JP2002544424A - 圧電アクチュエータを制御する方法および装置 - Google Patents
圧電アクチュエータを制御する方法および装置Info
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- F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
- F02M59/46—Valves
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、圧電アクチュエータを備える高圧噴射バルブのオーバーシュートおよび衝突が回避される方法および装置に関する。圧電アクチュエータを制御する回路装置を構成して、これがアクチュエータを最初に部分的変位（ＱＡｋｔｏｒ １）だけにわたって最大の傾斜（Ｉ１）で再充電し、休止の後、別の傾斜（Ｉ２）により再充電して最終的な変位（ＱＡｋｔｏｒ２）に到達する。ここでは残りの充電フェーズ（ＱＡｋｔｏｒ１Ｔｐ，ｄＱＡｋｔｏｒ／ｄｔ２，ＱＡｋｔｏｒ ２），（ＱＡｋｔｏｒ３Ｔｐ，ｄＱＡｋｔｏｒ／ｄｔ２，ＱＡｋｔｏｒ４）を選択して、アクチュエータ−バルブニードル−ハイドロリックからなる機械的システムに対して、最終値までの非周期的な経過が近似されるようにする。
Description
【０００１】 従来の技術 本発明は、圧電アクチュエータを制御する方法に関し、ここでこの圧電アクチ
ュエータは例えば、自動車の噴射システムの高圧噴射バルブに使用される。本発
明はまたこの方法を実施するための回路装置に関する。
ュエータは例えば、自動車の噴射システムの高圧噴射バルブに使用される。本発
明はまたこの方法を実施するための回路装置に関する。
【０００２】 このような方法はＤＥ１９７３３５６０Ａ１から公知である。
【０００３】 圧電アクチュエータは、自動車の噴射バルブ用のアクチュエータとして殊に有
利に使用可能である。それは圧電アクチュエータが、公知のように、それに印加
される電圧に依存して収縮または伸長するという特性を有するからである。この
ような利点は、殊にこのような噴射バルブが、例えば自動車における噴射バルブ
のように、高速または頻繁に運動を行わなければならない場合に顕著である。一
般に圧電素子は容量性負荷であり、これは充電状態ないしはそれに調整または印
加される電圧に相応して収縮および伸長する。
利に使用可能である。それは圧電アクチュエータが、公知のように、それに印加
される電圧に依存して収縮または伸長するという特性を有するからである。この
ような利点は、殊にこのような噴射バルブが、例えば自動車における噴射バルブ
のように、高速または頻繁に運動を行わなければならない場合に顕著である。一
般に圧電素子は容量性負荷であり、これは充電状態ないしはそれに調整または印
加される電圧に相応して収縮および伸長する。
【０００４】 圧電アクチュエータを備える燃料噴射バルブでは、殊に時間的に変化する充電
および放電速度が発生すると、多かれ少なかれ極めて顕著な過渡振動過程が発生
してしまう。
および放電速度が発生すると、多かれ少なかれ極めて顕著な過渡振動過程が発生
してしまう。
【０００５】 上記のＤＥ１９７３３５６０Ａ１に記載された圧電アクチュエータでは、その
充電電流回路に設けられたスイッチないしは放電電流回路に設けられたスイッチ
が、充電ないしは放電中に繰り返して操作され、これにより圧電アクチュエータ
素子は所定の中間の充電ないしは放電電流によって所定の電圧にされる。ここで
は各スイッチを繰り返して開閉することによって、クロック状の充電ないしは放
電が行われる。
充電電流回路に設けられたスイッチないしは放電電流回路に設けられたスイッチ
が、充電ないしは放電中に繰り返して操作され、これにより圧電アクチュエータ
素子は所定の中間の充電ないしは放電電流によって所定の電圧にされる。ここで
は各スイッチを繰り返して開閉することによって、クロック状の充電ないしは放
電が行われる。
【０００６】 自動車の燃料直接噴射用圧電アクチュエータを備える、最近開発された高圧噴
射バルブでは、短い噴射時間において、良好な再現性と、開弁時間についての噴
射量の線形性（以下ではＤＦＲと略記する）とが保証されるべきである。しかし
ながらここでの問題は、このような高圧噴射バルブの開弁時間が短くなればなる
ほど、弁が開く際のＤＦＲが、大きく加速されたバルブニードルのオーバーシュ
ートによって再び劣化してしまうことである。さらに衝突によって当接相手の摩
耗が高められてしまう。逆に高速の高圧噴射バルブが閉じる時、バルブニードル
は弁座で跳ね返ってしまう。これもＤＦＲを劣化させ、かつバルブニードルおよ
び弁座を不要に摩耗させてしまう。
射バルブでは、短い噴射時間において、良好な再現性と、開弁時間についての噴
射量の線形性（以下ではＤＦＲと略記する）とが保証されるべきである。しかし
ながらここでの問題は、このような高圧噴射バルブの開弁時間が短くなればなる
ほど、弁が開く際のＤＦＲが、大きく加速されたバルブニードルのオーバーシュ
ートによって再び劣化してしまうことである。さらに衝突によって当接相手の摩
耗が高められてしまう。逆に高速の高圧噴射バルブが閉じる時、バルブニードル
は弁座で跳ね返ってしまう。これもＤＦＲを劣化させ、かつバルブニードルおよ
び弁座を不要に摩耗させてしまう。
【０００７】 磁気的に駆動される高圧噴射バルブでは振動減衰、衝突回避および摩耗に対す
る保護は機械的な構成によって解決される。
る保護は機械的な構成によって解決される。
【０００８】 添付の図１には２つの時間線図の形態で、圧電アクチュエータを備えかつ公知
の高圧噴射バルブにおける時間的経過が示されている。
