JP2004138048A

JP2004138048A - 燃料噴射システムの駆動方法、コンピュータプログラム、並びに燃料噴射システムの駆動用制御および／または調整装置、および内燃機関

Info

Publication number: JP2004138048A
Application number: JP2003307296A
Authority: JP
Inventors: Matthias Mrosik; マティアス　ムロジーク; Kai Sutter; カイ　ズッター; Udo Schulz; ウド　シュルツ
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2004-05-13
Also published as: DE10239614A1; EP1394397A2; EP1394397A3

Abstract

【課題】それぞれ圧電アクチュエータが閉鎖素子を液圧式カップラを介して駆動する複数の噴射弁を有する燃料噴射システムの駆動方法において、漏れ量についての確実な報告を行うことができるように構成することである。
【解決手段】アクチュエータ電圧＞０である、閉鎖素子の少なくとも１つの閉鎖位置においてアクチュエータ電圧の経過を監視し、
　当該アクチュエータ電圧の経過から、アクチュエータ電圧とバイアス力との関連、およびひいては液圧式カップラにおける圧力変化との関連を介してカップラ領域の漏れを推定する。
【選択図】図２

Description

　本発明は、複数の噴射弁を有する燃料噴射システムの駆動方法に関する。この噴射弁ではそれぞれ１つのアクチュエータが閉鎖素子を液圧式カップラを介して駆動する。さらに本発明は、コンピュータプログラム、並びに燃料噴射システムの駆動用制御および／または調整装置、および内燃機関に関する。

　重要な構成部材として内燃機関ではシリンダの燃焼室に燃料をもたらすために燃料噴射システムを使用することができる。この種の燃料噴射システムは通常、複数の噴射ノズルを有しており、噴射ノズルには個別にまたはいわゆるコモンレールシステムの形式で１つの中央供給システムを介して燃料が供給される。両方の実施形態で各噴射のずるはそれぞれ配属された噴射弁に組み込まれており、この噴射弁を介して燃料噴射を所定のように調整することができる。

　ここで噴射弁には電気的に制御される圧電アクチュエータを設けることができる。高圧システムまたはコモンレールシステムを有する内燃機関の燃焼室へ燃料噴射するためのこの種の噴射弁はＤＥ１９７３８８０２から公知である。この噴射弁は二重切り替えされるように構成されており、閉鎖素子を有する。この閉鎖素子は２つの交番する弁座の一方でそれぞれ閉鎖位置を取り、これにより噴射ノズルを閉鎖する。これに対して２つの弁座の間の中間位置でこの閉鎖素子は開放位置を取る。

　閉鎖素子を閉鎖位置から開放位置へ、または開放位置から閉鎖位置へ移行させるために、閉鎖素子は圧電アクチュエータを介して駆動可能である。このために圧電アクチュエータには制御電圧が印加され、この制御電圧はコモンレールシステムの圧力に依存している。制御電圧に基づきアクチュエータは縦方向に伸長する。この縦方向伸長は液圧式カップラを介して閉鎖素子に伝達され、これにより一方ではアクチュエータにより形成可能な行程が増幅され、また他方では閉鎖素子がアクチュエータの静的温度膨張から分離される。従って圧電アクチュエータの充電は、液圧式カップラを介して閉鎖素子の第１の閉鎖位置から開放位置への移行にまず作用し、次の開放位置から第２の閉鎖位置への移行に作用する。これに対して圧電アクチュエータの放電は、これに結び付く縦方向での収縮により液圧式カップラを介して閉鎖素子の第２の閉鎖位置から開放位置への移行、次に開放位置から第１の閉鎖位置への移行に作用する。

　閉鎖素子が一方の閉鎖位置から他方の閉鎖位置へ運動することにより、高圧下にある弁制御空間が短時間、負荷軽減され、その圧力レベルを介して弁ニードルの開放位置または閉鎖位置への制御が行われる。従って閉鎖素子が２つの閉鎖位置の間の開放位置にあるとき、噴射弁に後置された燃焼室への燃料噴射が行われる。

　アクチュエータの制御時および噴射弁の操作時に、液圧領域に存在する圧力比の関係でカップラに存在する液体の一部、すなわちそこに存在する燃料の一部が漏れ空隙を介してカップラから押し出される。この作用は、閉鎖素子が高圧領域に向いた側の閉鎖位置に保持されているときに特に大きい。なぜならこの場合、システム内の圧力によるカウンタフォースが特に大きいからである。

