Zustand der Schaltung wieder erreicht. Zu diesem Zeitpunkt bzw. früher oder später (je nach gewünschtem Zeitprofil des Ladevorgangs) , wird Ladeschalter 220 erneut geschlossen und wieder geöffnet, so daß die vorstehend beschriebenen Vorgänge erneut ablaufen. Aufgrund des erneuten Schließens und erneuten Öff- nens des Ladeschalters 220 erhöht sich die in dem piezoelektrischen Element 10 gespeicherte Energie (die in dem piezoelektrischen Element 10 bereits gespeicherte Energie und die neu zugeführte Energie summieren sich) , und die an dem piezoelektrischen Element 10 auftretenden Spannung erhöht sich und dessen Außenabmessungen vergrößern sich entsprechend.If the charging switch 220 opens shortly (for example a few μs) after closing, the conditions shown in FIG. 2B result: a closed circuit is formed comprising a series circuit consisting of the piezoelectric element 10, discharge diode 231 and coil 240, in the circuit a current i LA (t) flows, as indicated by arrows in FIG. 2B. Because of this current flow, energy stored in the coil 240 flows into the piezoelectric element 10. Corresponding to the energy supply to the piezoelectric element 10, the voltage occurring in it increases and its external dimensions increase. When the energy has been transferred from the coil 240 to the piezoelectric element 10, the stationary state of the circuit shown in FIG. 1 and already described is reached again. At this point in time or earlier or later (depending on the desired time profile of the charging process), charging switch 220 is closed again and opened again, so that the processes described above run again. Due to the closing and reopening of the charging switch 220, the energy stored in the piezoelectric element 10 increases (the energy already stored in the piezoelectric element 10 and the newly supplied energy add up), and the voltage occurring at the piezoelectric element 10 increases and its external dimensions increase accordingly.
Werden das oben erwähnte Schließen und Öffnen des Lade- schalters 220 vielfach wiederholt, so erfolgt die Erhöhung der an dem piezoelektrischen Element 10 auftretenden Spannung sowie die Ausdehnung des piezoelektrischen Elements 10 stufenweise.If the above-mentioned closing and opening of the charging switch 220 is repeated many times, the voltage occurring at the piezoelectric element 10 is increased and the piezoelectric element 10 is expanded in steps.
Wenn Ladeschalter 220 eine vorgegebene Anzahl von Malen geschlossen und geöffnet wurde und/oder das piezoelektrische Element 10 den gewünschten Ladezustand erreicht hat, wird das Laden des piezoelektrischen Elements durch Offenlassen des Ladeschalters 220 beendet.When the charging switch 220 has been closed and opened a predetermined number of times and / or the piezoelectric element 10 has reached the desired charge state, the charging of the piezoelectric element is ended by leaving the charging switch 220 open.
In bezug auf den Entladevorgang, werden in dem betrachteten Beispiel die piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 und 60 in Gruppen (Gl und/oder G2) wie nachfolgend beschrieben entladen: Zunächst werden der Gruppenwahlschalter 310 und/oder 320 der Gruppe Gl und/oder G2 , deren piezoelektrische Elemente zu entladen sind, geschlossen (die Zweigwahlschalter 11, 21, 31, 41, 51, 61 haben keinen Einfluß auf die Auswahl der piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50, 60 für den Entladevorgang, da sie in diesem Fall durch die Dioden 12, 22, 32, 42, 52 und 62 überbrückt werden) . Um das piezoelektrische Element 10 als Teil der ersten Gruppe Gl zu entladen, wird daher der erste Gruppenwahlschalter 310 geschlossen.With regard to the discharge process, in the example under consideration the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 are discharged in groups (Gl and / or G2) as described below: First, the group selector switches 310 and / or 320 of the group Gl and / or G2, the piezoelectric elements of which are to be discharged, are closed (the branch selector switches 11, 21, 31, 41, 51, 61 have no influence on the selection of the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50, 60 for the discharge process, since in this case they are bridged by the diodes 12, 22, 32, 42, 52 and 62). In order to discharge the piezoelectric element 10 as part of the first group Gl, the first group selection switch 310 is therefore closed.