の高圧噴射バルブにおける時間的経過が示されている。
【０００９】 上側の時間線図に示されているのは、公知の圧電アクチュエータが、時点ｔ０ から、唯一の充電（変位）ＱＡｋｔｏｒ１により、この線図の傾斜に相応する電
流の強さＩ１で再充電されバルブが開くことである。ここではＱＡｋｔｏｒ１に
よる充電過程の終わりに強いオーバーシュートが発生する。これによって図１の
下側の部分にＡで示したように開状態においてバルブニードルの振動が発生して
しまう。所定の開弁時間の後、この圧電アクチュエータは高圧噴射バルブを閉じ
るために同じ充電（変位）ＱＡｋｔｏｒ１によりかつ負の傾斜で反対方向に再充
電される。弁は突然に閉じ、バルブニードルが弁座で跳ね返ってしまう（Ｂ）。
流の強さＩ１で再充電されバルブが開くことである。ここではＱＡｋｔｏｒ１に
よる充電過程の終わりに強いオーバーシュートが発生する。これによって図１の
下側の部分にＡで示したように開状態においてバルブニードルの振動が発生して
しまう。所定の開弁時間の後、この圧電アクチュエータは高圧噴射バルブを閉じ
るために同じ充電（変位）ＱＡｋｔｏｒ１によりかつ負の傾斜で反対方向に再充
電される。弁は突然に閉じ、バルブニードルが弁座で跳ね返ってしまう（Ｂ）。
【００１０】 本発明の課題と利点 本発明の課題は、例えば自動車の噴射システムの高圧噴射バルブに使用される
圧電アクチュエータを制御する方法および制御装置を提供することである。ここ
では振動減衰と、開弁時のオーバーシュートと、これらに起因するＤＦＲへの悪
影響と、摩耗とが回避され、さらに噴射バルブのソフトな閉じが達成されるべき
であり、これによって弁座でのバルブ部材の衝突と、ひいては同時に発生する摩
耗とが回避される。
圧電アクチュエータを制御する方法および制御装置を提供することである。ここ
では振動減衰と、開弁時のオーバーシュートと、これらに起因するＤＦＲへの悪
影響と、摩耗とが回避され、さらに噴射バルブのソフトな閉じが達成されるべき
であり、これによって弁座でのバルブ部材の衝突と、ひいては同時に発生する摩
耗とが回避される。
【００１１】 この課題は請求項１の特徴部分に記載された特徴的構成によって解決される。
【００１２】 本発明は、圧電アクチュエータが、時間に依存して力変位制御（Kraftwegeste
urung）できることを利用する。それはこのような圧電アクチュエータの変位お
よび力は、供給された電荷に伴って線形に増加するからである。
urung）できることを利用する。それはこのような圧電アクチュエータの変位お
よび力は、供給された電荷に伴って線形に増加するからである。
【００１３】 本発明ではアクチュエータは、バルブの開閉時に部分的変位だけわたって最大
の傾斜Ｉ１で再充電される。休止の後、別の変位と、第１の最大傾斜Ｉ１よりも
小さな別の傾斜Ｉ２とによって最終的な変位が達成される。
の傾斜Ｉ１で再充電される。休止の後、別の変位と、第１の最大傾斜Ｉ１よりも
小さな別の傾斜Ｉ２とによって最終的な変位が達成される。
【００１４】 残りの充電フェーズは選択されて、機械的なシステム、すなわちアクチュエー
タ−バルブニードル−ハイドロリックに対して最終値までの非周期的な経過が近
似されるようにする。
タ−バルブニードル−ハイドロリックに対して最終値までの非周期的な経過が近
似されるようにする。
【００１５】 この制御方法を実施するため、アクチュエータ出力段に対する制御回路を設計
して、部分的変位と、傾斜Ｉ１およびＩ２と、休止期間とが、このシステム、す
なわちアクチュエータ−バルブニードル−ハイドロリックの機械的振動特性に相
応して適用されかつ適合化され得るようにする。
して、部分的変位と、傾斜Ｉ１およびＩ２と、休止期間とが、このシステム、す
なわちアクチュエータ−バルブニードル−ハイドロリックの機械的振動特性に相
応して適用されかつ適合化され得るようにする。
【００１６】 上記の振動減衰電気制御部を使用することによってコストの高い機械的減衰手
段が回避される。
段が回避される。
【００１７】 別の利点は、測定可能なシステムパラメタ（例えばコモンレール噴射システム
のレールにおける圧力）が変化した際に、振動減衰の特性値が動作中に適合化さ
れ得ることである。これは、出力段の制御回路により、バルブの開閉のために圧
電アクチュエータに供給される電流量と、その持続時間とを動作中に変更するこ
とによって行われる。
のレールにおける圧力）が変化した際に、振動減衰の特性値が動作中に適合化さ
れ得ることである。これは、出力段の制御回路により、バルブの開閉のために圧
電アクチュエータに供給される電流量と、その持続時間とを動作中に変更するこ
とによって行われる。
【００１８】 以下では図面に基づき、本発明の制御方法の有利な実施例を、圧電アクチュエ
ータを備えた高圧噴射バルブの例で説明する。しかしながらここで注意しておき
たいのは、本発明の制御方法は、高圧噴射バルブに使用される圧電アクチュエー
タの制御にだけ使用されるのではなく、一般に圧電アクチュエータの高速かつ確
実なスイッチングに適用できることである。
ータを備えた高圧噴射バルブの例で説明する。しかしながらここで注意しておき
たいのは、本発明の制御方法は、高圧噴射バルブに使用される圧電アクチュエー
タの制御にだけ使用されるのではなく、一般に圧電アクチュエータの高速かつ確
実なスイッチングに適用できることである。
【００１９】 図面 図１は、２つの時間線図の形態で、すでに説明した高圧噴射バルブの開閉時に
おける時間経過と、この際に圧電アクチュエータに発生する変位とを示しており
、ここでこの開閉はオーバーシュートおよび弁座での衝突を有しており、 図２は、同様に２つの時間線図の形態で、本発明の方法により、例えば高圧噴
