JP2003065178A - 弁部材の位置を検出および制御する方法ならびに該方法を実施するための装置 - Google Patents

弁部材の位置を検出および制御する方法ならびに該方法を実施するための装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 噴射弁の弁体５４の位置を検出および制御す
る方法および装置を提供する。 【解決手段】 弁体５４は弁体５３内で各ストッパ４
１，４２間を移動可能であり、弁部材５４の運動設定は
弁部材５４の現在位置から求められる。弁部材５４の現
在位置および吸引／解離運動はセンサ素子５９によって
捕捉されて制御装置５７へ伝達される。弁部材５４を操
作するアクチュエータ部材２，５５がこの制御装置５７
によって制御され、弁部材５４が速度と摩耗について最
適化されて動かされるようにする。アクチュエータ部材
２，５５の吸引電流４６の経過には投入／遮断フェーズ
４７，４８が含まれており、それらの期間と時点は弁体
５３内におけるセンサ素子５９の信号に依存する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、噴射弁の弁部材が
弁体内でストッパ間において移動可能であり、該弁部材
の運動設定を目下捕捉された弁部材の位置から求める、
噴射弁の弁部材の位置を検出および制御する方法、なら
びに該方法を実施するための装置に関する。
【０００２】現在の燃料噴射装置に用いられている燃料
噴射器においては、内燃機関の燃焼室内の燃料状況に応
じて短期間で相前後する噴射を実現できるようにする目
的で、弁部材の高速なスイッチング時間を得ようとして
いる（噴射経過成形）。燃料噴射器における高速なスイ
ッチング時間に対する要求のほか弁部材の位置検出や位
置調整も重要であり、その目的は燃料調量の測定精度や
測定精度領域を個々の噴射フェーズに整合させるためで
ある。アメリカ合衆国やヨーロッパでは内燃機関放出物
に対する放出物規定が絶えず厳しくなっていることか
ら、そこに組み込まれる燃料供給システムに対する要求
が高くなる。
【０００３】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許 41 10 254 には
電磁弁用の制御回路が開示されている。この場合、液圧
システムにおける電磁弁により流体量の運動が中断され
る。ＡＢＳやＡＳＲの制御プロセスなどの場合のように
この過程が非常に急速に行われると、液柱の急激な停止
により妨害を及ぼすノイズが引き起こされる。ノイズ発
生の対策のために、アーマチュアが新たな切替位置に達
する少し前に弁の制御電圧を少なくとも１回、短期間遮
断することができ、この場合、１回の遮断のほか基本的
には複数回の遮断も可能である。
【０００４】EP 0 641 481 A1 も電磁弁用制御回路に関
する。この解決策によれば以下ような電磁弁の制御が提
案されている。すなわち所定の第１の制御電流値に達し
た後、電磁弁はその閉鎖位置から貫流位置へずらされ、
さらに所定の第２の制御電流値に達した後、電磁弁はそ
の貫流位置から閉鎖位置へずらされ、その際に付加的に
制御電流の制御が行われる。弁を貫流位置へ制御しなお
す場合、制御電流はまずはじめ制御期間に対し短い期
間、第１の制御電流値よりも低くなるよう制御され、そ
の後、第１の制御電流値と第２の制御電流値との間の領
域になるよう制御される。制御電流値はやはり短期間、
値０をとることができる。このような措置によりたとえ
ばＡＢＳ／ＡＳＲシステムのような液圧システムに使用
する場合、そこに設けられている液圧弁切替時にノイズ
が抑圧される。
【０００５】EP 0 641 481 B1 により知られている解決
策の欠点は、弁の精確な位置を知ることなく電流の捕捉
が行われる点にある。しかも電流は時間に依存して調整
される。この公知の解決策によれば弁に対する昇圧電圧
の自己形成は行われない。しかも可動コンポーネントの
老化の結果として燃料噴射器の耐用年数内でたとえば増
え続ける許容偏差は考慮されず、その結果、弁特性の変
動をまったくあるいはほとんど補償できなくなる。
【０００６】たとえばＡＢＳシステムまたはＡＳＲシス
テムなどのような車載システムにおいて電磁弁が使用さ
れるほか、燃料噴射器を備えた燃料噴射システムによっ
ても電磁弁が用いられる。DE-OS 195 39 071 から、内
燃機関における燃料調量制御用の電磁弁などのような少
