JP2002528674A - 燃料噴射システムの圧電アクチュエータを安定して制御するための安定化制御装置 - Google Patents
燃料噴射システムの圧電アクチュエータを安定して制御するための安定化制御装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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Abstract
(57)【要約】
１．燃料噴射システムの圧電アクチュエータを安定して制御するための安定化制御装置である。２．１ 本発明の目的は、使用条件ないし動作条件が様々に変化しても、それらの変化に影響されることなく、安定したアクチュエータ動作を行うことのできる、内燃機関の燃料噴射弁を制御するための圧電アクチュエータを提供することにある。２．２ 上記目的は、本発明によれば、電気的制御量を、電荷供給回路（３）から圧電積層体へこの圧電積層体の長さを変化させるために供給する電荷（ΔＱ）の電荷量とし、その電荷量をコントロールユニット（２）によって制御するようにし、更に、圧電アクチュエータ（１）に影響を及ぼす内燃機関の使用条件ないし動作条件を表す値を、センサ（４）で計測してコントロールユニット（２）へ供給することによって、電荷量制御がパラメータに基づいて行われるようにしたことで達成されている。２．３ 本発明は、内燃機関の燃料噴射システムの圧電アクチュエータを安定して制御するための安定化制御に利用されるものであり、ここで、圧電アクチュエータの圧電積層体は、電気的制御量を変化させることでその長さが変化するものであり、また、この圧電積層体の長さが変化することで燃料噴射システムの燃料噴射弁を作動させるようにしたものである。
Description
【０００１】 本発明は、請求項１の前提部分に記載した種類の、燃料噴射システムの圧電ア
クチュエータを安定して制御するための安定化制御装置に関する。
クチュエータを安定して制御するための安定化制御装置に関する。
【０００２】 圧電アクチュエータによって内燃機関の燃料噴射弁を制御するということは、
既に公知となっており、そうした場合には、制御電圧値に応じて圧電アクチュエ
ータの圧電積層体の長さが変化することによって、燃料噴射弁の弁体が作動され
る（ドイツ特許公開公報第ＤＥ−Ａ１−１９５３１６５２号）。ところが、圧電
アクチュエータの動作サイクルを、その圧電積層体に電荷を付与するために印加
する電圧値と、その電圧値を印加した結果として発生するその圧電積層体の伸び
率とを縦横の軸にとってグラフで表すと、そこには顕著なヒステリシス現象が認
められる。誘電体の持つこのヒステリシス特性のために、従来、圧電アクチュエ
ータを使用した場合には、燃料噴射弁の位置制御に要求される高い精度を十分に
達成することができなかった。
既に公知となっており、そうした場合には、制御電圧値に応じて圧電アクチュエ
ータの圧電積層体の長さが変化することによって、燃料噴射弁の弁体が作動され
る（ドイツ特許公開公報第ＤＥ−Ａ１−１９５３１６５２号）。ところが、圧電
アクチュエータの動作サイクルを、その圧電積層体に電荷を付与するために印加
する電圧値と、その電圧値を印加した結果として発生するその圧電積層体の伸び
率とを縦横の軸にとってグラフで表すと、そこには顕著なヒステリシス現象が認
められる。誘電体の持つこのヒステリシス特性のために、従来、圧電アクチュエ
ータを使用した場合には、燃料噴射弁の位置制御に要求される高い精度を十分に
達成することができなかった。
【０００３】 更に、負荷や温度等の内燃機関の使用条件ないし動作条件が変化したときや、
圧電積層体の経時変化が発生したときに、それらの変化に影響されることなく、
圧電アクチュエータを安定して制御することは困難であった。
圧電積層体の経時変化が発生したときに、それらの変化に影響されることなく、
圧電アクチュエータを安定して制御することは困難であった。
【０００４】 本発明の目的は、使用条件ないし動作条件が様々に変化しても、それらの変化
に影響されることなく、安定したアクチュエータ動作を行うことのできる、内燃
機関の燃料噴射弁を制御するための圧電アクチュエータを提供することにある。
に影響されることなく、安定したアクチュエータ動作を行うことのできる、内燃
機関の燃料噴射弁を制御するための圧電アクチュエータを提供することにある。
【０００５】 上記目的は、本発明によれば、請求項１の特徴部分に記載した特徴要件によっ
て達成される。尚、従属請求項は、本発明の具体的な構成にかかる特徴を記載し
たものである。
て達成される。尚、従属請求項は、本発明の具体的な構成にかかる特徴を記載し
たものである。
【０００６】 セラミック圧電体に付与する電荷量と伸び率との関係をグラフに表すと、付与
した電荷量と、その結果として発生した伸び率との間には、ヒステリシス現象が
存在していないことが見て取れる。即ち、ヒステリシス現象は、実際には、セラ
ミック圧電体に付与された電荷量と、その電荷量を付与するためにセラミック圧
電体に印加した電圧値との間に存在しているのである。
した電荷量と、その結果として発生した伸び率との間には、ヒステリシス現象が
存在していないことが見て取れる。即ち、ヒステリシス現象は、実際には、セラ
ミック圧電体に付与された電荷量と、その電荷量を付与するためにセラミック圧
電体に印加した電圧値との間に存在しているのである。
【０００７】 伸び率曲線Ｓ（Ｑ）は（ここで、Ｓはセラミック圧電体の伸び率であり、Ｑは
セラミック圧電体に付与する電荷量である）、公知の如く、数学的関数で表すこ