射バルブに使用される圧電アクチュエータの制御において達成された特性と、こ
れに依存する、オーバーシュートおよび衝突のないバルブ変位とを示しており、 図３は、本発明の方法を実行するために実現された回路装置、すなわちアクチ
ュエータ出力段を有する制御回路を示しており、 図４は、圧電アクチュエータを流れる実際電流を、図２の上側の部分で示した
時間線図に関連して示している。
おける時間経過と、この際に圧電アクチュエータに発生する変位とを示しており
、ここでこの開閉はオーバーシュートおよび弁座での衝突を有しており、 図２は、同様に２つの時間線図の形態で、本発明の方法により、例えば高圧噴
射バルブに使用される圧電アクチュエータの制御において達成された特性と、こ
れに依存する、オーバーシュートおよび衝突のないバルブ変位とを示しており、 図３は、本発明の方法を実行するために実現された回路装置、すなわちアクチ
ュエータ出力段を有する制御回路を示しており、 図４は、圧電アクチュエータを流れる実際電流を、図２の上側の部分で示した
時間線図に関連して示している。
【００２０】 実施例 図２の上半分には時間線図の形態で、本発明の方法に相応する機能が、例えば
、自動車の噴射システムにおける高圧噴射バルブに使用される圧電アクチュエー
タを制御する際に示されている。
、自動車の噴射システムにおける高圧噴射バルブに使用される圧電アクチュエー
タを制御する際に示されている。
【００２１】 時点ｔ０にはじまり、（図示しない）アクチュエータは部分的変位ＱＡｋｔｏ ｒ１ だけにわたって最大傾斜Ｉ１＝ｄＱＡｋｔｏｒ／ｄｔ１で再充電される。こ
れによればこのアクチュエータの変位および力は、供給される電荷ＱＡｋｔｏｒ １ に相応する。持続時間ＴＰの休止の後、バルブを最終的に開くため、別の部分
的変位が、比較的小さな再充電傾斜Ｉ２＝ｄＱＡｋｔｏｒ／ｄｔ２で生じ、これ
はバルブが開く際の最終的な変位ＱＡｋｔｏｒ２に到達するまで行われる。
れによればこのアクチュエータの変位および力は、供給される電荷ＱＡｋｔｏｒ １ に相応する。持続時間ＴＰの休止の後、バルブを最終的に開くため、別の部分
的変位が、比較的小さな再充電傾斜Ｉ２＝ｄＱＡｋｔｏｒ／ｄｔ２で生じ、これ
はバルブが開く際の最終的な変位ＱＡｋｔｏｒ２に到達するまで行われる。
【００２２】 所定の時間の後、すなわち時点ｔ１にバルブを閉じるための再充電が新たに開
始され、ここでこれはまず変位ＱＡｋｔｏｒ３により、この電流の強さに相応す
る傾斜Ｉ１で行われる。つぎに持続時間Ｔｐの休止が続き、この休止Ｔｐの終了
時点ｔ２からは、ＱＡｋｔｏｒ４および比較的小さな傾斜Ｉ２による残りの再充
電が開始され、これはバルブが閉じるまで行われる。
始され、ここでこれはまず変位ＱＡｋｔｏｒ３により、この電流の強さに相応す
る傾斜Ｉ１で行われる。つぎに持続時間Ｔｐの休止が続き、この休止Ｔｐの終了
時点ｔ２からは、ＱＡｋｔｏｒ４および比較的小さな傾斜Ｉ２による残りの再充
電が開始され、これはバルブが閉じるまで行われる。
【００２３】 残りの充電フェーズ（ＱＡｋｔｏｒ１Ｔｐ，ｄＱＡｋｔｏｒ／ｄｔ２，ＱＡｋ ｔｏｒ２ ），（ＱＡｋｔｏｒ３Ｔｐ，ｄＱＡｋｔｏｒ／ｄｔ２，ＱＡｋｔｏｒ４ ）は、これによれば選択されて、この機械的なシステム、すなわちアクチュエー
タ−バルブニードル−ハイドロリックに対して、最終値までの非周期的な経過が
近似されるようにする。これは図２の下側の部分に示した時間線図において、得
られたバルブニードル変位に対して示されている。
タ−バルブニードル−ハイドロリックに対して、最終値までの非周期的な経過が
近似されるようにする。これは図２の下側の部分に示した時間線図において、得
られたバルブニードル変位に対して示されている。
【００２４】 この方法を実施するため、本発明では、図３にブロック回路図として示した回
路装置、すなわちアクチュエータ出力段に対する制御回路が設計されており、こ
れによって変位ＱＡｋｔｏｒ１およびＱＡｋｔｏｒ２と、傾斜に相応する電流の
強さＩ１＝ｄＱＡｋｔｏｒ／ｄｔ１およびＩ２＝ｄＱＡｋｔｏｒ／ｄｔ２と、休
止期間Ｔｐとが、システム、すなわちアクチュエータ−バルブニードル−ハイド
ロリックシステムの機械的な振動特性に相応して適用かつ適合化される。
路装置、すなわちアクチュエータ出力段に対する制御回路が設計されており、こ
れによって変位ＱＡｋｔｏｒ１およびＱＡｋｔｏｒ２と、傾斜に相応する電流の
強さＩ１＝ｄＱＡｋｔｏｒ／ｄｔ１およびＩ２＝ｄＱＡｋｔｏｒ／ｄｔ２と、休
止期間Ｔｐとが、システム、すなわちアクチュエータ−バルブニードル−ハイド
ロリックシステムの機械的な振動特性に相応して適用かつ適合化される。
【００２５】 圧電アクチュエータに直列に配置された測定抵抗Ｒｍｅｓｓにて測定される実
際電流および電圧測定分圧器で降下する実際電圧は、それぞれ２点制御器におい
て、マイクロコンピュータμＣによって求めた目標値と比較され、これによって
得られた差分信号は出力段ロジックに供給される。この出力段ロジックは、本発
明の充電時間を決定し、相応の信号を出力段のドライバ部材に供給する。
際電流および電圧測定分圧器で降下する実際電圧は、それぞれ２点制御器におい
て、マイクロコンピュータμＣによって求めた目標値と比較され、これによって
得られた差分信号は出力段ロジックに供給される。この出力段ロジックは、本発
明の充電時間を決定し、相応の信号を出力段のドライバ部材に供給する。
【００２６】 図４は、本発明の方法によって実現される、圧電アクチュエータを流れる実際
電流を、図２の上側の部分に示した、傾斜Ｉ１，Ｉ２についての目標電流を示す