　噴射弁が正常に機能するためには、とりわけ噴射すべき燃料量を所要のだけ正確に調量するためには、閉鎖素子を制御電圧を介して正確に位置決めする必要がある。ここで制御電圧を閉鎖素子の位置決めに変換すること、すなわち相応の弁行程に変換することは、実質的に液圧式カップラの充填率に依存している。とりわけ液圧式カップラを各噴射の前にできるだけ完全に（再）充填し、ひいては前記の漏れ損失を補償する必要がある。液圧式カップラの再充填は、ＤＥ１９７４３８０２記載の噴射弁では噴射後に、このために適切な約１５ｂａｒのシステム圧により同様に漏れ空隙を介して行われる。このためには圧電アクチュエータが制御されない僅かな時間しか使用できない。相応して再充填の結果は、噴射後の再充填すべき燃料量および使用可能な時間によって異なることがある。また起こりえる誤充填または非充填を検査することは行わない。再充填されなかった、または十分に再充填されなかったカップラは単に間接的に、誤噴射の結果としてのエラー、例えば回転数変動を介して検出できるだけであり、エラー原因への一義的な割り当ては不可能である。

　冒頭に述べた形式の方法は例えばＥＰ１１６７７２９Ａ１から公知である。そこには圧電アクチュエータを備える燃料噴射システムが記載されており、アクチュエータの充電過程後にその端子電圧が監視され、それぞれの噴射弁に対する診断を行うために使用される。このことにより特に信頼性のある燃料噴射が保証できる。噴射弁の弁行程を直接的かつ正確な時間で監視するために、噴射サイクル後に診断が行われる。このために適切なパラメータとしてそれぞれのアクチュエータの端子電圧が使用される。

　基本的に圧電アクチュエータは液圧式カップラを介して制御弁に作用し、制御弁は液圧式制御回路を介して最終的にノズルニードルを操作する。ここで液圧式カップラは一方では行程の増強のために使用され、他方では制御弁をアクチュエータの温度膨張から分離するために使用される。カップラが確実に機能するようにするため、カップラは液圧式流体の所定の充填量を有していなければならない。カップラ空間の充填は、弁空間、圧力分配ピンおよびピストンを介して行われる。ここで圧力分配ピンは上方から下方へ貫通する。このとき下方端部に圧力が印加され、この圧力はシフト長を介して約係数１０だけ低減される。アクチュエータの各制御時に、カップラ空間に存在する燃料の一部（これがここでは液圧式流体として用いられる）が漏れ空隙を介してここから押し出される。このとき漏れはピンの直径を介して調整され、カップラの品質には依存しない。すなわちカップラの圧力保持能力が悪化しても、ピン直径が一定である限り漏れは一定に留まる。従って制御弁の機能性は実質的にピストンとケーシングとの間の空隙幾何形状に依存する。これが拡大すると、圧力保持能力が悪化する。すなわち比較的に大きな力が閉鎖位置を維持するために必要となる。

　とりわけ噴射過程の終了部（終了イベント）と別の噴射過程の開始部（開始イベント）との間で圧縮素子、ここではピストンが上方閉鎖弁位置ないしトップ電圧レベルに留まるダブルシフト制御弁では、漏れにより減少するカップラ力が、圧縮素子へのレール圧により上方閉鎖位置で生じる力よりも常に大きいことが保証されなければならない。この条件が得られなければ、圧縮素子は閉鎖位置から引き離され、不所望の噴射が生じる。

　ダブルシフト弁に対する現在の技術では、予噴射の終了イベントと主噴射の開始イベントとの間で上方閉鎖位置へ走行する。現在のところ、終了イベントと開始イベントとの間の間隔は時間的に一定に保持されている。カップラをレール圧の関数として上方閉鎖弁位置に保持するカップラ力に対する目標値は適用に応じて、２つの噴射間の時間的間隔が最大のときにピストンが上方閉鎖弁位置に確実に留まるよう設定されている。

　所定の限界内では、高まったカップラ漏れを電圧レベル調整器により補償することができる。しかしそのために使用されるＤＣ／ＤＣコンバータの最大可能電圧に起因して、老化またはエラーのためカップラ漏れが高まると漏れ補償は急速に限界に達する。
ＤＥ１９７３８８０２ＥＰ１１６７７２９Ａ１