なくと１つの電磁負荷を制御する装置が公知である。こ
の装置は、給電電圧源の第１の端子と少なくとも１つの
負荷における第１の端子との間に配置された第１のスイ
ッチング手段を有している。この装置はさらに、対応す
る負荷の第２の端子と給電電圧源の第２の端子との間に
配置された第２のスイッチング手段を有している。さら
にこの場合、吸引電流値から保持電流値への移行時に自
由になるエネルギーを蓄積手段に蓄積できるようスイッ
チング手段を制御する装置が設けられている。この解決
策によれば蓄積手段は有利にはコンデンサとして構成さ
れる。
【０００７】DE-OS 44 13 240 から同様の解決策が知ら
れており、それによれば電磁負荷の遮断時に自由になる
エネルギーがコンデンサに充電しなおされる。
【０００８】DE-OS 31 33 703 (US-A 4 467 634) は内
燃機関の制御方法および制御装置に係わるものであり、
これによれば少なくとも１つの固体中伝播音響センサが
使用される。固体中音響伝播センサの出力信号は２つの
フィルタエレメントへ供給され、この場合、一方のフィ
ルタの出力は有効信号として用いられ、他方のフィルタ
の出力は妨害信号を識別するために用いられる。この装
置によれば、内燃機関において不十分な燃焼を示唆する
ノッキングノイズが発生したか否かを検出することがで
きる。この場合、たとえば噴射開始、噴射終了、吐出開
始、吐出終了ならびに燃焼開始などような動作パラメー
タを求めることに関して、いかなるデータも得られな
い。
【０００９】DE-OS 195 36 110 は内燃機関の制御方法
および制御装置に係わるものであり、これにより開示さ
れている方法によれば、殊にダイレクト噴射型ディーゼ
ル内燃機関に使用される方法によれば、少なくとも１つ
の固体中伝播音響センサまたはノックセンサが少なくと
も第１および第２のフィルタ手段とともに用いられ、そ
の際、両方のフィルタ手段はそれぞれ異なる伝送特性を
有している。これらのフィルタ手段へ固体中伝播音響セ
ンサの出力信号を導くことができる。フィルタ手段の出
力信号に基づき、内燃機関における燃焼および／または
噴射を特徴づける少なくとも２つの量を求めることがで
きる。これらの量は、第１のフィルタ手段の出力信号に
ついては噴射開始と噴射終了に関する情報を導出するこ
とのできる信号であり、他方、第２のフィルタ手段の出
力信号からはダイレクト噴射型内燃機関の燃焼室におけ
る燃焼開始を表す信号を導出することができる。
【００１０】これら従来技術から公知の上述の方法に付
随する欠点とは、弁の動きについての本来の経過に対す
るフィードバック応答を伴わずに補正を重ねた単純な制
御が行われることである。製造に起因する偏差や耐用年
数内で生じる老化によって、このような作用が燃料調量
に影響を及ぼすようになる。たとえば温度や車載電源電
圧とは無関係に上昇時間および下降時間を短くするこ
と、最大噴射量と最小噴射量との割合に関して調量範囲
を拡げること、摩耗や腐食を抑えるために弁運動を所期
のように経過させることなどの要求は、フィードバック
応答を行うことのできないコンセプトによってはもはや
実現できない。燃料噴射器のところできわめて望ましく
ない状況たとえば遮断時に発生する激しい衝撃や、不明
確な後続状態を伴う吸引は、既述の方法によっても捉え
ることができない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は上述の従来技術の欠点を解消した弁部材位置を検出
および制御する方法ならびに装置を提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、弁部材の現在位置と吸引／解離運動をセンサ素子に
より捕捉して制御装置へ伝達するステップと、弁部材を
操作するアクチュエータ部材を該制御装置により制御し
て、弁部材を速度と摩耗について最適化して動かすステ
ップが設けられており、前記アクチュエータ部材の吸引
電流経過特性にオンフェーズ／オフフェーズを含ませ、
各フェーズの持続時間および時点を前記センサ素子の信
号に依存させることにより解決される。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明による解決手段によって達
成可能な利点はたとえば、噴射器本体におけるノズルニ
ードルの動きの評価が可能になることであり、その際、