時間線図と比較して示している。
電流を、図２の上側の部分に示した、傾斜Ｉ１，Ｉ２についての目標電流を示す
時間線図と比較して示している。
【図１】 高圧噴射バルブの開閉時における時間経過と、この際に圧電アクチュエータに
発生する変位とを示す２つの時間線図である。
発生する変位とを示す２つの時間線図である。
【図２】 本発明の方法により、例えば高圧噴射バルブに使用される圧電アクチュエータ
の制御において達成された特性と、これに依存する、オーバーシュートおよび衝
突のないバルブ変位とを示す２つの時間線図である。
の制御において達成された特性と、これに依存する、オーバーシュートおよび衝
突のないバルブ変位とを示す２つの時間線図である。
【図３】 本発明の方法を実行するために実現された回路装置、すなわちアクチュエータ
出力段を有する制御回路を示す図である。
出力段を有する制御回路を示す図である。
【図４】 圧電アクチュエータを流れる実際電流を、図２の上側の部分で示した時間線図
に関連して示す図である。
に関連して示す図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年４月１７日（２００１．４．１７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】 上記のＤＥ１９７３３５６０Ａ１に記載された圧電アクチュエータでは、その
充電電流回路に設けられたスイッチないしは放電電流回路に設けられたスイッチ
が、充電ないしは放電中に繰り返して操作され、これにより圧電アクチュエータ
素子は所定の中間の充電ないしは放電電流によって所定の電圧にされる。ここで
は各スイッチを繰り返して開閉することによって、クロック状の充電ないしは放
電が行われる。 ＥＰ０３７１４６９Ａ１から、バルブ部材を開閉する圧電アクチュエータを制
御する装置が公知であり、この装置は圧電アクチュエータを２つのフェーズで制
御する。第１フェーズではアクチュエータは第１電圧で制御される。この第１フ
ェーズは、バルブ部材が弁座に到達する少し前に終了する。これに続く第２フェ
ーズでは、この圧電アクチュエータに印加される電圧が上昇される。この結果、
バルブ部材の閉じる力も大きくなる。この手段によって、弁座におけるバルブ部
材の不所望の衝突を場合によっては阻止することもできるが、弁座およびバルブ
部材先端の摩耗も相応に大きくなってしまう。
充電電流回路に設けられたスイッチないしは放電電流回路に設けられたスイッチ
が、充電ないしは放電中に繰り返して操作され、これにより圧電アクチュエータ
素子は所定の中間の充電ないしは放電電流によって所定の電圧にされる。ここで
は各スイッチを繰り返して開閉することによって、クロック状の充電ないしは放
電が行われる。 ＥＰ０３７１４６９Ａ１から、バルブ部材を開閉する圧電アクチュエータを制
御する装置が公知であり、この装置は圧電アクチュエータを２つのフェーズで制
御する。第１フェーズではアクチュエータは第１電圧で制御される。この第１フ
ェーズは、バルブ部材が弁座に到達する少し前に終了する。これに続く第２フェ
ーズでは、この圧電アクチュエータに印加される電圧が上昇される。この結果、
バルブ部材の閉じる力も大きくなる。この手段によって、弁座におけるバルブ部
材の不所望の衝突を場合によっては阻止することもできるが、弁座およびバルブ
部材先端の摩耗も相応に大きくなってしまう。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】 本発明ではアクチュエータは、バルブの開閉時に部分的な変位だけわたって最
大の傾斜Ｉ１で再充電される。引き続きこの圧電アクチュエータでは、第１の最
大傾斜Ｉ１よりも小さな別の傾斜Ｉ２によって最終的な変位が達成される。
大の傾斜Ｉ１で再充電される。引き続きこの圧電アクチュエータでは、第１の最
大傾斜Ｉ１よりも小さな別の傾斜Ｉ２によって最終的な変位が達成される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｎ 2/00 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｐ (72)発明者 ノルベルト カイム ドイツ連邦共和国 レヒガウ トラミネル ヴェーク 10 Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC09 AD12 BA06 BA09 BA46 BA51 CC06U CC14 CD26 CE27 CE29 DA01 DC00 DC18 3G301 HA02 JA07 LB12 LC05 LC10 NA08 PG02Z
Claims (6)
- 【請求項１】 噴射バルブ、例えば自動車の噴射システムの高圧噴射ニード
ルバルブに使用される圧電アクチュエータを制御する方法であって、 該制御は、バルブを開閉する圧電アクチュエータを複数の時間インターバルに
て充電ないしは放電する制御部によって行われる形式の、圧電アクチュエータを
制御する方法において、 バルブの開閉時、圧電アクチュエータを最初は第１部分充電（ＱＡｋｔｏｒ１ ）により最大の傾斜（Ｉ１＝ｄＱＡｋｔｏｒ／ｄｔ１）で再充電し、 前記圧電アクチュエータを、後続する休止（Ｔｐ）後、同じ方向に第２部分充
電によって最終的な変位（ＱＡｋｔｏｒ２）まで充電し、ここで第２部分充電に
対する傾斜（Ｉ２＝ｄＱＡｋｔｏｒ／ｄｔ２）は、第１部分変位の最大傾斜（Ｉ １ ）よりも小さくすることができ、これによってバルブを開閉する際にオーバー