　本発明の課題は、それぞれ圧電アクチュエータが閉鎖素子を液圧式カップラを介して駆動する複数の噴射弁を有する燃料噴射システムの駆動方法において、漏れ量についての確実な報告を行うことができるように構成することである。

　この課題は本発明により、アクチュエータのアクチュエータ電圧が＞０である閉鎖素子の少なくとも１つの閉鎖位置においてアクチュエータ電圧の経過を監視し、アクチュエータ電圧の経過から、アクチュエータ電圧とバイアス力との関係および液圧式カップラ内の圧力変化を介してカップラ領域での漏れを推定することにより解決される。

　本発明により、老化またはその他のエラーに基づき、ピストンとケーシングとの間の幾何形状変化によって発生するカップラ漏れが監視される。このようにして発生したカップラ漏れのためインジェクタが１つまたは２つの閉鎖位置でもはや確実に駆動され得ない状態を識別することができる。弁の開放による不所望の噴射も阻止される。ここではカップラ漏れの検出は簡単に作用連鎖「圧力変化→バイアス力変化→アクチュエータ電圧変化」を介して行われる。アクチュエータ電圧の比較的に大きな変化が発生すると、比較亭に大きなカップラ漏れを推定することができる。このようにして早期に許容できないほどの大きなカップラ漏れを識別することができる。制御弁の制御経過は、確実な閉鎖が保証される確実な動作に調整されるか、または該当するアクチュエータを制御しないこともできる。すなわちこのアクチュエータを放電するのである。

　第１の改善形態では、噴射弁が第１の上方閉鎖位置と第２の下方閉鎖位置を備えるダブルシフト弁であり、上方閉鎖位置は燃料噴射のためのノズルの近傍並びに２つの閉鎖位置間にある少なくとも１つの開放位置の近傍にあり、アクチュエータ電圧の経過は上方閉鎖位置で監視される。基本的に２つの閉鎖位置間で種々の開放位置を設けることができ、これらに移動することができる。

　例えば制御弁が上方閉鎖位置にトップ電圧レベルで存在する場合、漏れ空隙により約４００ｂａｒの圧力がカップラ空間で減少する。このようにして機械的なアクチュエータバイアスが減少し、アクチュエータの電圧も減少する。圧縮ピンの構成されている長さに応じて、この作用は比較的強くまたは弱く出現する。開放位置ではこの作用は良好に測定されない。なぜなら、この場合カップラ空間の圧力は約２００ｂａｒであり、従ってカップラ力および測定可能な圧力降下が上方閉鎖位置の場合よりも小さいからである。この種のダブルシフト弁では、カップラ力が漏れにより減少しても圧縮素子、ここではピストンが常に確実に上方閉鎖位置に保持されることが保証されなければならない。このことは、カップラ力が常に、レール圧により圧縮素子または閉鎖素子に作用する力よりも大きいことにより保証される。

　監視されたアクチュエータ電圧に基づいて、噴射弁のカップラの充填状態について診断を行うことができる。これはアクチュエータ電圧を介して漏れ量についての値を検出することにより行われる。

　アクチュエータ電圧から検出された、カップラの漏れに対する値を限界値と比較することができる。このとき限界値検出のために例えばＡ／Ｄ変換器を使用することができる。

　漏れが限界値を上回るときレール圧を低減するか、またはアクチュエータ電圧をまず高めることができる。これにより制御弁の圧縮素子への力が、監視される閉鎖位置において、カップラ力が圧縮素子を閉鎖弁位置に保持するのに十分になるまで低減される。