様々な構成のセンサが噴射弁の領域で使用される。そし
てそれらのセンサには制御可能な評価電子装置が後置接
続されている。さらに電圧ポンプ回路が弁に組み込まれ
ており、これによれば高速なスイッチング時間を達成す
るため、付加的に必要とされる吸引エネルギーを従来技
術により知られている解決策とは異なりじかに供給する
ことができる。
【００１４】噴射弁に収容されたセンサにより噴射弁の
現在位置をただちに捉えることができ、その情報を高速
リアルタイムコンピュータへあるいは択一的にそのまま
制御装置へ伝達することができる。これによって対応す
る制御信号が生成され、それが調節部材へ供給され、そ
れによりその調節部材の当接位置を速度および機械的な
負荷に関して最適化して動かすことができるようにな
る。
【００１５】加速度センサ、位置センサあるいはノック
センサの組み込みによって弁位置を求めることができる
ようになる。最終位置を求めるためにケーシング領域に
加速度センサまたはノックセンサを組み込んだ場合、上
記のセンサによって弁部材がその当接位置をとる少し手
前で吸引電流を短期間遮断することができ、その結果、
弁体の「バウンス」ひいては不明確な弁体状態の発生す
るおそれがなくなる。このような介入制御の期間ならび
に時点は事前のセンサ信号に依存する。当接より少し手
前で吸引電流を短期間投入することができ、そのことに
よっても弁体のバウンスならびに不確かな状態が抑圧さ
れる。このような介入制御において吸引電流の短期間の
投入の時点や期間も、弁体の位置において事前に求めら
れたセンサ信号に依存する。当接信号は高周波であるた
め、制御信号にそのまま挿入することができ、したがっ
て付加的な信号ラインは不要である。後続処理のための
信号の取り出しにあたり小さいコンデンサあるいはコン
デンサと小さいコイルアセンブリを、コレクタとして動
作するトランジスタと出力ピンとの間に組み込むことが
できるので、遮断フェーズを出力結合に利用できるよう
になる。
【００１６】位置センサたとえば加速度センサあるいは
ピエゾセラミックスをばねに対する対向支持部材として
使用することで、ニードルの精確な位置を識別すること
ができ、その際、精確な位置設定のためにあらゆる評価
手法を用いることができる。それぞれ制御される機械的
な最終位置によって、温度ドリフトや経年変化現象が部
品に及ぼす影響を補正できる。中間値を半行程について
求めることができ、この場合、まずはじめに較正のため
に最終値まで動かし、ついで適正な中間位置まで調節す
ることができる。吸引運動の開始も解離運動の開始も識
別されるので、両方の領域について相応の限界値を求め
ることができる。弁体内の適切な組み込み位置におい
て、内燃機関燃焼室内の燃焼を分析するためにセンサを
利用することができる。
【００１７】いっそう高速な吸引時間および解離時間を
達成できるようにする目的で相応のポンプ回路を組み込
むことができ、その際にコイルのインダクタンスが利用
される。この回路には、蓄積器として用いられるコンデ
ンサと充電ダイオードと切替素子が設けられている。制
御に応じて、コンデンサ電圧を吸引の支援あるいは解離
の支援に利用することができる。これに加えて弁のグル
ープをポンプに統合することができ、さらに加速電圧を
発生させるために点火コイルを利用することができる。
このことはブレークオーバダイオードとの接続によって
行われ、これによればブレークオーバダイオードのブレ
ークダウン領域よりも低い電圧領域をポンピングに利用
できる。これに加えて、加速電圧を発生させるために点
火コイルをパルス列点火と結びつけて使用することがで
きる。
【００１８】本発明の基礎とする着想の実施形態によれ
ば、たとえば力から信号への変換を保証するセラミック
ス圧電ファイバなどのように、低コストの特別な材料を
使うことができる。このような材料は弁先端領域と上方
のストッパのところにじかに取り付けることができるの
で、当接を時間的損失なくただちに転送できるようにな
る。最終位置を捕捉するためにダイナミック圧力センサ
を使用すれば、付随する高周波振動をアクチュエータラ
インを介してそのまま出力結合させることができる。噴
射器内部で捕捉された弁体の運動時間に依存して、摩擦
の増大などのような弁の特性に対する推定を行うことが
でき、診断に利用することができる。
【００１９】次に、図面を参照しながら本発明について
詳しく説明する。
【００２０】
【実施例】図１には、噴射弁のいっそう高速なスイッチ