シュートが発生しないようにし、 残りの充電フェーズ（ＱＡｋｔｏｒ１Ｔｐ，ｄＱＡｋｔｏｒ／ｄｔ２，ＱＡｋ ｔｏｒ２ ），（ＱＡｋｔｏｒ３Ｔｐ，ｄＱＡｋｔｏｒ／ｄｔ２，ＱＡｋｔｏｒ４ ）を選択して、機械的なシステム（アクチュエータ、バルブ部材、ハイドロリッ
ク）に対して、最終値までの非周期的な経過が近似されるようにすることを特徴
とする、 圧電アクチュエータを制御する方法。 - 【請求項２】 前記の最大傾斜に相応する電流の強さ（Ｉ１）を選択して、
当接に関連する電流（Ｉ２）が達成されないようにする 請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 バルブを開閉するための前記休止期間（Ｔｐ）をそれぞれ個
別に選択する 請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記休止期間（Ｔｐ）は限界時にはゼロである 請求項１に記載の方法。
- 【請求項５】 アクチュエータ−バルブ部材−ハイドロリックシステムの機
械的振動特性を求め、当該求めたシステムパラメタに相応して、アクチュエータ
ストロークに対する大きさと傾斜とを適合化させる 請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 自動車の噴射システムの噴射バルブに対する圧電アクチュエ
ータの出力段に対する制御回路が設計されており、これにより、バルブの開閉の
ために圧電アクチュエータによって行われる部分変位（ＱＡｋｔｏｒ１，ＱＡｋ ｔｏｒ２ ，ＱＡｋｔｏｒ３，QＡｋｔｏｒ４）と、傾斜に相応する電流の強さ（
Ｉ１＝ｄＱＡｋｔｏｒ／ｄｔ１およびＩ２＝ｄＱＡｋｔｏｒ／ｄｔ２）と、休止
（Ｔｐ）とが、システム、すなわちアクチュエータ−バルブ部材−ハイドロリッ
クの機械的振動特性に相応して適用されかつ適合化されることを特徴とする 請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法を実施するための回路装置。
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007315388A (ja) * | 2006-05-23 | 2007-12-06 | Delphi Technologies Inc | 圧電アクチュエータを制御する方法 |
| JP2008051106A (ja) * | 2006-08-23 | 2008-03-06 | Delphi Technologies Inc | 圧電燃料インジェクタ |
| JP2009287558A (ja) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | Delphi Technologies Inc | 燃料噴射装置制御に関する改良 |
| JP2010513782A (ja) * | 2006-12-20 | 2010-04-30 | 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 | 噴射弁の駆動方法 |
| JP2010539379A (ja) * | 2007-09-20 | 2010-12-16 | ウエストポート・パワー・インコーポレイテッド | ストレイン型アクチュエータを備えた直接作動式弁及びその作動方法 |
| JP2011001963A (ja) * | 2006-05-23 | 2011-01-06 | Delphi Technologies Holding Sarl | 圧電アクチュエータを制御する方法 |
| JP2011528762A (ja) * | 2008-03-18 | 2011-11-24 | 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 | ピエゾアクチュエータによってスイッチングされるバルブのバウンド衝突を抑制する方法 |
| KR101832638B1 (ko) | 2013-11-28 | 2018-04-04 | 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 | 내연 엔진의 분사 시스템의 인젝터를 동작시키는 방법 |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10113670A1 (de) | 2001-03-21 | 2002-09-26 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Piezoaktors |
| DE10114421B4 (de) * | 2001-03-23 | 2009-04-09 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Verfahren zum Steuern eines kapazitiven Stellglieds und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens |
| DE10143502C1 (de) * | 2001-09-05 | 2003-03-06 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern piezobetriebener Kraftstoff-Einspritzventile |
| DE10149671A1 (de) * | 2001-10-09 | 2003-04-24 | Eppendorf Ag | Verfahren zum Steuern eines Piezoantriebes und Piezoantrieb zur Durchführung des Verfahrens |