とができ、その関数は、Ｓ＝ａ（Ｑ−Ｑ0）2という二次式になる。
セラミック圧電体に付与する電荷量である）、公知の如く、数学的関数で表すこ
とができ、その関数は、Ｓ＝ａ（Ｑ−Ｑ0）2という二次式になる。
【０００８】 本発明の方式は、以上の知見に基づいて達成されたものであり、圧電アクチュ
エータに付与する電荷量を高精度で制御することによって、圧電アクチュエータ
が発生する押動動作を安定させるようにした、優れた利点を有する方式である。
圧電アクチュエータに対しては、燃料圧力等の外力が作用し、また内燃機関が発
生する熱が作用するが、本発明を採用することによって、圧電アクチュエータの
動作に対するそれら外力や熱などの影響を排除し得るという利点も得られ、それ
が可能であるのは、それら外力や熱などを表す値をセンサで計測して、圧電アク
チュエータのコントロールユニットへ、パラメータとして供給するようにしてい
るからである。ここで使用するセンサは、最近のエンジンの制御装置に、ごく普
通に使用されている種類のものである。また長時間運転による圧電アクチュエー
タの経時変化も、その運転時間をセンサで計測することによって、補償すること
ができる。
エータに付与する電荷量を高精度で制御することによって、圧電アクチュエータ
が発生する押動動作を安定させるようにした、優れた利点を有する方式である。
圧電アクチュエータに対しては、燃料圧力等の外力が作用し、また内燃機関が発
生する熱が作用するが、本発明を採用することによって、圧電アクチュエータの
動作に対するそれら外力や熱などの影響を排除し得るという利点も得られ、それ
が可能であるのは、それら外力や熱などを表す値をセンサで計測して、圧電アク
チュエータのコントロールユニットへ、パラメータとして供給するようにしてい
るからである。ここで使用するセンサは、最近のエンジンの制御装置に、ごく普
通に使用されている種類のものである。また長時間運転による圧電アクチュエー
タの経時変化も、その運転時間をセンサで計測することによって、補償すること
ができる。
【０００９】 これより添付図面を参照しつつ、本発明について更に詳細に説明する。
【００１０】 図１に示した装置は、圧電アクチュエータ１、コントロールユニット２、電荷
供給回路３、及び複数のセンサ４を備えている。
供給回路３、及び複数のセンサ４を備えている。
【００１１】 電荷供給回路３は、圧電アクチュエータ１の圧電積層体（圧電積層体は図１の
ブロック図には示していない）へ、この圧電積層体の長さを変化させるための電
荷ΔＱを供給する回路であり、供給する電荷ΔＱの電荷量は、コントロールユニ
ット２によって制御されている。コントロールユニット２の記憶装置には、使用
されている圧電積層体の典型的な伸び率曲線の式Ｓ＝ａ（Ｑ−Ｑ0）2が保存され
ており、コントロールユニット２はこの式に従って、供給すべき電荷量を算出す
る。更に、内燃機関の使用条件及び動作条件を表す値を、複数のセンサ４で計測
してコントロールユニット２へ供給している。コントロールユニット２の内部で
は、それら計測値を利用して、前述の伸び率曲線に従った値をコンピュータがパ
ラメータに基づいて算出するようにしている。また、図示例では、使用条件及び
動作条件を表す値として、内燃機関温度Ｔ、燃料圧力Ｐ、及び運転時間ｈの値を
計測している。
ブロック図には示していない）へ、この圧電積層体の長さを変化させるための電
荷ΔＱを供給する回路であり、供給する電荷ΔＱの電荷量は、コントロールユニ
ット２によって制御されている。コントロールユニット２の記憶装置には、使用
されている圧電積層体の典型的な伸び率曲線の式Ｓ＝ａ（Ｑ−Ｑ0）2が保存され
ており、コントロールユニット２はこの式に従って、供給すべき電荷量を算出す
る。更に、内燃機関の使用条件及び動作条件を表す値を、複数のセンサ４で計測
してコントロールユニット２へ供給している。コントロールユニット２の内部で
は、それら計測値を利用して、前述の伸び率曲線に従った値をコンピュータがパ
ラメータに基づいて算出するようにしている。また、図示例では、使用条件及び
動作条件を表す値として、内燃機関温度Ｔ、燃料圧力Ｐ、及び運転時間ｈの値を
計測している。
【００１２】 図示例では、電荷供給回路３は、オン・オフ時間比率制御される定電流回路と
して構成されている。この定電流回路から供給される電荷ΔＱの電荷量を制御す
るための通電持続時間Δｔを、コントロールユニット２が算出して、定電流回路
へ供給している。尚、定電流回路の代わりに、時々刻々と指定される大きさの電
流を供給することのできる、その他の種類の制御可能な電流供給回路を使用する
ようにしてもよい。
して構成されている。この定電流回路から供給される電荷ΔＱの電荷量を制御す
るための通電持続時間Δｔを、コントロールユニット２が算出して、定電流回路
へ供給している。尚、定電流回路の代わりに、時々刻々と指定される大きさの電
流を供給することのできる、その他の種類の制御可能な電流供給回路を使用する
ようにしてもよい。
【図１】 圧電アクチュエータを安定して制御するための安定化制御装置の
ブロック図である。
ブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 ることでその長さが変化するものであり、また、この圧 電積層体の長さが変化することで燃料噴射システムの燃 料噴射弁を作動させるようにしたものである。
Claims (3)
- 【請求項１】 内燃機関の燃料噴射システムの圧電アクチュエータを安定し
て制御するための安定化制御装置であって、センサで計測した前記内燃機関の使