　とりわけダブルシフト弁を使用する場合、カップラの漏れが限界値を上回ると、ダブルシフト弁が確実に制御経過するように切り替えられる。このときとりわけ、監視される第１の上方閉鎖位置へはもはや移動せず、第２の下方閉鎖位置にだけ移動する。とりわけこの限界値はレール圧を低減する限界値と同じように、第１の限界値として２段または多段の走行に設けることができる。ここでは２つまたはそれ以上の電圧変化閾値についての検査が行われる。このソフトな閾値はまだ許容できるカップラ漏れ量の上昇ないしインジェクタの確実な動作を次のことにより通知する。すなわちレール圧を低下するか、またはインジェクタを簡単な切り替え動作で走行させるか、またはアクチュエータ電圧を高めることにより通知する。しかしいずれの場合でも、搭載コンピュータのエラーメモリに登録が行われ、運転者にはサービス工場を訪れることが要請される。このことは診断ランプを介して運転者に注意を喚起することにより行われる。この閾値は適合的に、閉鎖素子が閉鎖された上方弁位置に確実に留まることが、２つの噴射間の時間的間隔が最大の場合でも保証されるように設定される。この閾値を漏れ量が上回れば、動作切り替えが前に説明したように行われる。別の最後の（ハードな）閾値は、カップラ漏れ量のさらなる許容されない上昇ないしインジェクタの不確実な動作を通知する。この場合、充電されたアクチュエータを放電しなければならず、もはや制御することはできない。さらに制御装置のエラーメモリへの登録が行われ、運転者には例えば診断ランプを介してサービス工場を訪れることが要請される。このハードな閾値は適合的に、インジェクタの制御が再現可能かつ正確であることが保証されるように設定される。

　例えば老化によるカプラ漏れ量の許容されない上昇を識別するために、検査すべき閉鎖位置での電圧レベルが、所定の時間間隔で例えば機関制御用の制御装置の動作時間カウンタに依存して測定され分析される。ここでアクチュエータ電圧は噴射の終了イベントと次の噴射の開始イベントとの間でできるだけ連続的にしかし少なくとも２回、ノイズおよび／または変動をフィルタリングするためにサンプリングすべきである。例えばアクチュエータ電圧を予噴射の終了イベント時と、次の噴射、例えば主噴射の開始イベントの前で測定することができる。これはイベント後でのアクチュエータ電圧の過渡過程を待機するため、および時間的に狭く順次連続するイベントの測定によるものである。圧電アクチュエータはそのアクチュエータ機能の他に同時にセンサとしても作用する。

　２つの噴射間で複数の測定、とりわけ順次連続する測定を実行すると有利である。

　さらに本発明は、前記の方法を実施するためのコンピュータプログラムを含む。このコンピュータプログラムはコンピュータ上で実行され、メモリ、とりわけフラッシュメモリに記憶されている。比較器およびＤ／Ａコンバータでは本発明の方法をハードウエアとして実現することができる。なぜなら高周波サンプリングがマイクロコンピュータを負荷するからである。放電前のトリガ時には時点が既知である。なぜならコンピュータが放電をアクティブに制御するからである。

　本発明はさらに、複数の噴射弁を備える燃料噴射システムの駆動用制御および／または調整装置を含む。ここではメモリが設けられており、メモリに前記のコンピュータプログラムが記憶される。

　さらに本発明の対象は、燃焼室および複数の噴射弁を有する内燃機関である。この内燃機関では、それぞれ１つの圧電アクチュエータが閉鎖素子を液圧式カップラを介して駆動する。ここで内燃機関は前記の制御および／または調整装置を有する。

　本発明のさらなる利点および特徴は以下の実施例の説明から明かとなる。

　図１は、全体で参照符号１０の付された内燃機関を示す。内燃機関１０は燃焼室１２を有し、この燃焼室には新鮮空気が入口弁１４と吸気管１６を介して供給される。

　燃焼時に発生する排ガスは出口弁１８と排気管２０を介して燃焼室から排気され、排ガス処理部に導かれる。

　燃料は燃焼室１２に直接、インジェクタ２２により供給される。従って燃料と新鮮空気との混合は燃焼室１２で初めて行われる。ここでインジェクタは圧電アクチュエータ２４を有しており、これについては図２で詳細に説明する。燃料噴射の制御および調整は制御および調整装置２６を介して行われる。インジェクタによって燃料は高圧で燃焼室１２に噴射される。ここで燃料は燃料リザーバ２８から燃料管路２９を介してインジェクタ２２に導かれる。

　燃焼室１２に噴射後に存在する燃料／空気混合気が点火される。

　ここでは各動作工程ごとに複数の噴射が行われる。例えば２つの予噴射と１つの主噴射が行われる。主噴射については後で、ＶＥ1およびＶＥ2並びにＨＥにより示し、図６で説明する。

