JP2002535559A - 圧電素子インジェクションバルブを制御する装置 - Google Patents

圧電素子インジェクションバルブを制御する装置

Info

Publication number
JP2002535559A
JP2002535559A JP2000596267A JP2000596267A JP2002535559A JP 2002535559 A JP2002535559 A JP 2002535559A JP 2000596267 A JP2000596267 A JP 2000596267A JP 2000596267 A JP2000596267 A JP 2000596267A JP 2002535559 A JP2002535559 A JP 2002535559A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
piezoelectric actuator
charging
piezoelectric
time
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.)
Pending
Application number
JP2000596267A
Other languages
English (en)
Inventor
クレンク ロルフ
レスラー クラウス
ステファニ アレキサンダー
ヴェント ギド
Original Assignee
ダイムラークライスラー・アクチェンゲゼルシャフト
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 ダイムラークライスラー・アクチェンゲゼルシャフト filed Critical ダイムラークライスラー・アクチェンゲゼルシャフト
Publication of JP2002535559A publication Critical patent/JP2002535559A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D41/2096Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/06Drive circuits; Control arrangements or methods
    • H02N2/065Large signal circuits, e.g. final stages
    • H02N2/067Large signal circuits, e.g. final stages generating drive pulses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電アクチュエータによって起動でき,特定タイプの動作を比較的低コストでかつ高信頼性を有して実現可能なインジェクションバルブを作動させる装置を提供する。 【解決手段】 本発明によると,帯電および放電手段は,異なる開弁設定に対応する複数の電圧レベルを供給する電圧源と,複数の電圧レベル間を切り換える切換手段とを有する。また,帯電および放電手段は,充電電圧レベルおよび放電電圧レベルを備えた電圧源と,圧電アクチュエータに対して充電電圧レベルまたは放電電圧レベルを選択的に時間制御下で印加して,所期の圧電電圧をそれぞれ設定する時間制御式切換手段とを有する。本発明による装置は,例えば,内部混合物を用いる自動車用火花点火エンジンに使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は,圧電アクチュエータによって起動可能なインジェクションバルブを
作動させる装置に関し,特に,内部混合物を用いる火花点火エンジンのためのも
のであって,圧電アクチュエータを所期の圧電電圧にそれぞれ充電および放電す
る充電および放電手段を有する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
直接噴射式の内燃エンジンの場合,例えば噴射の開弁角度,噴射の濃さ,噴射
の方向,および特に微粒化の程度のような噴射ジェットの特徴がインジェクショ
ンバルブの開弁ストロークの間,規定通りに設定されるので,噴射工程の間,イ
ンジェクションバルブを規定通りに作動させることによって,燃料の消費および
汚染物質の放出を最適化することができる。特に,電気信号を実質的に遅延する
ことなく機械的な運動に変換できる圧電アクチュエータは,調節可能な開弁スト
ロークを備えたインジェクションバルブを駆動させるのに適している。この機械
的運動は,圧電アクチュエータに印加される高電圧を調節することによって偏向
および時間変化について正確に制御できる。このように,実質的に任意の望まし
い方法で構成された噴射,例えば,ドイツ特許第196 42 653号(C1)に開示され
ているように2種類の開弁設定の間で連続的に減少する開弁ストロークを備えた
噴射を実現できる。
【0003】 共通のレール噴射装置を備えた内燃エンジンでの使用に特に適した,圧電アク
チュエータを有するインジェクションバルブは,例えば,ドイツ特許出願公開公
報第195 48 526号(A1),および定期刊行物に掲載されたM. Rumphorpt著「Ein
neues elektronisches Hochdruck‐Einspritzsystero fur Dieselrootoren(デ
ィーゼルエンジンのための新しい電子高圧噴射装置)」MTZ Motortechnlsche Ze
itachrift(モータ技術定期刊行物)56(1995年)の3の142ページに
記述されている。ドイツ特許出願公開明細書第195 48 526号の装置では,圧電電
圧が印加されたときにバルブが開くが,前述の定期刊行物の装置では,電圧印加
によってバルブが閉じるようになっている。ここで,圧電アクチュエータの放電
工程は,このようにバルブの異なる開弁設定を得るために異なる電圧レベルで生
起させることができる。放電工程は,一定の放電電流により行われることが好ま
しい。
【0004】 圧電アクチュエータによって起動することができ,冒頭に述べたタイプに対応
するインジェクションバルブを作動させる装置は,米国特許第5,130,598号に開
示されている。前記刊行物では,圧電アクチュエータを高圧電源に対して制御可
能に接続および切断するために,圧電アクチュエータに印加される電圧が,所期
の圧電電圧を表す基準電圧と比較される。比較器の出力信号は,エンジン作動パ
ラメータを考慮した電子制御装置の出力信号とともに使用され,圧電アクチュエ
ータ用の高圧電源の電力経路のゲート回路を作動させる。放電手段は,好ましく
は,最大所期圧電電圧に対応する高電圧を供給できる一方,放電手段の放電電位
はゼロ電位であることが好ましい。
【0005】 EPO特許出願公開公報第0 460 660号(A2)には,高電圧を印加することに
よって閉じるインジェクションバルブの圧電ドライブを作動させる別の装置が開
示されている。基準電圧電位に対する圧電アクチュエータの放電タイミングを監
視することにより,圧電電圧,したがって開弁ストロークを特定範囲に連続して