ング時間を実現する回路が示されている。
【００２１】図１に示されている回路装置１は、噴射弁
の電磁コイル２の回路を表している。ＵＢａｔｔ によ
り電圧源の端子が表され、これに第１のダイオード３が
後置接続されている。第１のダイオード３の導通方向は
電磁コイルを指している。さらにこの回路装置１は第１
のコンデンサ５を有しており、これには第１のサイリス
タ素子６が後置接続されている。第１のサイリスタ素子
６の導通方向は電磁コイル２の方向を指している。回路
装置１の分岐７には別の第２のサイリスタ素子８が設け
られている。
【００２２】電磁コイル２に加わる電圧には参照符号Ｕ
Ｖ が付されており、他方、電磁コイル２に流れるコイ
ル電流には参照符号ＩＶ が付されている。回路装置１
の電磁コイル２には第２のダイオード９が後置接続され
ており、その導通方向は第１のコンデンサ５に設定され
ており、そこにはコンデンサ電圧ＵＫ が発生する。電
磁コイル２の出力端には、第２のダイオード９のほかに
第２のコンデンサ１２ａも後置接続されている。第２の
コンデンサのコンデンサ電圧は参照符号ＵＭで表されて
いる。さらに電磁コイル２にはメイントランジスタ１０
が後置接続されており、このトランジスタのベースには
参照符号１１が付されている。メイントランジスタ１０
の後段には測定抵抗ＲＭ が接続されている。
【００２３】図２．１、図２．２、図２．３によるシー
ケンスダイアグラムから、図１による回路装置の回路コ
ンポーネントにおける電圧経過特性もしくは電流経過特
性が詳しく示されている。
【００２４】図１に示されている回路装置１のポンプフ
ェーズ２０中、メイントランジスタ１０は第１、第２、
第３のパルスフェーズ３２，３３，３４をとり、その
際、個々のパルスフェーズ３２，３３，３４の間に休止
が存在する。メイントランジスタ１０のパルスフェーズ
とパルス休止の比は、トランジスタのベース１１におけ
る適切な制御によって生じさせることができ、これはト
ランジスタ１１の結線の変更によって変えることもでき
る。参照符号２８はポンプフェーズ２０の終了を表す。
【００２５】メイントランジスタ１０のパルスフェーズ
３２，３３，３４の時間シーケンスとそれらのパルスフ
ェーズ３２，３３，３４の間に位置するパルス休止の下
方には、時間軸上にコンデンサ５におけるコンデンサ電
圧の経過特性が示されており、図２．２によるグラフに
は電磁弁２の電圧経過特性が、図２．３には電磁コイル
電流ＩＶ が、それぞれ時間軸ｔ上に描かれている。コ
ンデンサ５における初期電圧はバッテリ電圧ＵＢａｔｔ
に対応する。
【００２６】メイントランジスタ１０のパルスフェーズ
３２の間、メイントランジスタ１０のパルス開始３５と
パルス終了３６の間でコイル電流の上昇３７が生じる。
メイントランジスタ１０の第１のパルスフェーズに続い
てパルス休止が生じる。第１のパルスフェーズ３２に続
くパルス休止の間、電磁コイル２においてメイントラン
ジスタ１０の第２のパルスフェーズ３３における後続の
パルス開始３５までコイル電流降下３８が生じる。第１
のパルスフェーズ３２と第２のパルスフェーズ３３との
間のパルス休止中、第１のコンデンサ５において第１の
電圧上昇２３が生じる。第２のパルスフェーズ３３のパ
ルス開始３５の後、コンデンサ電圧２２は第１の電圧レ
ベル２４で保持され、これはメイントランジスタ１０の
第２のパルスフェーズ３３の期間にわたり変化しない。
電磁コイル２において電流上昇３７が生じているメイン
トランジスタ１０の第２のパルスフェーズ３３が終了し
た後、第１のコンデンサ５において第２の電圧上昇２５
が生じる一方、電磁コイル２においては電圧降下３８が
生じる。第２のパルスフェーズ３３後のパルス休止の終
了後、第１のコンデンサ５における電圧は第２の電圧レ
ベルに保持され、これは参照符号２６で表されている。
第１のコンデンサ５における電圧は、第３のパルスフェ
ーズ３４が終了してしまうまで一定に保持される。メイ
ントランジスタ１０の第３のパルスフェーズ３４と並行
して、電磁コイル２に電流上昇３７が生じる。第３のパ
ルスフェーズ３４の終了後、メイントランジスタ１０の
後続のパルス休止中、第１のコンデンサ５における第３
の電圧上昇２７が最大電圧まで発生し、これは電圧源４
における電圧（バッテリ電圧）のレベルをかなり超えた
ものである。
【００２７】ポンプフェーズ２０の終了後、サイリスタ
電圧が上昇し、それに応じて第１のコンデンサ５が急激