Wenn der Entladeschalter 230 geschlossen ist, ergeben sich die in Fig. 2C dargestellten Verhältnisse: es entsteht eine geschlossene Schaltung umfassend eine Reihenschaltung bestehend aus dem piezoelektrischen Element 10 und der Spule 240, wobei in der Schaltung ein Strom iEE(t) fließt, wie in Fig. 2C durch Pfeile angedeutet. Aufgrund dieses Stromflusses wird die in dem piezoelektrischen Element gespeicherte Energie (ein Teil davon) in die Spule 240 übertragen. Entsprechend der Energieübertragung von dem piezoelektrischen Element 10 zur Spule 240, sinkt die an dem piezoelektrischen Element 10 auftretende Spannung und verringern sich dessen Außenabmessungen .When the discharge switch 230 is closed, the relationships shown in FIG. 2C result: a closed circuit is formed comprising a series circuit consisting of the piezoelectric element 10 and the coil 240, a current i EE (t) flowing in the circuit, such as in Fig. 2C indicated by arrows. Because of this current flow, the energy stored in the piezoelectric element (part of it) is transferred to the coil 240. Corresponding to the energy transfer from the piezoelectric element 10 to the coil 240, the voltage occurring at the piezoelectric element 10 drops and its outer dimensions decrease.
Wenn der Entladeschalter 230 kurz (beispielsweise, einige μs) nach dem Schließen öffnet, ergeben sich die in Fig. 2D dargestellten Verhältnisse: es entsteht eine geschlossene Schaltung umfassend eine Reihenschaltung bestehend aus dem piezoelektrischen Element 10, Kondensator 210, Ladediode 221 und der Spule 240, wobei in der Schaltung ein Strom iEÄ(t) fließt, wie in Fig. 2D durch Pfeile angedeutet. Aufgrund dieses Stromflusses wird in der Spule 240 gespeicherte Energie in den Kondensator 210 rückgeführt. Bei erfolgter Energieübertragung von der Spule 240 in den Kondensator 210, ist der in Fig. 1 dargestellte und bereits beschriebene stationäre Zustand der Schaltung wieder erreicht.If the discharge switch 230 opens shortly (for example, a few μs) after closing, the conditions shown in FIG. 2D result: a closed circuit comprising a series connection consisting of the piezoelectric element 10, capacitor 210, charging diode 221 and the coil 240 is created , where in a current i EÄ (t) flows in the circuit, as indicated by arrows in FIG. 2D. Because of this current flow, energy stored in coil 240 is returned to capacitor 210. When the energy has been transferred from the coil 240 to the capacitor 210, the stationary state of the circuit shown in FIG. 1 and already described is reached again.
Zu diesem Zeitpunkt bzw. früher oder später (je nach gewünschtem Zeitprofil des Entladevorgangs), wird Entladeschalter 230 erneut geschlossen und wieder geöffnet, so daß die vorstehend beschriebenen Vorgänge erneut ablaufen. Aufgrund des erneuten Schließens und erneuten Öffnens des Entladeschalters 230 nimmt die in dem piezoelektrischen Element 10 gespeicherte Energie weiter ab, und die an dem piezoelektrischen Element auftretenden Spannung und dessen Außenabmessungen nehmen ebenfalls entsprechend ab.At this point in time or earlier or later (depending on the desired time profile of the discharge process), discharge switch 230 is closed again and opened again, so that the processes described above run again. Due to the reclosing and reopening of the discharge switch 230, the energy stored in the piezoelectric element 10 continues to decrease, and the voltage occurring at the piezoelectric element and its external dimensions also decrease accordingly.
Werden das oben erwähnte Schließen und Öffnen des Entladeschalters 230 vielfach wiederholt, so erfolgt die Abnahme der an dem piezoelektrischen Element 10 auftretenden Spannung sowie der Ausdehnung des piezoelektrischen Elements 10 stufenweise.If the above-mentioned closing and opening of the discharge switch 230 is repeated a number of times, the voltage occurring at the piezoelectric element 10 and the expansion of the piezoelectric element 10 decrease in stages.