| ATE293212T1 (de) * | 2001-11-09 | 2005-04-15 | Volkswagen Mechatronic Gmbh | Einspritzanlage für eine brennkraftmaschine und zugehöriges betriebsverfahren |
| DE10155390A1 (de) | 2001-11-10 | 2003-05-22 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elementes |
| DE10213875B4 (de) * | 2002-03-27 | 2006-12-28 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines Piezoaktors |
| WO2003083278A1 (de) * | 2002-03-28 | 2003-10-09 | Volkswagen Mechatronic Gmbh & Co. Kg | Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung des piezo-aktuators eines piezo-steuerventils einer pumpe-düse-einheit |
| EP1418328A3 (de) * | 2002-11-08 | 2008-12-24 | Continental Automotive GmbH | Vorrichtung und Verfahren zum Steuern des Aktors eines Ventils |
| DE10311269A1 (de) * | 2003-03-14 | 2004-09-23 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Verfahren zum Ansteuern eines piezoelektrischen Elements |
| 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 |
| DE10360702B4 (de) * | 2003-12-19 | 2007-03-08 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Verfahren zum Laden und Entladen eines piezoelektrischen Elements |
| DE10360019A1 (de) * | 2003-12-19 | 2005-07-14 | Volkswagen Mechatronic Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum Steuern eines Ventils und Verfahren zum Steuern einer Pumpe-Düse-Vorrichtung mit einem Ventil |
| DE102004009614B4 (de) * | 2004-02-27 | 2007-04-19 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines kapazitiven Stellglieds |
| DE102004015002A1 (de) * | 2004-03-26 | 2005-10-13 | Siemens Ag | Verfahren und Anordnung zum Betreiben eines kapazitiven Stellgliedes |
| DE102004040700B4 (de) * | 2004-08-23 | 2007-04-26 | Tallygenicom Computerdrucker Gmbh | Verfahren und Regelschaltung zum selektiven Ansteuern ausgewählter piezoelektrischer Aktoren aus einer Vielzahl von Düsen eines Düsenkopfes in Matrixdruckern |
| DE102004047961A1 (de) * | 2004-10-01 | 2006-05-18 | Siemens Ag | Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern eines Piezoaktors |
| DE102004058971B4 (de) * | 2004-12-08 | 2006-12-28 | Volkswagen Mechatronic Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum Steuern eines piezoelektrischen Aktors und Steuereinheit zum Steuern eines piezoelektrischen Aktors |
| DE102004062073B4 (de) | 2004-12-23 | 2015-08-13 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Kompensation von Prelleffekten in einem piezogesteuerten Einspritzsystem einer Verbrennungskraftmaschine |