　図２の噴射弁は圧電アクチュエータ２４を有し、これは複数の順次接続された圧電素子２４ｎを備える。圧電アクチュエータ２４は一方ではケーシングと接続されており、３２により圧電アクチュエータ２４を充電するための接続端子が示されており、この圧電アクチュエータは他方では調整ピストン３４と接続されている。調整ピストンは、圧電アクチュエータ２４とは反対側の端面を以て液圧式カップラのカップラ空間３６を閉鎖する。液圧式カップラ空間３６では第２の調整ピストン３８が、カップラ空間３６と切替弁空間４０との間の接続チャネル内で案内される。第２の調整ピストン３８はカップラ空間３６とは反対側で圧縮素子と接続されている。この圧縮素子はダブルシフト制御弁の閉鎖素子４２として用いられる。ダブルシフト制御弁は第１の閉鎖位置４０ａで第１の弁座を閉鎖する。この第１の弁座は、上方閉鎖位置（電圧レベル）とも称される。ここでこの閉鎖位置はアクチュエータの最大駆動制御量に相応する。第２の閉鎖位置で閉鎖素子４２は下方閉鎖位置を閉鎖する。この場合、閉鎖素子はアクチュエータの近傍に配置された下方弁座４０ｂに当接する。

　第１の弁座４０ａの通路を介して弁空間４０はチャネル４４と接続されている。このチャネル４４は接続部材４６を介して、図示しない車両高圧燃料供給部を備える燃料供給システムに接続されている。チャネル４４にはノズルニードル４８が配置されている。ノズルニードル４８は、接続部材４６とは反対側の燃料チャネル５２の燃料流出口５０を、接続端子３２を介して電気的アクチュエータ２４に印加される制御電圧に依存して開放または閉鎖する。

　従って噴射弁２２は別の噴射弁２２と共に燃料噴射システムの一部である。

　燃料噴射のために制御ユニット２６を介して１つの噴射サイクルで制御電圧が各噴射弁２２の接続端子３２に印加され、圧電アクチュエータ２４はこの制御電圧に依存して伸長する。圧電アクチュエータ２４の伸長により、調整ピストン３４は液圧式カップラ空間３６の方向へ移動する。そこから生じた液圧式カップラ３６の圧力上昇の結果、ピストン３８はそこに配置された閉鎖素子４２と共に第１の弁座４０ａの方向に移動する。燃料供給管路２９を介して噴射弁２２の接続部材２６は高圧下にあり、この圧力はコモンレールシステムの場合、例えば２００から１８００ｂａｒである。この圧力はノズルニードル４８に対抗して作用し、これを閉鎖状態に保持する。これにより燃料流出口５０を通って燃料が流出することができない。しかしアクチュエータ２４に印加される電圧により、閉鎖素子４２が第２の弁座４０ｂから第１の弁座４０ａへ、またはその反対に移動すると、チャネル４４の高圧領域での圧力が減少する。その結果、ノズルニードル４８は弁空間４０の方向に後退し、燃料流出口５０を開放する。この場合、所属のシリンダへの燃料噴射が行われる。

　カップラ空間３６の充填は弁空間４０を介して行われ、この弁空間はチャネル５４を介してカップラ空間３６と接続チャネル３９の領域で接続している。ここでは圧力分配ピンがチャネル５４に配置されている。圧力分配ピンの代わりに他の圧力調整弁、例えば「ボールバネ弁」を使用することもできる。カップラ空間３６の圧力は制御されず、ピンの長さの関数である。ここでピンは下方から上方へ、すなわち弁空間４０からカップラ空間３６へ貫通している。下方端部にはレール圧が印加される。このレール圧はピン長を介して約係数１０だけ低減される。ピストン３８が移動する際、液圧式カップラ空間３６にある燃料の一部が漏れ空隙を介して流出する。この漏れ量は圧力分配ピン５６の直径を介して調整され、この直径に依存している。従って漏れ量はカップラの品質には依存しない。すなわちカップラの圧力保持能力が悪化しても、ピン直径が一定である限り漏れ量は一定に留まる。しかし老化またはその他のエラーにより空隙の幾何形状が変化することがある。しかし液圧式カップラの機能性はピストン３８とチャンネル３９の領域のケーシングとの間の空隙幾何形状に実質的に依存している。この空隙が拡大すると、圧力保持特性が悪化する。漏れ量損失は漏れ環流路５６を介して排出される。