設定することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は,圧電アクチュエータによって起動でき,特定タイプの動作を
比較的低コストでかつ高信頼性を有して実現可能なインジェクションバルブを作
動させる装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この目的は,請求項1または2の特徴を有する装置によって達成される。請求
項1に記載の装置では,電圧源は,異なる開弁設定を行うために直接切り換える
ことができる複数の異なる電圧レベルを供給する。その結果,制御に余分のコス
トを伴うことなく,複数の必要なバルブ設定を正確に行うことができる。
【0008】 請求項2に記載の装置には,圧電アクチュエータに対する充電電圧レベルまた
は放電電圧レベルを時間制御により印加する手段が設けられる。そのため,電圧
源は1つしか必要とされず,それにより,任意の所期の弁ストローク変化を実現
することができる。
【0009】 請求項3に記載の本発明の発展態様では,充電電圧レベルが最大所期圧電電圧
よりも高くなるように選択され,および/または,放電電圧レベルは最小所期圧
電電圧よりも低くなるように選択される。これにより,最大または最小圧電電圧
レベルに素早く充電または放電することが可能となる。
【0010】 請求項4に記載の発展態様では,時間制御による切換手段によって,圧電アク
チュエータに印加される電圧差を反転させることができる。これにより,2つの
異なる電圧だけを供給する電圧源を使用することができる。
【0011】 請求項5に記載の発展態様において,充電および放電手段は,一定の充電電流
および放電電流をそれぞれ設定するための電流制御手段を有し,制御される一定
の充電電流の値は,最大圧電電圧レベルにおける制御されていない最大充電電流
の値と等しくなるように選択される。これにより,損傷を与えないように圧電素
子を充電することができる。
【0012】 請求項6に記載の本発明の改良形態において,充電および放電手段は,圧電ア
クチュエータに印加される電圧,および/または,圧電アクチュエータのゼロ位
置を監視する監視手段と,時間制御される切換手段の制御時間を,監視手段の監
視情報に応じて定める時間設定手段と,を有する。これにより,電圧レベルを,
例えば,種々のインジェクションバルブの特性変動に応じて,また,バルブの経
年変化現象に応じて,適応させて調節することができる。
【0013】 本発明の有利な実施形態の例は,図面に示され,また,以下に説明される。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1に示す装置1は,圧電アクチュエータ8によって起動可能なインジェクシ
ョンバルブを作動させる装置である。この装置1は,端子3〜6で4種類の異な
る電圧レベルを提供できる高圧電源2を含んでいる。4種類の異なる電圧レベル
は,具体的には,端子3で0V,すなわち接地,端子4で50V,端子5で10
0V,および端子6で200Vの電圧レベルである。切換制御装置7により,端
子3〜6は,インジェクションバルブ(図示略)に割り当てられている圧電アク
チュエータ8に接続される。切換制御装置7は,信号線を介してエンジンコント
ローラ9に接続されている。エンジンコントローラ9は,圧電アクチュエータ8
によってインジェクションバルブで目標とされるべき特定の開弁設定の時間帯を
示す情報を切換制御装置7に供給する。そして,切換制御装置7は,このエンジ
ンコントローラの制御信号に基づいて,高圧電源2の端子3〜6の1つを圧電ア
クチュエータ8に接続する。多気筒内燃エンジンの複数のインジェクションバル
ブは,それぞれに対する1つの切換制御装置を介して高圧電源2の端子3〜6に
接続することができる。
【0015】 図2は,圧電アクチュエータ8によって駆動され,基本的に3通りのバルブス
トロークで実行されるインジェクションバルブの噴射工程の一例の時間変化を示
している。図2において,圧電アクチュエータ8の電圧の望ましい理想的なグラ
フが破線で示され,圧電アクチュエータ8において技術的に実現された実際の電
圧のグラフが,実線により時間の経過に応じて表わされている。0Vの電圧が圧
電アクチュエータ8に印加されている場合に,インジェクションバルブは,その
閉じた位置にある。まず,エンジンのシリンダ室に燃料を予備噴射するために,
切換制御装置7は,エンジンコントローラ9からの信号に基づいて,インジェク
ションバルブの中間開弁設定aに対応する+100Vの電圧レベルを,時間t1
の間,圧電アクチュエータ8に印加する。これにより,圧電アクチュエータ8は
,指数関数的な形状を有する充電曲線に沿って充電される。時間t1の経過後,
圧電アクチュエータ8は,エンジンコントローラ9による信号に基づいて,高圧
電源2の+200Vの端子6に接続される。その後,圧電アクチュエータ8は充
電し続け,インジェクションバルブは,時間t2の間,燃料最大流量の噴射が行
われる主噴射設定bまで主噴射ストロークで開く。その後,時間t3の間,最終
噴射設定cに向かうために,エンジンコントローラ9は,切換制御装置7によっ
て50Vの電圧レベルを圧電アクチュエータ8に印加させる。これにより,圧電
アクチュエータ8の電圧が指数関数的に降下する。続いて,端子3の印加電圧レ
ベルが“0V”であるので,インジェクションバルブは閉じ,したがって噴射工
程は終了し,その後,内燃エンジンの該当する気筒室内の燃料混合気が点火され
る。その後,インジェクションバルブは,エンジンコントローラ9が切換制御装
置7を作動することによって新しい動作サイクルの新しい噴射工程を始めるまで
,閉じた状態を維持する。
【0016】 図3は,圧電アクチュエータ8によって起動可能なインジェクションバルブを
作動させる他の装置を示す。この装置は時間制御式切換制御装置11を有する。
この時間制御式切換制御装置11は,図1の例と異なり,2つの端子13,14
だけで−120Vまたは+320Vの電圧を供給できる高圧電源12に接続され
ている。図1の例のように,エンジン制御装置9が設けられ,このエンジン制御
装置9は,インジェクションバルブ用の特定の開弁設定を目標とする時間帯を示
す情報を切換制御装置11に信号線を介して供給する。圧電アクチュエータ8の
電圧の設定は,高圧電源12の端子14の充電電圧レベルまたは放電電圧レベル
13を,インジェクションバルブの目標開弁設定に必要となる正確な時間の間,
切換制御装置11によって圧電アクチュエータ8に,制御されたタイミングで印
加することによって行われる。これを行うために,切換制御装置11は,その内
部に記憶されている充電および放電曲線を使用して,圧電アクチュエータ8と高
圧電源12の端子13または14の一方との接続を確立する時間帯を,目標とさ
れるべき圧電アクチュエータ8の入力電圧に割り当てる。適切な充電および放電
曲線を切換制御装置11に記憶する代わりに,個々の開始条件によって,圧電ア
クチュエータ8の所期の電圧に必要な充電および放電時間を更新式で計算するこ
ともできる。