Wenn Entladeschalter 230 eine vorgegebene Anzahl von Malen geschlossen und geöffnet wurde und/oder das piezoelektrische Element den gewünschten Ladezustand erreicht hat, wird das Entladen des piezoelektrischen E- lements durch Offenlassen des Entladeschalters 230 beendet . Die Wechselwirkung zwischen dem Ansteuerungs-IC E und dem Steuerrechner D einerseits sowie den Elementen innerhalb des detailliert dargestellten Bereichs A andererseits erfolgt mit Hilfe von Steuersignalen, die über Zweigwahlsteuerleitungen 410, 420, 430, 440, 450, 460, Gruppenwahlsteuerleitungen 510, 520, Stoppschaltersteuerleitung 530, Ladeschaltersteuerleitung 540 und Entla- deschaltersteuerleitung 550 sowie Steuerleitung 560 E- lementen innerhalb des detailliert dargestellten Bereichs A von dem Ansteuerungs-IC E zugeführt werden. Andererseits werden an den Meßpunkten 600, 610, 620, 630, 640, 650 innerhalb des detailliert dargestellten Bereichs A Sensorsignale erfaßt, die dem Ansteuerungs- IC E über die Sensorleitungen 700, 710, 720, 730, 740, 750 zugeführt werden.When the discharge switch 230 has been closed and opened a predetermined number of times and / or the piezoelectric element has reached the desired charge state, the discharge of the piezoelectric element is ended by leaving the discharge switch 230 open. The interaction between the control IC E and the control computer D on the one hand and the elements within the region A shown in detail on the other hand takes place with the aid of control signals which are via branch selection control lines 410, 420, 430, 440, 450, 460, group selection control lines 510, 520, stop switch control line 530, charge switch control line 540 and discharge switch control line 550 as well as control line 560 elements are supplied from the control IC E within the region A shown in detail. On the other hand, sensor signals are detected at the measuring points 600, 610, 620, 630, 640, 650 within the region A shown in detail, which are fed to the control IC E via the sensor lines 700, 710, 720, 730, 740, 750.
Zur Auswahl der piezoelektrischen Elemente 10, 20, 30, 40, 50 bzw. 60 für die Ausführung von Lade- bzw. Entladevorgängen einzelner oder mehrerer piezoelektrischer Elemente 10, 20, 30, 40, 50, 60 durch Öffnen und Schließen der entsprechenden Schalter wie vorstehend beschrieben, werden an die Transistorbasen mittels der Steuerleitungen Spannungen angelegt bzw. nicht angelegt. Mittels der Sensorsignale erfolgt insbesondere eine Bestimmung der sich ergebenden Spannung der piezoelektrischen Elemente 10, 20 und 30, bzw. 40, 50 und 60 anhand der Meßpunkte 600 bzw. 610 sowie der Lade- und Entladeströme anhand des Meßpunkts 620. In Fig. 3 sind einige der in dem Ansteuerungs-IC E enthaltenen Bauelemente angegeben: Eine Logik-Schaltung 800, Speicher 810, Digital-Analog-Umsetzerbaustein 820 sowie Komparatorbaustein 830. Ferner ist angegeben, daß der (für Steuersignale verwendete) schnelle Parallelbus 840 mit der Logik- Schaltung 800 des Ansteuerungs-IC E verbunden ist, während der langsamere serielle Bus 850 mit dem Speicher 810 verbunden ist. Die logische Schaltung 800 ist mit dem Speicher 810, mit dem Komparatorbaustein 830 sowie mit den Signalleitungen 410, 420, 430, 440, 450 und 460; 510 und 520; 530, 540, 550 und 560 verbunden. Der Speicher 810 ist mit der logischen Schaltung 800 sowie mit dem Digital-Analog- Umsetzerbaustein 820 verbunden. Des weiteren ist der Digital-Analog-Umsetzerbaustein 820 mit dem Komparatorbaustein 830 verbunden. Darüber hinaus ist der Komparatorbaustein 830 mit den Sensorleitungen 700 und 710, 720, 730, 740 und 750 und - wie bereits erwähnt - mit der Logik-Schaltung 800 verbunden.To select the piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50 and 60 for carrying out charging or discharging processes of individual or more piezoelectric elements 10, 20, 30, 40, 50, 60 by opening and closing the corresponding switches such as As described above, voltages are or are not applied to the transistor bases by means of the control lines. The sensor signals are used in particular to determine the resulting voltage of the piezoelectric elements 10, 20 and 30, or 40, 50 and 60 on the basis of the measuring points 600 and 610 and the charge and discharge currents on the basis of the measuring point 620. 3 shows some of the components contained in the control IC E: a logic circuit 800, memory 810, digital-to-analog converter module 820 and comparator module 830. Furthermore, it is stated that the fast parallel bus 840 (used for control signals) is connected to the logic circuit 800 of the drive IC E, while the slower serial bus 850 is connected to the memory 810. The logic circuit 800 is connected to the memory 810, to the comparator module 830 and to the signal lines 410, 420, 430, 440, 450 and 460; 510 and 520; 530, 540, 550 and 560 connected. The memory 810 is connected to the logic circuit 800 and to the digital-to-analog converter module 820. Furthermore, the digital-to-analog converter module 820 is connected to the comparator module 830. In addition, the comparator module 830 is connected to the sensor lines 700 and 710, 720, 730, 740 and 750 and - as already mentioned - to the logic circuit 800.