に放電し、コイル電流ＩＶ の著しい上昇３９，４６が
引き起こされ、この場合、電流上昇３９すなわち電流増
幅つまり自己誘導による電流増幅２９は、参照符号３１
で表された吸引電圧レベルを著しく超えている。
【００２８】電流低減の加速を伴う遮断過程は上昇ポン
プフェーズと同様に行われるが、サイリスタ２（８）と
サイリスタ３（１３）との接続が行われる。
【００２９】シーケンスダイアグラムである図２．１，
図２．２，図２．３に示されているように図１に従って
構成された回路装置によれば、サイリスタ６もしくは９
と第１のコンデンサ５以外、回路装置において付加的な
コンポーネントを必要とせず、電磁コイル２のコイルイ
ンダクタンスを利用することで昇圧が行われる。
【００３０】図３には、２つの最終位置間の弁部材の運
動と電磁コイルを介して導入される噴射弁吸引電流の経
過特性が描かれている。
【００３１】図３によれば、参照符号４０により表され
ている弁部材変位が時間軸上に記されている。弁部材た
とえば噴射弁の噴射ノズルは、弁体における上方ストッ
パ４１と下方ストッパ４２間で移動可能である（図４参
照）。弁体における弁部材の運動は実質的に３つのフェ
ーズに分けられる。吸引フェーズ４３中、弁部材は上方
ストッパ４１の方向へ移動する。この吸引フェーズ４３
に続いて参照符号４４の付された保持フェーズが続き、
このフェーズにはさらに遮断フェーズ４５が続き、その
フェーズ中、弁部材は上方ストッパ４１から下方ストッ
パ４２の方向へ戻される。
【００３２】図３に示されている変位／時間ダイアグラ
ムの下方には、発生した吸引電流４３すなわち電磁コイ
ル２におけるコイル電流ＩＶ の経過が描かれている。
ポンプフェーズ２０の終了２８後に第１のコンデンサ５
が放電されると、コイル電流４６すなわち吸引電流の電
流上昇３９が生じる。これにより弁体において弁部材は
上方ストッパ４１へ向かって急激に動かされる。上方ス
トッパ４１へ到達させるための吸引電流４６の作用が弁
部材に及ぼされるとバウンス４９が引き起こされること
になり、これは強い機械的材料要求を成すとともに弁体
における弁部材の不明確な状態を引き起こすおそれがあ
る。本発明の方法によれば、弁部材が上方ストッパ４１
に到達する前に吸引電流４６が短期間遮断され、その
際、弁体中を移動可能な弁部材が上方のストッパ４１に
到達したことが１つまたは複数のセンサ素子５９により
検出され、このセンサは弁部材行程の最終位置領域に配
置しておくのがよい。第１の遮断窓４７の間、弁部材が
上方ストッパ４１に到達する前に吸引電流４６が遮断さ
れ、その際、吸引電流４６は４７．１のところで遮断さ
れ、上方のストッパに到達した後、４７．２において再
び投入される。保持フェーズ４４中には全吸引電流４６
が加えられ、次の遮断窓４８における開始点４８．１に
なってようやく再び遮断される。
【００３３】噴射弁の弁体に収容された復帰ばねに支援
されて、弁部材がその上方ストッパ４１から下方ストッ
パ４２へ走行する。したがって遮断フェーズ４５中に行
われるこの運動は復帰ばねにより支援され、その結果、
弁部材の復帰運動期間中、吸引電流４６を別の遮断窓４
８において遮断したままにしておくことができるように
なる。吸引電流４６はこの別の遮断窓４８の経過後、ポ
ジション４８．２において再びその投入値をとる。
【００３４】本発明の方法によれば遮断フェーズ４５
中、吸引電流４６に対向パルス５０を加えることもで
き、これはたとえば吸引電流４６の短いおよび再投入に
よって実現できる。これにより実質的に復帰ばねにより
形成される下方ストッパ４２への弁部材の復帰運動が電
磁コイル２の相応の給電４２により抑圧され、その結
果、弁体における弁部材を第２のストッパすなわち下方
のストッパ４２へ材料を傷めずソフトに到達させること
ができる。この場合も、弁部材がその下方のストッパ４
２からリバウンドしてしまうことにより生じる望ましく
ない切替状態を回避することができる。
【００３５】ストッパ４１，４２に到達する直前に吸引
電流４６を短期間オンオフすることにより、弁体内部に
おける弁部材のバウンスならびにそれに続いて発生する
弁体の不確かな状態を回避することができる。上方スト
ッパ４１もしくは下方ストッパ４２への到達時に発生す
る当接信号は高周波であり、たとえば制御信号にそのま
ま挿入することができるので、付加的な信号ラインは不
要となる。制御装置５７（図４参照）における後続処理