　第１の弁座４０ａでの第１の閉鎖位置では、約４００ｂａｒの圧力が閉鎖素子４２に作用する。このとき圧電アクチュエータ２４での電圧により圧縮素子４２が常に弁座４０ａに確実に保持されることが保証されなければならない。アクチュエータ２４の各制御の際に漏れ空隙を介してシステムから押し出される漏れのため、カップラ空間３６での対する液圧力はアクチュエータ２４に逆に作用する。ピストン３８とチャネル３９との間の漏れ損失により漏れ系への燃料が増大すると、カップラ空間の圧力が減少する。このことによりバイアス力が変化し、ひいてはアクチュエータ電圧も変化する。この場合、閉鎖素子４２を弁座４０ａの保持するため比較的高い電圧が必要となる。すでに述べたようにこの作用はカップラ領域の老化および／または欠陥により増強される。電圧変化の作用は２つの弁座４０ａと４０ｂ間の開放位置並びにこれに所属の電圧レベルでは良好に測定できない。なぜならここではカップラ空間の圧力が約２００ｂａｒであり、従ってカップラ力および測定可能な作用が上方閉鎖位置よりも小さいからである。

　図３に基づき、ダブルシフト弁に対する本発明の方法を詳細に説明する。この方法はスタートブロックから開始する。このブロックの後、ブロック５９で圧電アクチュエータ２４が充電される。このときタイムカウンタがゼロにセットされる。引き続く問い合わせで、瞬時の時点がトップ電圧レベルにある噴射の終了の時点（終了イベント）であるか否かが検査される。（これは予噴射の場合も、主噴射の場合もある。なぜなら噴射制御のために複数の方法、例えば予噴射は回転数３０００回転／分で遮断されるからである。）終了イベントでなければ、さらなるタイプループが実行され、時点ｔ＋１で新たに問い合わせがスタートする。この問い合わせに対して「肯定（ｙ）」であれば、電圧Ｕ_１ｔｏｐが測定される。

　後続のステップで、タイムカウンタが時点ｔ_{ＢｅｇｉｎＥｖｅｎｔＴｏｐ}に達したか、すなわち開始時点ないし噴射開始直前の所定の時点に同様にトップ電圧レベルで達したか否かが問い合わされる。達していなければタイムカウンタは再び反復ステップで、ｔ＝ｔ_{ＢｅｇｉｎＥｖｅｎｔＴｏｐ}に達するまでカウントアップされる。この問い合せに対して「肯定」であれば、電圧Ｕ_２Ｔｏｐが測定される。

　次にＵ_１ＴｏｐとＵ_２Ｔｏｐとの差が限界値より大きいか、または等しいかが問い合わされる。これが肯定であれば、カップラ漏れは臨界閾値よりも下にあることを前提にできる。すなわち許容領域内で移動している。そしてこの方法は終了する。電圧降下が限界値以上であれば、ブロック６０で搭載コンピュータのエラーメモリへのエラー登録が行われ、運転者には信号装置を介して、サービス工場を訪れることが要請される。次に電圧降下が第２の限界値より小さいかまたは等しいかが問い合わされる。この問い合せに対して「肯定」であれば、第１の限界値よりも小さい電圧降下を補償するために、まず通報がブロック６２で制御および調整装置に発せられる。これによりレール圧が低減され、圧縮素子４２が弁座４０ａに確実に位置することが保証される。

　しかし電圧降下が第２の限界値よりも大きければ、エラーメモリへのさらなるエラー登録がブロック６０で行われ、さらなる問い合わせが実行される。すなわち電圧降下が第３の限界値より小さいかまたは等しいかが問い合わされる。電圧降下が第３の限界値より小さいかまたは等しければ、ダブルシフト切替弁２２はもはや正常モードで動作しておらず、僅かなアクチュエータ電圧しか必要とせず、僅かな圧力が作用する弁座４０ｂにだけ走行する。これら最初の限界値はソフトな限界値と称される。ここで第２の限界値は、圧縮素子が上方閉鎖弁座位置に、トップ電圧レベルで実行される２つの噴射間の時間的間隔が最大のときに確実に留まることが保証されるように選定される。

　しかし電圧降下が第３の限界値（これは別の（ハードな）閾値である）よりも大きければ、カップラ漏れ量が許容できないほど高まっているため、インジェクタ２２の確実な動作はもはや保証されない。さらなるエラー登録がブロック６４で行われ、まだ充電されているアクチュエータが放電される。この第３のハードな閾値は適合的に、再現可能でありかつ精確なインジェクタの制御がまだ保証されるように設定される。