| DE102005010435A1 (de) * | 2005-03-08 | 2006-09-14 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Strom- und Ladungsregelung eines piezoelektrischen Kraftstoff-Injektors |
| DE502005003576D1 (de) | 2005-09-06 | 2008-05-15 | Vdo Automotive Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Piezoaktors |
| DE102005046933B4 (de) * | 2005-09-30 | 2015-10-15 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren zum Ansteuern eines piezobetätigten Einspritzventils |
| DE602006004668D1 (de) * | 2005-10-06 | 2009-02-26 | Delphi Tech Inc | Verfahren zur Steuerung eines Einspritzventils |
| DE102007014328A1 (de) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Robert Bosch Gmbh | Ansteuerung eines piezoelektrischen Elements zur Kraftstoffeinspritzung |
| DE102008028697A1 (de) * | 2007-07-10 | 2009-01-22 | Schaeffler Kg | Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Schaltventils |
| DE102007033469B4 (de) | 2007-07-18 | 2017-06-14 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Formung eines elektrischen Steuersignals für einen Einspritzimpuls |
| DE102008044741B4 (de) | 2008-08-28 | 2010-10-14 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren und Steuergerät zum Steuern eines Injektors |
| DE102010014208A1 (de) * | 2010-04-08 | 2011-10-13 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils |
| DE102010040283B3 (de) * | 2010-09-06 | 2011-12-22 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren zur Regelung der Einspritzmenge eines Piezoinjektors eines Kraftstoffeinspritzsystems |
| DE102010040306B4 (de) * | 2010-09-07 | 2020-06-25 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren zur Ansteuerung eines Piezoinjektors eines Kraftstoffeinspritzsystems |
| DE102010063667B4 (de) * | 2010-12-21 | 2018-11-22 | Continental Automotive Gmbh | Geräuschreduzierendes Ansteuerverfahren für einen Piezoaktor in einem Injektor |
| DE102011078159A1 (de) * | 2011-06-28 | 2013-01-03 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffeinspritzventil |
| FR3002592B1 (fr) * | 2013-02-26 | 2016-09-16 | Continental Automotive France | Procede de pilotage d'un injecteur piezoelectrique de carburant d'un moteur a combustion interne de vehicule, comportant une etape de polarisation de l'actionneur piezoelectrique |
| JP6090593B2 (ja) * | 2014-06-24 | 2017-03-08 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の燃料噴射システム |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6253183A (ja) * | 1985-09-02 | 1987-03-07 | Nippon Soken Inc | 圧電アクチユエ−タ制御装置および圧電アクチユエ−タ制御装置をそなえたデイ−ゼル機関用燃料噴射制御装置 |