【0017】 インジェクションバルブの種々の開弁設定に必要な各電圧に,一定時間をかけ
てほぼ直線的に圧電アクチュエータ8を充電するために,高圧電源の端子14の
陽極端子電圧+320Vは,圧電アクチュエータ8の最大必要電圧+200Vよ
り極めて高くなっている。負の放電電圧−120Vが圧電アクチュエータ8の最
小電圧0Vを極めて低くなっていることにより,圧電アクチュエータ8は,これ
に対応する直線形式で一定時間をかけて放電する。当該例では,最大圧電電圧の
1.57倍の充電電圧によって,個々の充電は,遅くとも,指数関数的な充電曲
線の時定数に対応する充電時間後に終了することとなる。同じことが放電にも該
当する。
【0018】 図4は,図3の装置で制御される噴射工程期間中における圧電アクチュエータ
8の電圧の時間変化の説明図である。図2に説明された工程の場合と同様に,一
例として,圧電アクチュエータ8が割り当てられたインジェクションバルブによ
って,3通りの開弁設定a,b,およびcが設定される。実線は,時間の経過に
伴う圧電アクチュエータ8の電圧である。圧電アクチュエータ8の理想的な電圧
変化が破線で示されている。図2と同様に,一点鎖線は,圧電アクチュエータ8
の最大電圧レベルを示し,さらに別の2種類の曲線L1,L2およびE1,E2
は,圧電アクチュエータ8が充電または放電端子13,14に接続され続けてい
る各場合において,圧電アクチュエータ8が受ける指数関数的な形状の充電およ
び放電曲線の時間変化を示している。
【0019】 インジェクションバルブをその閉位置から開位置aに変位させるために,電圧
レベル+320Vが,切換制御装置11によって,図4に示す時間t* 1の間,印
加される。圧電アクチュエータ8は,充電曲線L1にしたがって充電され,イン
ジェクションバルブのバルブストロークを再び開始する。時間t* 1経過後,圧電
アクチュエータ8の電圧は100Vに上昇し,そして,所期の時間帯t1−t* 1
の間,圧電電圧をこの値に引き続き維持するために,充電工程は,制御されたタ
イミングで終了する。インジェクションバルブを主噴射位置bに変位させるため
に,再び,電圧レベル320Vが,時間帯t* 2の間,印加される。この時間帯t * 2 の電圧の印加は,充電曲線L2に従って圧電アクチュエータ8の電圧を200
Vに昇圧させるのに必要なものである。その後,所期の時間帯t2−t* 2の間,
圧電アクチュエータの電圧は,その電圧レベルに維持される。次に,時間帯t* 3 の間,高圧電源12の端子13に負の電圧レベル−120Vを印加することによ
り,放電曲線E1に従って狭められた開弁状態が設定される。この狭められた開
弁状態は,圧電アクチュエータ8によりインジェクションバルブを閉位置に変位
させる信号をエンジンコントローラ9が切換制御装置11に出力するまで,時間
帯t3−t* 3の間,維持される。閉位置への変位は,−120Vの電圧レベルを
放電曲線E2に従って,時間帯t* 4の間,印加することによって実行される。こ
のようにして噴射サイクルが終了する。その後,噴射サイクルは,エンジンコン
トローラ9による対応した制御の下,再び開始される。
【0020】 図5は,他の実施形態の一例としての圧電素子噴射バルブを作動させる装置1
5を示している。図3の例と同様に,圧電アクチュエータ8を充電するために,
高圧電源12が設けられ,この高圧電源12は,端子13,14により−120
Vまたは+320Vの電圧を供給できる。また同様にして,圧電アクチュエータ
8は,切換制御装置11によって高圧電源12に接続される。一方,図3の示す
実施形態とは異なり,切換制御装置11と圧電アクチュエータ8との間の信号線
には,定電流レギュレータ16が配置されている。この定電流レギュレータ16
は,常に一定の充電電流I0を圧電アクチュエータ8に送り出し,また,圧電ア
クチュエータ8から受け取り,時間上,充電または放電を同じ直線状に行う。ま
た,装置15には,圧電アクチュエータ8用のA/Dコンバータを備えた電圧監
視装置17が設けられている。この電圧監視装置17は,図3の例のように切換
制御装置11によって時間制御下で圧電アクチュエータ8に設定される電圧を監
視し,切換制御装置11に補正信号を供給する。電圧監視装置17により,例え
ば,経年変化または異なるバルブ間のパラメータの変動により圧電アクチュエー
タ8のキャパシタンスなどのインジェクションバルブの動作パラメータに変動が
ある場合に不正確となりうる充電および放電時間の計算を補正することができる
【0021】 図6は,噴射工程において,閉設定と,予備噴射が行われる中間開弁設定aと
,主噴射ストロークでインジェクションバルブが開かれている主噴射設定bと,
噴射終了設定cとの間で,インジェクションバルブのストロークを制御するため
の,圧電アクチュエータ8の電圧の時間変化を示している。
【0022】 図6は,圧電アクチュエータ8の電圧を示しており,実線は特性曲線を,破線
は理想的な電圧変化を,それぞれ示している。図2および図4と同様に,一点鎖
線は圧電アクチュエータ8の最大電圧レベルを表す。また,2つの充電および放
電曲線L3,L4およびE3,E4は,定電圧調整を行わない各場合における充
電および放電電圧の時間変化を表す。インジェクションバルブを中間開位置aに
変位させるために,圧電アクチュエータ8は,時限t+ 1の間,時間制御の下,一
定の充電電流により充電される。この充電は,正の高電圧を供給できる高圧電源
12の端子14を介して行われる。時間帯t1経過後,エンジンコントローラ9
は,切換制御装置11に対して,インジェクションバルブを主噴射設定bにする
ように命じる。その後,圧電アクチュエータ8は,時間帯t2 +の間,必要な電圧
になるまで,一定の充電電流により,再び充電される。必要な電圧に達するとす
ぐに,区間aに示すように,充電工程が中止される。最終噴射設定cを行うため
に,圧電アクチュエータ8は,対応する方法で放電される。この放電電流は,負
電圧−120Vが印加されている高圧電源12の端子13へ流れる。時間間隔t 3 が経過した後,エンジンコントローラ9は,インジェクションバルブを閉位置
に変位させる信号を切換制御装置11に出力し,続いて,切換制御装置11は,
圧電アクチュエータ8を一定の放電電流で放電させる。このため,圧電アクチュ
エータ8は,再び時間間隔t+ 4の間,高圧電源12の負電位の端子13に接続さ
れる。このようにして噴射サイクルが終了し,噴射サイクルは,その後,エンジ
ンコントローラ9による対応する制御を受けて再び開始される。反応時間を短く
するために,一定の充電電流強度I0はできるだけ大きくなるように選択される
。この一定の充電電流強度は,制御されていない充電工程の場合の最大圧電電圧
における最大充電電流強度,すなわち,最大圧電電圧+220Vにおける充電曲
線L3に対して得られる充電電流強度に一致していることが好ましい。また,放
電電流強度は,同じ大きさとなるように選択されることが好ましい。
【0023】 図7は,他の実施形態例として,完全ブリッジ型切換装置を使用した圧電素子
インジェクションバルブを作動させる装置18を示している。ここでは,圧電ア
クチュエータ8を充電するために,高圧電源12’が設けられている。この高圧