Fig. 4 zeigt schematisch einen aus dem Stand der Technik bekannten zeitlichen Ablauf von Interrupts zum Programmieren des Beginns einer im folgenden näher zu beschreibenden Haupteinspritzung HE sowie von zwei Vor- einspritzungen VEl und VE2 in Abhängigkeit vom oberen Totpunkt der Kurbelwelle. Wie aus Fig. 4 zu entnehmen ist, werden bei einem 6 Zylinder-Motor statische Interrupts bei beispielsweise ca. 78 ° Kurbelwelle sowie bei beispielsweise ca. 138 ° Kurbelwelle erzeugt, durch welche den Beginn der Voreinspritzung 2 sowie der direkt vor der Haupteinspritzung HE liegenden Vorein- spritzung VEl programmiert wird. Die Enden dieser Einspritzungen werden sodann aufgrund dynamischer Interrupts programmiert. Es versteht sich, daß die vorbezeichneten Kurbelwellenwinkel lediglich beispielhafte Angaben darstellen. Die Interrupts können rein prinzipiell auch bei anderen Kurbelwellenwinkeln erzeugt werden.4 schematically shows a time sequence of interrupts for programming the start of a main injection HE to be described in more detail below, as well as of two pilot injections VE1 and VE2 depending on the top dead center of the crankshaft. As can be seen from FIG. 4, in a 6-cylinder engine, static interrupts are generated at, for example, approximately 78 ° crankshaft and, for example, at approximately 138 ° crankshaft, by means of which the start of the pre-injection 2 and that directly before the main injection HE are located Before a- Injection VEl is programmed. The ends of these injections are then programmed based on dynamic interrupts. It is understood that the aforementioned crankshaft angles represent only exemplary information. In principle, the interrupts can also be generated at other crankshaft angles.
In Verbindung mit Fig. 5 wird nachfolgend ein Ablauf- plan eines Konfliktmanagements beschrieben. Zwei kollidierende Einspritzungen (eine Einspritzung mit hoher Priorität, z.B. eine Haupteinspritzung HE, in Fig. 5 als hochpriore Einspritzung bezeichnet, und eine Einspritzung mit niedriger Priorität, beispielsweise eine Voreinspritzung, in Fig. 5 als niederpriore Einspritzung bezeichnet) unterteilt. Eine Einspritzung wird in der Schaltungsanordnung durch zwei Ansteuerflanken realisiert: einer Beginn- und einer Endeflanke, in Fig. 5 mit B und E bezeichnet. Ausgehend vom Ausgang einer hochprioren Flanke werden auf der Zeitbasis Bereiche "nach früh" bzw. "nach spät" festgelegt. Werden diese Bereiche von niederprioren Flanken geschnitten, so werden diese Flanken verschoben. Dabei ist mit "Schneiden" gemeint, daß der Anfang einer niederprioren Flanke in dem Bereich des als strategischer Vorhalt bezeichneten Zeitbereichs oder Zeitintervalls zu liegen kommt. Im Fall der Orientierung des strategischen Vorhalts nach "spät" muß nur die Dauer einer hochprioren Flanke, die sogenannte Aktivzeit ta oder auch ta + tj abgesichert werden, wobei tj einen dynamischen Vorhalt bezeichnet, der weiter unten noch näher erläutert wird. Deshalb ist der Bereich der "Absicherung" gegen (d.h. das Intervall ta um die niederprioren) Beginn-/Endeflanken gleich groß oder um tj verschieden, wobei die Aktivzeit die "Abarbeitungsdauer" ta gemäß der in Fig. 1 dargestellten Schaltung und tj den sogenannten dynamischen Vorbehalt bezeichnet. Diese muß so groß gewählt werden, daß der ungünstigste Fall, also die längst mögliche Dauer, abgedeckt ist. Zum Zeitpunkt der Festlegung der Aktivzeit ta und ihrer Verwendung im Flanken- oder Konfliktmanagement steht die tatsächliche Dauer noch nicht fest, da die Ausführung der Flanke in der Zukunft liegt. Im Fall der Orientierung des strategischen Vorbehalts nach "früh" muß wiederum unterschieden werden: Ist die niederpriore Flanke eine Endeflanke, so darf sie sich nur im Abstand ihrer Dauer an die hochpriore Flanke nähern. Deshalb ist der Bereich ta lang. Ist im Fall "früh" die niederpriore Flanke eine Beginnflanke, so muß diese soweit "früh", das heißt vor der hochprioren Flanke positioniert werden, daß im schlimmsten Falle eine niederpriore Endeflanke zwischen dieser Flanke und der hochprioren Flanke liegen kann. Dies ist aus Gründen der Kausalität erforderlich, wie nachfolgend beschrieben wird. Zum Festlegungszeitpunkt der Beginnflankenzeiten, gemäß der statischen Interrupts (vgl. Fig. 4) steht die Dauer, also der Abstand zwischen dem Beginn - und dem Ende der Flanken noch nicht fest. Wenn die Dauer aber festliegt, ist der Beginnzeitpunkt nicht mehr zu verändern. Daher muß bereits bei der Festlegung der Beginnzeitpunkte sichergestellt werden, daß eine niederpriore Endeflanke zwischen niederpriorer Beginn - und hochpriorer Flanke paßt. Deshalb ist der Bereich zur Absicherung gegen niederpriore Beginnflanken mit der doppelten Aktivzeit