にあたり信号を取り出すために、トランジスタならびに
取り出し用コンデンサと出力ピントとの間にコイルを組
み込むことで容量的に出力結合することができるので、
出力結合のために遮断フェーズを利用することができ
る。
【００３６】図４には、弁体に収容されているセンサ素
子の基本構成が詳しく描かれている。
【００３７】弁体５３内において弁部材５４が垂直方向
に可動に収容されている。この場合、弁部材５４を噴射
ノズルとしてもよいし、噴射器のタペット等とすること
もできる。弁体５３に対し相対的な弁部材５４の垂直方
向の行程運動は電磁コイル２，５５によって形成され
る。電磁コイル２，５５はライン接続部５６を介して、
ここには略示されているにすぎない制御装置５７と接続
されている。弁部材５４もしくは弁体５３にはセンサ素
子がそれぞれ設けられており、これらのセンサは弁部材
５４に対し平行な位置６１に組み込んでもよいし、弁体
５３内の弁部材５４の運動方向を横切る方向での組み込
みの向き６０をとらせることもできる。センサ素子５９
はこのような組み込み位置６０または６１に左右されず
に、ライン５８を介して既述の接続装置５７と接続され
ている。加速度センサや圧電セラミクスセンサ、位置セ
ンサあるいはノックセンサであるようなセンサ素子５９
の幾何学的形状は、クリティカルな運動領域すなわち弁
体５３における弁部材５４のストッパ４１，４２の手前
の領域が捕捉されるように選定されている。組み込み位
置６０もしくは６１に応じて、弁部材５４の運動の捕捉
範囲を組み込み事例に依存させて事前に大きくまたは小
さく選定することができる。
【００３８】このような解決手段によって、弁部材５４
（たとえば噴射ノズル）の精確な位置を識別して精確な
ポジション設定を求めることができる。ばね部材６２を
使用すれば、電磁コイル２または５０の適切な給電によ
って半行程について中間値をとらせることができ、その
際に較正のためまずはじめに最終値をとらせ、ついで望
ましい中間位置をとらせることができる。さらに制御信
号に対し精確な時間的対応づけを行うことができ、それ
により診断を行うことができる。ばね部材６２にセンサ
素子５９を配置させることにより、吸引電流４６の投入
による吸引運動の開始も吸引電流の遮断とばね部材６２
の作用による解離運動の開始も識別できるので、吸引領
域および解離領域に対する相応の限界値を求めることが
できるようになる。
【００３９】上方ストッパ４１もしくは下方ストッパ４
２に対応づけられた終端磁石を配置することにより規定
された戻し力を取り入れることができ、その際に適切な
ガイド板を組み込むことで行程領域を制御することがで
きる。終端磁石により強い戻し力を形成できるので、弁
体５３内部における弁部材５４の高い加速ひいては急速
な運動を達成できる。したがって本発明による回路構成
により達成可能な吸引電流４６の電流上昇３９を、なお
いっそう効率的に利用できるようになる。
【００４０】図５および図６には、圧電セラミックスと
して構成されたセンサ素子の弁体内での位置が示されて
いる。
【００４１】図５には、ばね部材６２の上のセンサ素子
５９の配置が示されている。信号ライン５８は弁体５３
から側方に延び出ている。参照符号６４の付されたセン
サ位置は、図４に示されているセンサ素子５９のセンサ
位置６０に対応する。図５に示されている弁部材は、弁
体５３内で移動可能な噴射ノズル５４として構成されて
いる。弁部材として機能する噴射ノズル５４の操作は、
弁部材５４をリング状に取り囲む電磁コイル２，５５に
より行われる。
【００４２】さらに図６に描かれている弁体５３によれ
ば、弁部材５４は２つのガイドセクション６５中を案内
される噴射ノズルとして示されている。参照符号６６に
よって、センサ素子５９として設けられた加速度センサ
の組み込み位置が表されており、このセンサ素子は図６
には描かれていない制御装置５７（図４参照）と信号ラ
イン５８を介して接続されている。
【００４３】この場合、制御装置はリアルタイムで動作
するコンピュータを含むのが有利であり、それによれば
センサ素子５９により捕捉された加速度信号または当接
信号が電磁コイル２，５５の制御信号にじかに変換さ
れ、それにより弁体５３内における弁部材５４の運動を
事前に検出されたセンサ素子５９および事前にとった最
終位置に依存して行わせることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】いっそう高速なスイッチング時間を達成するた