電源12’は,関連端子13’,14’において,アースを含む2種類の供給電
圧,具体的には0Vおよび+320Vの電圧のみを供給する。圧電アクチュエー
タ8は,2つの切換装置11a,11bにより構成される完全ブリッジを介して
高圧電源12’に接続されている。一方の切換装置11aと圧電アクチュエータ
8との間の信号線上には,定電流レギュレータ16が配置されている。この定電
流レギュレータ16は,圧電アクチュエータ8に一定の充電電流I0を流し,ま
たは,圧電アクチュエータ8から一定の放電電流I0を受け取り,これにより,
時間上,同じ直線状に充電または放電が行われる。また,圧電アクチュエータ8
用のA/Dコンバータを備えた電圧監視装置17’が設けられ,圧電アクチュエ
ータ8の前記電圧を監視する。上述したのと同様に,電圧監視装置17’によっ
て,例えば,経年変化または異なるバルブ間のパラメータの変動により圧電アク
チュエータ8のキャパシタンスなどのインジェクションバルブの動作パラメータ
に変動がある場合に不正確となりうる充電および放電時間の計算を補正すること
ができる。
【0024】 図8は,前述したのと同様に,噴射工程において,閉設定と,予備噴射が行わ
れる中間の開弁設定aと,主噴射ストロークでインジェクションバルブが開かれ
ている主噴射設定bと,噴射終了設定cとの間で,インジェクションバルブのス
トロークを制御するための,圧電アクチュエータ8の電圧の時間変化を参照しな
がら,図7の装置の動作を説明している。
【0025】 図8は,圧電アクチュエータ8の電圧を示しており,実線は特性曲線を,破線
は理想的な電圧変化を,それぞれ示している。図2,図4,および図6と同様に
,一点鎖線は圧電アクチュエータ8の最大電圧レベルを表す。また,2つの充電
および放電曲線L3’,L4’およびE5,E6は,定電圧調整を行わない各場
合における充電および放電電圧の時間変化を表す。インジェクションバルブを中
間開位置aに変位させるために,圧電アクチュエータ8は,時間制御の下,時間
間隔t5の間,一定の充電電流により充電される。圧電アクチュエータ8の端子
は,切換装置11aによって高圧電源12’の端子14’に接続されている。こ
の端子14’には,正の高電圧+320Vが供給されている。圧電アクチュエー
タ8の他の端子は,切換制御装置11bによって0Vに接続されている。時間帯
6経過後,エンジンコントローラ9’は,切換制御装置11a,11bに対し
て,インジェクションバルブを主噴射設定bにするように命じる。その後,圧電
アクチュエータ8は,時限t7の間,再び一定の充電電流により必要電圧まで充
電される。必要電圧に達するとすぐに,区間aに示すように,充電工程が中止さ
れる。
【0026】 圧電アクチュエータ8を放電して最終噴射設定cを行うために,前述した充電
と逆の方法で,圧電アクチュエータ8の一方の端子は,特定の時間帯t8の間,
切換制御装置11bを介して+320Vに接続され,他方の端子は,切換制御装
置11bによってアースに接続される。その結果,充電工程とは逆の電位差が圧
電アクチュエータ8に印加される。時間間隔t9経過後,エンジンコントローラ
9’は,インジェクションバルブを閉設定に変位させる信号を切換制御装置11
a,11bに出力する。このために,圧電アクチュエータ8の一方の端子は,再
び切換制御装置11bによって320Vに接続され,他方の端子は,時間間隔t 9 の間,アースに接続される。その結果,圧電アクチュエータ8は,一定の放電
電流により完全に放電される。圧電アクチュエータ8が完全に放電した状態は,
電圧監視装置17’による電圧ゼロ交差検出によって検出される。このようにし
て噴射サイクルが終了する。その後,噴射サイクルは,エンジンコントローラ9
’による対応する制御を受けて再び開始される。反応時間を短くするために,一
定の充電電流強度I0はできるだけ大きくなるように選択される。この一定の充
電電流強度は,制御されていない充電工程の場合の最大圧電電圧における最大充
電電流強度,すなわち,最大圧電電圧+320Vにおける充電曲線L3’に対し
て得られる充電電流強度に一致していることが好ましい。また,放電電流強度は
,同じ大きさとなるように選択されることが好ましい。
【0027】 図7の装置は,アースを含む2種類の出力電圧しか要しないという利点を有し
,電位差は,圧電アクチュエータに対して一方または他方のいずれかの方向に印
加される。定電流調整により,非対称の充電および放電電圧にもかかわらず,対
称的な充電および放電工程が得られる。
【0028】 図5および図7に示す電圧監視装置17,17’により,長期間にわたってイ
ンジェクションバルブの信頼性の高いメンテナンスフリーの動作が可能となる。
当然のことながら,図3に示し装置に,対応する電圧監視装置を設けることも可
能であり,その結果,バルブ動作の長時間にわたる安定性が向上する。
【0029】 圧電アクチュエータの充電および放電を時間制御で行う前述の3種類の実施形
態は,1つの開弁電源電圧レベルのみを必要とし,それにより急峻な立ち上がり
および立下りエッジを有する充電および放電工程を可能とし,任意の望ましいバ
ルブニードルストローク特性が実質的に実現される。また,定電流調整を行うこ
とにより,特に損傷を与えない圧電アクチュエータの充電および放電方法が提供
される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 圧電アクチュエータによって起動可能なインジェクションバルブを作動させる
装置のブロック図である。
【図2】 図1の装置の動作を説明する圧電電圧/時間図である。
【図3】 圧電アクチュエータによって起動可能なインジェクションバルブを作動させる
別の装置のブロック図である。
【図4】 図3の装置の動作を説明する圧電電圧/時間図である。
【図5】 圧電アクチュエータによって起動可能なインジェクションバルブを作動させる
更に別の装置のブロック図である。
【図6】 図5の装置の動作を説明する圧電電圧/時間図である。
【図7】 圧電アクチュエータによって起動可能なインジェクションバルブを作動させる
更に別の装置のブロック図である。
【図8】 図7の装置の動作を説明する圧電電圧/時間図である。
【符号の説明】
1,10,15,18 装置 2,12,12’ 高圧電源 3〜6,13,14,13’,14’ 端子 7 切換制御装置 8 圧電アクチュエータ 9,9’ エンジンコントローラ 11 時間制御式切換制御装置 11a,11b 切換装置 16 定電流レギュレータ 17,17’ 電圧監視装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アレキサンダー ステファニ ドイツ連邦共和国 D−71336 ビッテン フェルト ラインテルシュトラッセ 60 (72)発明者 ギド ヴェント ドイツ連邦共和国 D−71570 オッペン ヴァイラー ドルンブルガーシュトラッセ 5 Fターム(参考) 3G066 AA01 AB02 BA31 BA61 CE27 CE29 3G301 HA01 LB01 LB04 LC05 LC10