ta zzgl. vorgebbarer Dynamikabstände tj zwischen den Flanken vorzusehen, beispielsweise :In connection with FIG. 5, a flowchart of a conflict management is described below. Two colliding injections (a high priority injection, for example a main injection HE, referred to as high priority injection in FIG. 5 and a low priority injection, for example a pre-injection, referred to as low priority injection in FIG. 5) are divided. Injection is implemented in the circuit arrangement by two control edges: a start and an end edge, designated B and E in FIG. 5. Starting from the output of a high-priority edge, areas "after early" or "after late" are defined on the time basis. If these areas are intersected by low-priority flanks, these flanks are shifted. By "cutting" it is meant that the beginning of a low-priority edge comes to lie in the area of the time range or time interval referred to as strategic lead. In the case of orienting the strategic lead after "late", only the duration of a high-priority edge, the so-called active time t a or t a + t j, has to be secured, where t j denotes a dynamic lead, which will be explained in more detail below. Therefore the area of "protection" against (ie the interval t a around the lower-priority) start / end flanks of the same size or different by tj, the active time being the "processing time" t a according to the circuit shown in FIG. 1 and tj the so-called dynamic Reserved reserved. This must be chosen so large that the worst case, ie the longest possible duration, is covered. At the time of determining the active time t a and its use in edge or conflict management, the actual duration has not yet been determined since the execution of the edge is in the future. In the case of orienting the strategic reservation towards "early", a distinction must be made again: if the low-priority flank is an end flank, it may only approach the high-priority flank at a distance of its duration. Therefore, the area t a is long. If in the case of "early" the low-priority edge is a starting edge, it must be positioned "early", that is, in front of the high-priority edge, that in the worst case, a low-priority end edge can lie between this edge and the high-priority edge. This is necessary for reasons of causality, as described below. At the time of determining the start edge times, in accordance with the static interrupts (cf. FIG. 4), the duration, that is to say the distance between the start and the end of the edges, has not yet been determined. However, if the duration is fixed, the start time can no longer be changed. Therefore, when determining the start times, it must be ensured that a low-priority end edge fits between the low-priority start and high-priority edge. That is why the area To protect against low-priority starting edges with twice the active time t a plus predefinable dynamic distances tj between the edges, for example:
2 x Aktivzeit ta + 2 x Dynamikabstand tj .2 x active time t a + 2 x dynamic distance t j .
Nur wenn sichergestellt ist, daß die Dauer (Interval- länge) als Funktion z.B. des Raildrucks so groß ist, daß eine hochpriore Flanke auch mit Dynamikabstand in dieses Intervall paßt, kann das Zeitintervall, der Zeitbereich, innerhalb der keine Beginn- oder Endeflanke liegen darf, auf ta reduziert werden.Only if it is ensured that the duration (interval length) as a function of the rail pressure, for example, is so large that a high-priority edge fits into this interval even with dynamic spacing, can the time interval, the time range within which no start or end edge may lie , can be reduced to t a .
In Fig. 6 ist der maximale Grad der Verschiebung dargestellt. Die niederpriore Beginnflanke liegt gerade so nahe an der hochprioren Endeflanke, daß ein minimaler Schnittbereich mit dem als strategischer Vorhalt bezeichneten Zeitbereich gegeben ist. Die niederpriore Ansteuerung wird unter Beibehaltung ihrer Dauer "nach spät" verschoben (also Beginn- und Endeflanke) . Die niederpriore Beginnflanke ist nach der Verschiebung um den Dynamikabstand tj von der hochprioren entfernt. Damit ist der maximale Grad der Verschiebung, beispielsweise :6 shows the maximum degree of displacement. The low-priority start flank is just so close to the high-priority end flank that there is a minimal intersection with the time range referred to as strategic lead. The low-priority control is shifted "to the late" while maintaining its duration (ie start and end flanks). The lower-priority starting edge is distant from the high-priority after the shift by the dynamic distance tj. This is the maximum degree of displacement, for example:
3 x Aktivzeit ta + 3 x Dynamikabstand tj .3 x active time t a + 3 x dynamic distance t j .