めの回路を示す図である。
【図２】いっそう高速なスイッチング時間におけるスイ
ッチングシーケンスを示す図である。
【図３】ノズルニードルの当接と解離を識別する回路の
変形実施形態を示す図である。
【図４】噴射器本体に収容されたセンサを示す基本図で
ある。
【図５】圧電セラミクスとして構成されたセンサ素子も
しくはノックセンサに関して噴射弁における位置を示す
図である。
【図６】圧電セラミクスとして構成されたセンサ素子も
しくはノックセンサに関して噴射弁における位置を示す
図である。
【符号の説明】
１ 回路装置 ２ 電磁コイル ３ 第１のダイオード ４ 電圧源 ５ 第１のコンデンサ ６ 第１のサイリスタ素子 ７ 分岐 ８ 第２のサイリスタ素子 ９ 第２のダイオード １０ メイントランジスタ １１ トランジスタのベース １２ａ 第２のコンデンサ １２ｂ コイル １３ 第３のサイリスタ素子 ＵＢａｔｔ バッテリ電圧 ＵＶ コイル電圧 ＩＶ コイル電流 ＵＫ コンデンサ電圧 ＵＭ 測定電圧 ＲＭ 測定抵抗 ２０ ポンプフェーズ ２１ サイリスタ制御電圧 ２２ コンデンサ電圧経過特性 ２３ 第１の電圧上昇 ２４ 第１の電圧レベル ２５ 第２の電圧上昇 ２６ 第２の電圧レベル ２７ 第３の電圧上昇 ２８ ポンプフェーズ終了 ２９ 吸引フェーズ ３０ 電圧ピーク ３１ 吸引電流 ３２ 第１のパルスフェーズ トランジスタ ３３ 第２のパルスフェーズ トランジスタ ３４ 第３のパルスフェーズ トランジスタ ３５ パルス開始 ３６ パルス終了 ３７ ＩＶ 上昇 ３８ ＩＶ 降下 ３９ 電圧上昇 ４０ 弁部材変位 ４１ 上方ストッパ ４２ 下方ストッパ ４３ 吸引フェーズ ４４ 保持フェーズ ４５ 遮断フェーズ ４６ 吸引電流経過特性 ４７ 第１の遮断窓 ４７．１ 遮断開始 ４７．２ 遮断終了 ４８ 別の遮断窓 ４８．１ 遮断開始 ４８．２ 遮断終了 ４９ バウンス経過特性 ５０ 対向パルス ５１ ローレベルの対向パルス ５２ ハイレベルの対向パルス ５３ 弁体 ５４ 弁部材（噴射ニードル） ５５ 電磁コイル ５６ 接続部 ５７ 制御装置 ５８ 信号ライン ５９ センサ素子 ６０ 第１の組み込み位置 ６１ 別の組み込み位置 ６２ 復帰ばね部材 ６３ 接続部 ６４ センサ位置 ６５ ニードルガイド ６６ 加速度センサ位置 ６７ カウンタ制御における当接パルス
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０２Ｍ 61/10 Ｆ０２Ｍ 61/10 Ｌ Ｍ Ｘ 65/00 ３０６ 65/00 ３０６Ｄ (72)発明者 フランク ミラー ドイツ連邦共和国 イルスフェルト バー ンホフシュトラーセ ７ (72)発明者 ハルトムート アルブロット ドイツ連邦共和国 タム レルヒェンヴェ ーク 18 Ｆターム(参考） 3G066 AB02 BA19 BA31 BA47 BA49 BA69 CC05U CE22 CE29 3G301 JA13 LB01 LB11 LC01 LC05 LC10 NE06 NE21 PB06Z PG02Z

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 噴射弁の弁部材（５４）が弁体（５３）
    内でストッパ（４１，４２）間において移動可能であ
    り、該弁部材（５４）の運動設定を目下捕捉された弁部
    材（５４）の位置から求める、 噴射弁の弁部材（５４）の位置を検出および制御する方
    法において、 弁部材（５４）の現在位置と吸引／解離運動をセンサ素
    子（５９）により捕捉して制御装置（５７）へ伝達する
    ステップと、 弁部材（５４）を操作するアクチュエータ部材（２，５
    ５）を該制御装置（５７）により制御して、弁部材（５
    ４）を速度と摩耗について最適化して動かすステップが
    設けられており、 前記アクチュエータ部材（２，５５）の吸引電流経過特
    性（４６）にオンフェーズ／オフフェーズ（４７，４
    ８）を含ませ、各フェーズの持続時間および時点を前記
    センサ素子（５９）の信号に依存させることを特徴とす
    る、 噴射弁の弁部材の位置を検出および制御する方法。
  2. 【請求項２】 前記弁部材（５４）の現在位置を加速度
    センサを用いて求め、該加速度センサを弁体（５３）内
    で前記弁部材（５４）の最終位置（４１，４２）の領域