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電アクチュエータ(8)によって起動可能であり,特に内
    部混合物を用いる火花点火エンジンのためのインジェクションバルブを作動させ
    る装置において, 前記圧電アクチュエータ(8)を所期の圧電電圧にそれぞれ充電および放電す
    る充電および放電手段を有し, 前記充電および放電手段が,異なる開弁設定に対応する複数の電圧レベルを供
    給する電圧源(2)と,前記複数の電圧レベル間の切り換えを行う切換手段(7
    )と,を有することを特徴とする装置。
  2. 【請求項2】 圧電アクチュエータ(8)によって起動可能であり,特に内
    部混合物を用いる火花点火エンジンのインジェクションバルブを作動させる装置
    において, 前記圧電アクチュエータ(8)を所期の圧電電圧にそれぞれ充電および放電す
    る充電および放電手段を有し, 前記充電および放電手段が,充電電圧レベルおよび放電電圧レベルを備えた電
    圧源(12)と,前記圧電アクチュエータ(8)に対して前記充電電圧レベルま
    たは前記放電電圧レベルを選択的に時間制御下で印加して,前記所期の圧電電圧
    をそれぞれ設定する時間制御式切換手段(11,11a,11b)と,を有する
    ことを特徴とする装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において, 前記充電電圧レベルが最大所期圧電電圧よりも高いこと,および,前記放電電
    圧レベルが最小所期圧電電圧よりも低いこと,の双方またはいずれか一方を特徴
    とする装置。
  4. 【請求項4】 請求項2または3において, 前記時間制御式切換手段が,前記圧電アクチュエータ(8)の第1端子を前記
    電圧源(12’)の2つの異なる電圧出力(13’,14’)の第1または第2
    のいずれかに接続し,前記圧電アクチュエータの他方の端子を前記電圧源の他方
    の電圧出力に接続する完全ブリッジ型切換機構(11a,11b)を有する,こ
    とを特徴とする装置。
  5. 【請求項5】 請求項3または4において, 前記充電および放電手段が,一定の充電電流強度および一定の放電電流強度の
    双方またはいずれか一方を設定する電流制御手段(16)を有し,該一定の電流
    強度が,最大所期圧電電圧値における制御されていない最大充電電流強度に等し
    くなるように選択されることを特徴とする装置。
  6. 【請求項6】 請求項2から5のいずれか1項において, 前記充電および放電手段は,前記圧電アクチュエータ(8)に印加される電圧
    および前記圧電アクチュエータ(8)のゼロ位置の双方またはいずれか一方を監
    視する監視手段(17)と,前記時間制御式切換手段の制御時間を前記監視手段
    の監視情報に応じて定める時間設定手段と,を有することを特徴とする装置。
JP2000596267A 1999-01-29 1999-11-23 圧電素子インジェクションバルブを制御する装置 Pending JP2002535559A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19903555.5 1999-01-29
DE19903555A DE19903555C2 (de) 1999-01-29 1999-01-29 Vorrichtung zur Steuerung eines Piezoelement-Einspritzventils
PCT/EP1999/009014 WO2000045046A1 (de) 1999-01-29 1999-11-23 Vorrichtung zur steuerung eines piezoelement-einspritzventils