Fig. 7 stellt den maximalen Grad der Verkürzung dar. Die niederpriore Endeflanke liegt gerade so nahe an der hochprioren Beginnflanke, daß ein minimaler Schnittbe- reich mit dem als strategischer Vorbehalt bezeichneten vorgegebenen Zeitintervall gegeben ist. Die niederpriore Endeflanke wird unter Beibehaltung des niederprioren Beginnzeitpunkts nach "früh" verschoben, die Dauer also verkürzt. Die niederpriore Endeflanke ist nach der Verkürzung um den Dynamikabstand tj von der hochprioren entfernt. Damit ist der maximale Grad der Verkürzung:Fig. 7 shows the maximum degree of shortening. The low-priority end flank is just so close to the high-priority start flank that a minimal intersection is rich with the predetermined time interval referred to as strategic reservation. The lower-priority end flank is shifted to "early" while maintaining the low-priority start time, so the duration is shortened. The lower priority end flank is distant from the high priority after being shortened by the dynamic distance tj. So the maximum degree of shortening is:
2 x Aktivzeit ta + Dynamikabstand tj oder 2 x Aktivzeit ta + 2 x Dynamikabstand tj .2 x active time t a + dynamic distance tj or 2 x active time t a + 2 x dynamic distance t j .
Generell gilt, daß die Abstände der Anfänge zweier Flanken nach Durchlaufen des Flankenmanagements um die Aktivzeit ta und Dynamikabstand tj auseinanderliegen.In general, the distances between the beginnings of two edges are separated by the active time t a and dynamic distance tj after the edge management has been run through.
Wenn eine niederpriore Beginnflanke kollidiert, wird in der Regel nach "spät" verschoben, da die Zeitpunkte der Beginnflanken hinreichend weit vor den Beginnflanken im statischen Interrupt festgelegt werden und die Kollision entweder mit einer hochprioren Beginnflanke oder einer hochprioren Endeflanke auftritt. Im Fall Beginn- Beginn kann im statischen Interrupt reagiert werden, im Fall Ende-Beginn liegt die höherpriore Beginnflanke aus Gründen der Kausalität vor der niederprioren Beginnflanke, damit wird im dynamischen Interrupt der höher- prioren Ansteuerung die höherpriore Dauer bestimmt und eine Verschiebung der niederprioren ist möglich, da deren dynamischer Interrupt und damit der Start ihrer Abarbeitung erst nach dem dynamischen Interrupt der hö- herprioren gekommen wäre (vgl. Fig. 4). Wenn dagegen eine niederpriore Endeflanke kollidiert, wird in der Regel verkürzt, da die Kollision dieser Endeflanke erst dann erkannt werden kann, wenn die Dauer der niederprioren Ansteuerung im niederprioren dynamischen Interrupt festliegt und damit die Ausführung der Beginnflanke bereits begonnen wurde.If a low-priority start edge collides, it is usually shifted to "late" because the times of the start edges are set far enough before the start edges in the static interrupt and the collision occurs either with a high-priority start edge or a high-priority end edge. In the case of start-start, a reaction can be made in the static interrupt; in the case of end-start, the higher-priority start edge lies before the lower-priority start edge for reasons of causality, so that the higher-priority duration is determined in the dynamic interrupt of the higher-priority control and a shift of the lower-priority is possible, since their dynamic interrupt and thus the start of their processing would only have come after the dynamic interrupt of the higher priorities (cf. FIG. 4). If, on the other hand, a low-priority end flank collides, the Rule is shortened, since the collision of this end flank can only be recognized when the duration of the low-priority activation is fixed in the low-priority dynamic interrupt and the execution of the start flank has therefore already started.