    に配置する、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記弁部材（５４）の現在位置を該弁部
    材の位置を検知するセンサ素子（５９）を用いて求め、
    該センサ素子（５９）を弁体（５３）内のばね部材（６
    ２）に取り付ける、請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 吸引電流（４６）の経過特性を制御装置
    （５７）により制御して、吸引フェーズ（４３）後に弁
    部材（５４）がその上方ストッパ（４１）に当接する前
    に吸引電流（４６）を短期間遮断する、請求項１記載の
    方法。
  5. 【請求項５】 吸引電流（４６）の経過特性を制御装置
    （５７）により制御して、遮断フェーズ（４５）中、弁
    部材（５４）が下方ストッパ（４２）に当接する前に短
    期間、吸引電流（４６）を投入する、請求項１記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 吸引電流（４６）の別の遮断窓（４８）
    を、ばね部材（６２）による弁部材の復帰運動の期間持
    続する遮断フェーズ（４５）にわたり延在させる、請求
    項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 吸引電流（４６）の別の遮断窓（４８）
    内で該吸引電流（４６）にブロック形状（５１，５２）
    で発せられる対向パルス（５０）を重畳させる、請求項
    ５記載の方法。
  8. 【請求項８】 吸引電流（４６）の経過特性を発生させ
    る電磁コイル（２）を回路装置（１）を介して制御し、
    メイントランジスタ（１０）のパルスフェーズ（３２，
    ３３，３４）中、１つまたは複数のコンデンサ（５，１
    ２）の電圧（２２）を高める、請求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記回路装置（１）の第１のコンデンサ
    （５）において電圧源（４）の電圧レベルを超えるコン
    デンサ電圧（２２）の上昇を行う、請求項８記載の方
    法。
  10. 【請求項１０】 ポンプフェーズ（２０）の終了（２
    ８）後、最後の電圧上昇フェーズ（２７）後のコンデン
    サ電圧（２２）の降下を電磁コイル（２，５５）の吸引
    電流ＩＶ （４６）の電流上昇（３９）を生じさせるた
    めに利用する、請求項８記載の方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１から１０のいずれか１項記載
    の方法を実施するための装置において、 弁体（５３）内に弁部材（５４）の加速と最終位置（４
    １，４２）を走査するセンサ素子（５９）が収容されて
    おり、該センサは制御装置（５７）と接続されているこ
    とを特徴とする装置。
  12. 【請求項１２】 前記センサ素子（５９）は弁部材（５
    ４）の運動方向に対し平行な位置（６１）で弁体（５
    ３）内に収容されている、請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記センサ素子（５９）は弁部材の運
    動方向に対し垂直な位置（６０）で弁体（５３）内に配
    置されている、請求項１１記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記センサ素子（５９）は弁体（５
    ３）内でばね部材（６３）に取り付けられており、弁部
    材（５４）の運動方向に対し垂直方向に配向された組み
    込み位置（６０）に横向きに配置されている、請求項１
    １記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記センサ素子（５９）はセラミック
    圧電ファイバを有しており、該圧電ファイバはアクチュ
    エータ部材（２，５５）による弁部材（５４）の制御の
    ために、ストッパ（４１，４２）に対する力の作用に対
    応する信号を発生する、請求項１１記載の装置。
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