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008262125A Division JP2009013995A (ja) 1999-01-29 2008-10-08 圧電素子インジェクションバルブを制御する装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002535559A true JP2002535559A (ja) 2002-10-22

Family

ID=7895798

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000596267A Pending JP2002535559A (ja) 1999-01-29 1999-11-23 圧電素子インジェクションバルブを制御する装置
JP2008262125A Pending JP2009013995A (ja) 1999-01-29 2008-10-08 圧電素子インジェクションバルブを制御する装置

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008262125A Pending JP2009013995A (ja) 1999-01-29 2008-10-08 圧電素子インジェクションバルブを制御する装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6486587B2 (ja)
EP (1) EP1147307B1 (ja)
JP (2) JP2002535559A (ja)
DE (1) DE19903555C2 (ja)
WO (1) WO2000045046A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004514082A (ja) * 2000-09-04 2004-05-13 シーメンス ヴイディオー オートモーティヴ 内燃機関内への噴射燃料量を制御するための方法
JP2007315390A (ja) * 2006-05-23 2007-12-06 Delphi Technologies Inc 燃料インジェクタ制御に関する改善
JP2010522839A (ja) * 2007-03-26 2010-07-08 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 圧電素子の駆動制御回路および駆動制御方法
JP2019044646A (ja) * 2017-08-31 2019-03-22 本田技研工業株式会社 燃料噴射弁駆動回路