Vorstehend wurden in Verbindung mit Fig. 5 bis 7 nur Primärkollisionen beschrieben. Aus der Reaktion auf Primärkollisionen können sich Sekundärkollisionen ergeben. Die Sekundärkollision werden mit demselben strategischen Vorhalt, das heißt mit den gleichen Zeitintervallen aufgelöst, die maximalen Verschiebungs- und Ver- kürzungszeiten erhöhen sich entsprechend. Only primary collisions have been described above in connection with FIGS. 5 to 7. Secondary collisions can result from the reaction to primary collisions. The secondary collision is resolved with the same strategic lead, that is, with the same time intervals, the maximum shifting and shortening times increase accordingly.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kraf stoffeinspritzanlage für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor, mit zumindest zwei Zylindern, wobei die Kraftstoffeinspritzanlage zumindest zwei Aktorelemente aufweist, und wobei jedem Zylinder zumindest je ein Aktorelement zur Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder zugeordnet ist, und wobei die Kraftstoffeinspritzanlage eine Einspritzregelung zur Ü- berwachung und/oder zum Lösen eines Konfliktes beim Ansteuern der Aktorelemente aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzregelung die Aktorelemente in Abhängigkeit von vorgebbaren, vom Ansteuerverhalten der Aktorelemente abhängigen Zeitintervallen (strategischer Vorhalt) ansteuert.1. Fuel injection system for an internal combustion engine, in particular a diesel engine, with at least two cylinders, the fuel injection system having at least two actuator elements, and wherein each cylinder is assigned at least one actuator element for injecting fuel into the cylinder, and wherein the fuel injection system has an injection control for Monitoring and / or to solve a conflict when actuating the actuator elements, characterized in that the injection control actuates the actuator elements as a function of predeterminable time intervals (strategic provision) which are dependent on the actuation behavior of the actuator elements.
2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktorelemente piezoelektrische Elemente sind.2. Fuel injection system according to claim 1, characterized in that the actuator elements are piezoelectric elements.
3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktorelemente Magnetventile sind.3. Fuel injection system according to claim 1, characterized in that the actuator elements are solenoid valves.
4. Kraftstoffeinspritzanlage für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor, mit zumin- dest zwei Zylindern, wobei die Kraftstoffeinspritzanlage zumindest zwei piezoelektrische Elemente aufweist und jedem Zylinder zumindest je ein piezoelektrisches Element zur Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder durch Laden oder Entladen des piezoelektrischen Elementes zugeordnet ist, und wobei den piezoelektrischen Elementen eine einzige Versorgungseinheit zum Laden oder Entladen des piezoelektrischen Elementes zugeordnet ist, wobei die Kraftstoffeinspritzanlage eine Einspritzregelung zur Überwachung einer möglichen Ü- berschneidung eines Zeitintervalls, in dem ein piezoelektrisches Element ge- oder entladen werden soll, mit einem Zeitintervall, in dem das andere piezoelektrische Element ge- oder entladen werden soll, aufweist, und wobei zumindest zwei Einspritzungen unterschiedliche Prioritäten derart zugeordnet sind, daß eine Einspritzung eine höhere Priorität (hochpriore Einspritzung) als wenigstens einer anderen Einspritzung (niederpriore Einspritzung) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzregelung die wenigstens eine Einspritzung mit der geringeren Priorität um ein vorgebbares, vom zeitlichen Verlauf der Ladung und Entladung des piezoelektrischen Elements abhängiges Zeitintervall (strategischer Vorhalt) so verkürzt, daß ein piezoelektrisches Element nicht geladen ist, wenn das andere piezoelektrische Element ge- oder entladen werden soll . Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzregelung die wenigstens eine Einspritzung mit der geringen Priorität soweit um ein vorgebbares, vom zeitlichen Verlauf der Ladung und/oder Entladung des piezoelektrischen Elements abhängiges Zeitintervall (strategischer Vorhalt) verschiebt, daß sich das Zeitintervall, in dem ein piezoelektrisches Element ge- oder entladen werden soll, nicht mit dem Zeitintervall überschneidet, in dem das andere piezoelektrische Element ge- oder entladen werden soll .4. Fuel injection system for an internal combustion engine, in particular a diesel engine, with at least least two cylinders, the fuel injection system having at least two piezoelectric elements and each cylinder being assigned at least one piezoelectric element for injecting fuel into the cylinder by charging or discharging the piezoelectric element, and wherein the piezoelectric elements have a single supply unit for charging or discharging the is assigned to the piezoelectric element, the fuel injection system having an injection control for monitoring a possible overlap of a time interval in which a piezoelectric element is to be loaded or unloaded, with a time interval in which the other piezoelectric element is to be loaded or unloaded , and wherein at least two injections are assigned different priorities such that one injection is assigned a higher priority (high-priority injection) than at least one other injection (low-priority injection), characterized in that the injection control shortens the at least one injection with the lower priority by a predeterminable time interval (strategic lead), which is dependent on the time course of the charging and discharging of the piezoelectric element, so that one piezoelectric element is not charged when the other piezoelectric element should be loaded or unloaded. Fuel injection system according to Claim 4, characterized in that the injection control shifts the at least one injection with the low priority to the extent that it can be shifted by a predeterminable time interval (strategic reserve) depending on the time course of the charging and / or discharging of the piezoelectric element, that the time interval, in which a piezoelectric element is to be charged or discharged does not overlap with the time interval in which the other piezoelectric element is to be charged or discharged.
Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4 oder '5, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Verlauf des strategischen Vorhalts von der Dauer der Flanke der hochprioren und/oder der niederprioren Einspritzung (Aktivzeit) und einem vorgebbaren Dyna- mikabstand abhängt.Fuel injection system according to Claim 4 or '5, characterized in that the temporal course of the strategic reserve depends on the duration of the flank of the high-priority and / or the low-priority injection (active time) and a predeterminable dynamic distance.
Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzung von Kraftstoff durch wenigstens zwei der folgenden Einspritzungen erfolgt: wenigstens eine Voreinspritzung, wenigstens eine Haupteinspritzung, wenigstens eine Nacheinspritzung.Fuel injection system according to Claims 4 to 6, characterized in that the fuel is injected by at least two of the following injections: at least one pre-injection, at least one main injection, at least one post-injection.
Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffeinspritzanlage für einen Verbrennungsmotor mit zumindest zwei Zylindern, insbesondere zum Betrieb einer Kraftsoffeinspritzanlage nach einem der vorherge- henden Ansprüche, wobei die Kraftstoffeinspritzanlage zumindest zwei Aktorelemente aufweist, und wobei jedem Zylinder zumindest je ein Aktorelement zur Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder zugeordnet ist, und wobei mögliche Konflikte beim Ansteuern der Aktorelemente überwacht und/oder gelöst werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachung in Abhängigkeit vom zeitlichen Verlauf der Ladung- und/oder Entladung des piezoelektrischen Elements bei einer Einspritzung höherer und/oder niederer Priorität erfolgt.Method for operating a fuel injection system for an internal combustion engine with at least two cylinders, in particular for operating a fuel injection system according to one of the previously Henden claims, wherein the fuel injection system has at least two actuator elements, and wherein each cylinder is assigned at least one actuator element for injecting fuel into the cylinder, and wherein possible conflicts when controlling the actuator elements are monitored and / or solved, characterized in that the monitoring depending on the time course of the charge and / or discharge of the piezoelectric element with an injection of higher and / or lower priority.
Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffeinspritzanlage für einen Verbrennungsmotor mit zumindest zwei Zylindern, insbesondere zum Betrieb einer Kraf stoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Kraftstoffeinspritzanlage zumindest zwei piezoelektrische Elemente aufweist und jedem Zylinder zumindest je ein piezoelektrisches Element zur Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder durch Laden oder Entladen des piezoelektrischen Elementes zugeordnet ist, und wobei den piezoelektrischen Elementen eine einzige Versorgungseinheit zum Laden oder Entladen des piezoelektrischen Elementes zugeordnet ist und wobei ü- berwacht wird, ob eine Überschneidung eines Zeitintervalls in dem ein piezoelektrisches Element ge- oder entladen werden soll mit einem Zeitintervall, in dem das andere piezoelektrische Element ge- oder entladen werden soll auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß überwacht wird, ob bei einer Einspritzung niederer Priorität die Ladung- oder Entladung innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls um den Zeitpunkt einer Ladung oder Entladung einer Einspritzung höherer Priorität auftritt, wobei das Zeitintervall von dem zeitlichen Verlauf der Ladung/Entladung der Einspritzung höherer und/oder niederer Priorität abhängt. Method for operating a fuel injection system for an internal combustion engine with at least two cylinders, in particular for operating a fuel injection system according to one of claims 4 to 7, wherein the fuel injection system has at least two piezoelectric elements and each cylinder has at least one piezoelectric element for injecting fuel into the cylinder is assigned by charging or discharging the piezoelectric element, and wherein the piezoelectric elements are assigned a single supply unit for charging or discharging the piezoelectric element and it is monitored whether an overlap of a time interval in which a piezoelectric element is to be charged or discharged with a time interval in which the other piezoelectric element is to be charged or discharged, characterized in that it is monitored whether at a Low priority injection the charge or discharge occurs within a predetermined time interval around the time of a charge or discharge of a higher priority injection, the time interval depending on the time course of the charge / discharge of the injection of higher and / or lower priority.
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