用条件ないし動作条件を表す値に基づいてコントロールユニットがパラメータと
して算出した電気的制御量を変化させることで、前記圧電アクチュエータの圧電
積層体の長さを変化させるようにしてあり、前記圧電積層体の長さが変化するこ
とで前記燃料噴射システムの燃料噴射弁が軸心方向に変位するようにしてある、
安定化制御装置において、 前記電気的制御量を、電荷供給回路（３）から前記圧電積層体へ該圧電積層体
の長さを変化させるために供給する電荷（ΔＱ）の電荷量としたことを特徴とす
る安定化制御装置。 - 【請求項２】 前記電荷供給回路（３）が定電流回路であり、該定電流回路
が前記コントロールユニット（２）によってオン・オフ時間比率制御されるよう
にしたことを特徴とする請求項１記載の安定化制御装置。 - 【請求項３】 前記使用条件ないし動作条件を表す値として、内燃機関温度
Ｔ、燃料圧力Ｐ、及び運転時間ｈの値を計測するようにしたことを特徴とする請
求項１または２記載の安定化制御装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19848950.1 | 1998-10-23 | ||
| DE19848950A DE19848950C2 (de) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | Vorrichtung zur Konstantsteuerung piezoelektrischer Aktuatoren für Kraftstoffeinspritzsysteme |
| PCT/DE1999/003275 WO2000025020A1 (de) | 1998-10-23 | 1999-10-12 | Vorrichtung zur konstantsteuerung piezoelektrischer aktuatoren für kraftstoffeinspritzsysteme |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002528674A true JP2002528674A (ja) | 2002-09-03 |
Family
ID=7885435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000578558A Withdrawn JP2002528674A (ja) | 1998-10-23 | 1999-10-12 | 燃料噴射システムの圧電アクチュエータを安定して制御するための安定化制御装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6328019B1 (ja) |
| EP (1) | EP1044326A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002528674A (ja) |
| KR (1) | KR20010033032A (ja) |
| DE (1) | DE19848950C2 (ja) |
| WO (1) | WO2000025020A1 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4433598B2 (ja) * | 1999-12-24 | 2010-03-17 | 株式会社デンソー | コモンレール式燃料噴射装置 |
| US6400062B1 (en) | 2000-03-21 | 2002-06-04 | Caterpillar Inc. | Method and apparatus for temperature compensating a piezoelectric device |
| GB2366664B (en) * | 2000-09-08 | 2004-03-24 | Delphi Tech Inc | Control method |
| DE10063080B4 (de) | 2000-12-18 | 2006-12-28 | Siemens Ag | Aktorsteuerung und zugehöriges Verfahren |
| DE10208650A1 (de) | 2001-03-15 | 2002-09-19 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zur Synchronisation wenigstens eines Teilnehmers eines Bussystems und Bussystem |
| DE10113560A1 (de) | 2001-03-21 | 2002-09-26 | Bosch Gmbh Robert | Einspritzventil |
| DE10148217C1 (de) * | 2001-09-28 | 2003-04-24 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren, Computerprogramm und Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine |
| DE10149960C1 (de) | 2001-10-10 | 2003-02-27 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren, Computerprogramm, Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine |
| DE10162250A1 (de) | 2001-12-18 | 2003-07-03 | Bosch Gmbh Robert | Brennstoffeinspritzventil |
| EP1445459B1 (en) * | 2003-01-17 | 2005-11-30 | Delphi Technologies, Inc. | Control method for a piezoelectric actuator |
| DE102004053349A1 (de) * | 2004-11-04 | 2006-05-18 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Kraftstoffinjektors einer Brennkraftmaschine |
| JP2007192227A (ja) * | 2006-01-20 | 2007-08-02 | Delphi Technologies Inc | 圧電アクチュエータの改善 |
| US8584820B2 (en) * | 2006-10-31 | 2013-11-19 | Nissan Motor Co., Ltd. | Vibration reducing device and vibration reducing method |
| DE102007023547B3 (de) * | 2007-05-21 | 2008-06-26 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Irreversibilität einer Längenänderung eines Piezokristalls |
| EP2037109B1 (en) * | 2007-09-14 | 2010-06-16 | Delphi Technologies Holding S.à.r.l. | Injection control system |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4732129A (en) * | 1985-04-15 | 1988-03-22 | Nippon Soken, Inc. | Control apparatus for electroexpansive actuator enabling variation of stroke |
| DE3533975A1 (de) * | 1985-09-24 | 1987-03-26 | Bosch Gmbh Robert | Zumessventil zur dosierung von fluessigkeiten oder gasen |
| FI930425A (fi) | 1993-02-01 | 1994-08-02 | Sampower Oy | Menetelmä ja laite dieselpolttoaineen ruiskutuksen ohjaamiseksi |
| DE19531652A1 (de) * | 1995-08-29 | 1997-05-07 | Bosch Gmbh Robert | Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen |
| DE19644521A1 (de) * | 1996-10-25 | 1998-04-30 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes |
| JPH10213041A (ja) * | 1997-01-31 | 1998-08-11 | Yamaha Motor Co Ltd | 内燃機関用液体噴射装置 |
| DE19714610A1 (de) | 1997-04-09 | 1998-10-15 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elements |
-
1998
- 1998-10-23 DE DE19848950A patent/DE19848950C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-10-12 JP JP2000578558A patent/JP2002528674A/ja not_active Withdrawn
- 1999-10-12 US US09/582,393 patent/US6328019B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-10-12 EP EP99957887A patent/EP1044326A1/de not_active Withdrawn
- 1999-10-12 WO PCT/DE1999/003275 patent/WO2000025020A1/de not_active Application Discontinuation
- 1999-10-12 KR KR1020007006388A patent/KR20010033032A/ko not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| WO2000025020A1 (de) | 2000-05-04 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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