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10150414B4 (de) * 2000-10-12 2009-11-12 Nippon Soken, Inc., Nishio-shi Kraftstoffeinspritzsystem
DE10129375B4 (de) * 2001-06-20 2005-10-06 Mtu Friedrichshafen Gmbh Injektor mit Piezo-Aktuator
DE10143502C1 (de) * 2001-09-05 2003-03-06 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern piezobetriebener Kraftstoff-Einspritzventile
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
DE10155391A1 (de) * 2001-11-10 2003-05-22 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elementes
DE10163894A1 (de) 2001-12-22 2003-07-03 Daimler Chrysler Ag Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
JP4023665B2 (ja) * 2002-02-01 2007-12-19 株式会社日本自動車部品総合研究所 ピエゾアクチュエータ制御装置、ピエゾアクチュエータ制御方法および燃料噴射制御システム
DE10228063A1 (de) * 2002-06-17 2004-01-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE10321999A1 (de) * 2002-07-31 2004-02-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Aktors
DE10244092A1 (de) * 2002-09-23 2004-04-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung wenigstens zweier Piezoaktoren
DE10248214A1 (de) * 2002-10-16 2004-05-13 Siemens Ag Schaltung mit mindestens einem Piezoaktor
EP1429445B1 (de) * 2002-12-09 2009-08-12 Continental Automotive GmbH Verfahren und Anordnung zum Ansteuern eines piezoelektrischen Aktors
EP1570164B1 (de) * 2002-12-09 2006-07-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und anordnung zum ansteuern eines piezoelektrischen aktors
KR100625071B1 (ko) * 2002-12-19 2006-09-20 가부시키가이샤 후지킨 유체통로의 폐쇄방법과 이것에 이용하는 워터 해머리스 폐쇄장치
DE10336606B4 (de) * 2003-08-08 2007-01-25 Siemens Ag Stellverfahren und Stellvorrichtung für einen Aktor
DE10346693A1 (de) * 2003-10-08 2005-05-04 Conti Temic Microelectronic Steuerschaltung und Steuerverfahren für ein Piezoventil
JP4406292B2 (ja) * 2004-01-20 2010-01-27 株式会社フジキン 流体通路のウォータハンマーレス開放方法及びこれを用いたウォータハンマーレス開放装置
US6978770B2 (en) * 2004-05-12 2005-12-27 Cummins Inc. Piezoelectric fuel injection system with rate shape control and method of controlling same
DE102004040073B4 (de) * 2004-08-18 2008-04-30 Siemens Ag Verfahren und Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Piezoaktors
DE102004062385B4 (de) * 2004-12-23 2006-10-12 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern einer kapazitiven Last
DE102005033708B3 (de) * 2005-07-19 2007-02-08 Siemens Ag Vorrichtung zum Laden und Entladen wenigstens eines Piezoaktors für ein Einspritzventil einer Brennkraftmaschine
GB0616713D0 (en) * 2006-08-23 2006-10-04 Delphi Tech Inc Piezoelectric fuel injectors
DE102007014328A1 (de) * 2007-03-26 2008-10-02 Robert Bosch Gmbh Ansteuerung eines piezoelektrischen Elements zur Kraftstoffeinspritzung
DE102007026947B4 (de) * 2007-06-12 2009-06-10 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils
EP2037109B1 (en) * 2007-09-14 2010-06-16 Delphi Technologies Holding S.à.r.l. Injection control system
US7667371B2 (en) * 2007-09-17 2010-02-23 Motorola, Inc. Electronic device and circuit for providing tactile feedback
DE102008013590A1 (de) * 2008-03-11 2009-09-24 Epcos Ag Verfahren zum Betrieb eines Piezoelements
DE102008025208B4 (de) * 2008-05-27 2010-01-14 Continental Automotive Gmbh Schaltungsanordnung und Verfahren zum Laden einer kapazitiven Last
IT1393824B1 (it) * 2009-04-20 2012-05-11 Zobele Holding Spa Atomizzatore di liquidi con dispositivo di vibrazione piezoelettrico a circuito elettronico di controllo perfezionato e relativo metodo di azionamento.
DE102010015660B4 (de) 2010-04-20 2023-02-09 Austriamicrosystems Ag Verfahren zum Schalten einer elektrischen Last in einem Brückenzweig einer Brückenschaltung und Brückenschaltung
US8304960B2 (en) * 2009-10-29 2012-11-06 New Scale Technologies Methods for reducing power consumption of at least partially resonant actuator systems and systems thereof
DE102010021169B4 (de) * 2010-05-21 2012-03-08 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des tatsächlichen Einspritzbeginns eines Piezo-Kraftstoff-Einspritzventils
JP6181865B2 (ja) * 2014-05-13 2017-08-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 電子制御装置
US10008656B1 (en) * 2016-12-22 2018-06-26 Texas Instruments Incorporated Piezo actuator driver with slew rate protection
JP7382796B2 (ja) * 2019-11-05 2023-11-17 株式会社堀場エステック ピエゾバルブ、流体制御装置、及び、ピエゾバルブ診断方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3589345A (en) * 1969-07-16 1971-06-29 Physics Int Co Electromechanical control system
DE3009975C2 (de) * 1980-03-14 1983-01-27 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zur Impulsanregung eines piezoelektrischen Schall-Sendewandlers
US4384230A (en) * 1980-11-06 1983-05-17 United Technologies Corporation Digital piezoelectric actuator
US4529164A (en) * 1982-03-05 1985-07-16 Nippon Soken, Inc. Piezo-type valve
JPS60237869A (ja) * 1984-05-11 1985-11-26 Nippon Soken Inc 圧電素子駆動装置
US4784102A (en) * 1984-12-25 1988-11-15 Nippon Soken, Inc. Fuel injector and fuel injection system
US4732129A (en) * 1985-04-15 1988-03-22 Nippon Soken, Inc. Control apparatus for electroexpansive actuator enabling variation of stroke
JPS6372381A (ja) * 1986-09-17 1988-04-02 株式会社日本自動車部品総合研究所 容量性負荷の駆動方法
JP2754610B2 (ja) * 1988-11-09 1998-05-20 株式会社デンソー 圧電アクチュエータ駆動装置
CA2063382A1 (en) * 1990-05-08 1991-11-09 Michael R. Verheyen Apparatus for driving a piezoelectric actuator
JP2969805B2 (ja) * 1990-06-08 1999-11-02 トヨタ自動車株式会社 圧電素子の駆動装置
DE19548526A1 (de) * 1995-12-22 1997-07-03 Daimler Benz Ag Einspritzventil
JP3740733B2 (ja) * 1996-02-13 2006-02-01 いすゞ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射装置
DE19642653C5 (de) * 1996-10-16 2008-02-21 Daimler Ag Verfahren zur Bildung eines zündfähigen Kraftstoff/Luft-Gemisches
DE19714610A1 (de) * 1997-04-09 1998-10-15 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elements
DE19733560B4 (de) * 1997-08-02 2007-04-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elements
DE19814594A1 (de) * 1998-04-01 1999-10-07 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elements
US6253736B1 (en) * 1999-08-10 2001-07-03 Cummins Engine Company, Inc. Fuel injector nozzle assembly with feedback control
EP1138912A1 (en) * 2000-04-01 2001-10-04 Robert Bosch GmbH Online optimization of injection systems having piezoelectric elements
EP1167745A1 (de) * 2000-07-01 2002-01-02 Robert Bosch GmbH Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils sowie Kraftstoffeinspritzsystem
DE10032022B4 (de) * 2000-07-01 2009-12-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Ansteuerspannung für ein Einspritzentil mit einem piezoelektrischen Aktor
DE10034498A1 (de) * 2000-07-15 2002-01-24 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Ansteuern eines piezoelektrischen Aktors eines Einspritzventils für einen Verbrennungsmotor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004514082A (ja) * 2000-09-04 2004-05-13 シーメンス ヴイディオー オートモーティヴ 内燃機関内への噴射燃料量を制御するための方法
JP2007315390A (ja) * 2006-05-23 2007-12-06 Delphi Technologies Inc 燃料インジェクタ制御に関する改善
JP4550862B2 (ja) * 2006-05-23 2010-09-22 デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド 燃料インジェクタ制御に関する改善
JP2010522839A (ja) * 2007-03-26 2010-07-08 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 圧電素子の駆動制御回路および駆動制御方法
JP2019044646A (ja) * 2017-08-31 2019-03-22 本田技研工業株式会社 燃料噴射弁駆動回路