| US4726389A (en) * | 1986-12-11 | 1988-02-23 | Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of controlling injector valve |
| US5057734A (en) * | 1988-11-30 | 1991-10-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Apparatus for driving piezoelectric element for closing and opening valve member |
| DE19636088C2 (de) * | 1996-09-05 | 2003-02-06 | Avl Verbrennungskraft Messtech | Verfahren zur Steuerung der direkten Einspritzung von Kraftstoff |
| DE19714608A1 (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 |
-
1999
- 1999-05-08 DE DE19921456A patent/DE19921456A1/de not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-04-29 DE DE50003196T patent/DE50003196D1/de not_active Revoked
- 2000-04-29 WO PCT/DE2000/001360 patent/WO2000068558A1/de not_active Application Discontinuation
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- 2000-04-29 CN CN00806976A patent/CN1117214C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007315388A (ja) * | 2006-05-23 | 2007-12-06 | Delphi Technologies Inc | 圧電アクチュエータを制御する方法 |
| US7856964B2 (en) | 2006-05-23 | 2010-12-28 | Delphi Technologies Holding S.Arl | Method of controlling a piezoelectric actuator |
| JP2011001963A (ja) * | 2006-05-23 | 2011-01-06 | Delphi Technologies Holding Sarl | 圧電アクチュエータを制御する方法 |
| JP4644223B2 (ja) * | 2006-05-23 | 2011-03-02 | デルファイ・テクノロジーズ・ホールディング・エス．アー．エール．エル． | 圧電アクチュエータを制御する方法 |
| JP2008051106A (ja) * | 2006-08-23 | 2008-03-06 | Delphi Technologies Inc | 圧電燃料インジェクタ |
| JP2010513782A (ja) * | 2006-12-20 | 2010-04-30 | 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 | 噴射弁の駆動方法 |
| JP2010539379A (ja) * | 2007-09-20 | 2010-12-16 | ウエストポート・パワー・インコーポレイテッド | ストレイン型アクチュエータを備えた直接作動式弁及びその作動方法 |
| JP2011528762A (ja) * | 2008-03-18 | 2011-11-24 | 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 | ピエゾアクチュエータによってスイッチングされるバルブのバウンド衝突を抑制する方法 |
| US8578896B2 (en) | 2008-03-18 | 2013-11-12 | Robert Bosch Gmbh | Method for bounce suppression of a valve switched by a piezo actuator |
| JP2009287558A (ja) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | Delphi Technologies Inc | 燃料噴射装置制御に関する改良 |
| JP2012087806A (ja) * | 2008-05-27 | 2012-05-10 | Delphi Technologies Holding Sarl | 燃料噴射装置制御に関する改良 |
| KR101832638B1 (ko) | 2013-11-28 | 2018-04-04 | 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 | 내연 엔진의 분사 시스템의 인젝터를 동작시키는 방법 |
Also Published As
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