Also Published As

Publication number Publication date
EP1147307A1 (de) 2001-10-24
EP1147307B1 (de) 2003-09-17
DE19903555C2 (de) 2001-05-31
JP2009013995A (ja) 2009-01-22
WO2000045046A1 (de) 2000-08-03
US6486587B2 (en) 2002-11-26
DE19903555A1 (de) 2000-08-10
US20020011762A1 (en) 2002-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002535559A (ja) 圧電素子インジェクションバルブを制御する装置
JP4325710B2 (ja) 昇圧電源装置
JP2010255444A (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置及び方法
JP7107057B2 (ja) 噴射制御装置
JPH11354853A (ja) 圧電エレメントの充電および放電方法および装置
CN101482065A (zh) 内燃机的燃料喷射控制装置
US7825637B2 (en) Method and device for controlling a capacitive load
US9869288B2 (en) Ignition control system for internal combustion engine
RU2008144173A (ru) Устройство и способ управления ультразвуковым пьезоэлектрическим приводом
JP2008303841A (ja) 内燃機関及び内燃機関の制御装置
EP2144308A2 (en) Piezoelectric actuator drive device
JP5131035B2 (ja) 内燃機関の点火装置
JP3283529B2 (ja) 少なくとも1つの容量性アクチュエータを制御する方法および装置
JP2001053348A (ja) 複数の圧電素子を充電および放電するための装置
US20220275782A1 (en) Ignition coil control system and method
US6986339B2 (en) Method, computer program, memory medium and control and/or regulating unit for operating an internal combustion engine, as well as internal combustion engine, in particular for a motor vehicle
JP2013137028A (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置及び方法
JP6508077B2 (ja) 燃料噴射制御装置
JP6797000B2 (ja) 内燃機関の点火制御装置
JPH11329831A (ja) インダクタンスのスイッチング方法及び装置
JP2019082150A (ja) 燃料噴射弁の制御装置、及び燃料噴射弁の制御方法
JP3268244B2 (ja) 電磁弁駆動回路
KR20220124945A (ko) 점화 코일 제어 시스템 및 방법
JPH11141382A (ja) 電磁弁駆動回路
JP5886685B2 (ja) 内燃機関の燃料供給制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061017

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080715

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081008

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090310

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20090610

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20090617

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090929