　次のこの方法は終了し、比較的後の時点で新たに実行することができる。どれだけの頻度でこの診断方法を実行するかは、検出すべきエラーの可能性に依存する。老化によるカップラ漏れ量の上昇だけを識別すべき場合、トップ電圧レベルを所定の時間間隔でだけ、例えば制御装置２６の動作時間カウンタに依存して分析することができる。

　第１の限界値についての問い合わせは、電圧降下が第１の限界値よりも大きい場合、レール圧が低減されるが、本発明ではこれを省略することもできる。さらに可能な手段としてブロック６２で択一的にまたは付加的に、トップ電圧を最大許容レベルまで高めることができる。

　図４は択一的構成を示し、ここでは電圧値が、例えば噴射ＶＥ1の後であるトップ電圧レベルでの噴射の終了イベントと、例えば主噴射のトップ電圧レベルでの開始イベントの前との間で連続的に測定される。ここでもこの方法はスタートブロックから開始し、次のブロックで圧電アクチュエータ２４が充電され、時点がｔ＝１にセットされる。ｔ＝ｔ_{ＥｎｄＥｖｅｎｔ}にトップ電圧レベルで達すると直ちにタイムカウンタはそれ以上カウントアップするのではなく、電圧値Ｕ_１Ｔｏｐが測定される。そして次の時点で、次の噴射のｔ≦ｔ_{ＢｅｇｉｎＥｖｅｎｔＴｏｐ}であるか否かが問い合わされ、そうである場合には電圧値Ｕ2からＵnが記録される。タイムカウンタは各電圧測定の際に１だけカウントアップされ、ｔ≦ｔ_{ＢｅｇｉｎＥｖｅｎｔＴｏｐ}であるか否かの新たな問い合わせがスタートされる。この問い合せに対して「否定（ｎ）」された場合に初めて、すなわち時点がｔ_{ＢｅｇｉｎＥｖｅｎｔＴｏｐ}より大きくなって初めて、トップ電圧についての積分が第１の限界値より小さいか否かの次の問い合わせが行われる。続いてこの方法は図３で説明したように経過する。

　図５ａには、圧電アクチュエータ２４に対する制御電圧の経過、並びにカップラ力が約４ｍｓの時間にわたって図示されている。ここで図５ａには２つの異なるインジェクタに対する値が示されている。トップ電圧レベルで減少するカップラ力の作用は図５ａのインジェクタで比較的強く発生することが分る。なぜならここでは圧縮ピンが比較的短く構成されているからである。

　図６は、動作工程中の３つの別個の噴射による燃料噴射を時間軸について概略的にプロットしたものである。３つの噴射はＶＥ2、ＶＥ1およびＨＥであり、ＶＥ2は先行する予噴射、ＶＥ1はそれより後の予噴射である。ここでは２つの予噴射と１つの主噴射が行われる。第１の予噴射ＶＥ2が行われるとき、閉鎖素子が下方閉鎖位置に存在する比較的低い電圧レベルから出発して、電圧上昇（ｕｐ）により噴射弁が開放し、噴射ＶＥ2が行われた後、閉鎖素子４２が再び、比較的低い電圧レベル（ｂｏｔｔｏｍ）において弁座４０ｂに当接することがわかる。噴射ＶＥ1のためにまず、噴射ＶＥ2と同じようにインジェクタが開放される。これはアクチュエータ２４の電圧をレベル（ｕｐ）に高めることにより行われる。次に噴射弁を閉鎖するために、さらなる電圧上昇がトップ電圧レベル（ｔｏｐ）まで行われる。これにより閉鎖素子４２は上方弁座位置４０ａに座し、弁は閉鎖する。次に主噴射の間、電圧が低下される（ｄｏｗｎ）。これにより２つの弁座位置の間の中間位置に、ｕｐ電圧の場合と同じように達する。しかしこのときこのダウンレベルでのアクチュエータ電圧は２つの予噴射のための開放レベル（ｕｐ）での電圧よりも低い。電圧が異なることによりアクチュエータ電圧のヒステリシス特性が得られる。次にインジェクタを閉鎖するためにアクチュエータ電圧がさらに低下される（ｂｏｔｔｏｍ）。その結果、閉鎖素子４２は再び弁座４０ｂに当接するようになる。さらにどの時点で電圧の測定が行われるかが分る。ここで重要なのは、測定を終了イベントの領域で行うことができることである。すなわちまだレベルの高い間に測定を行うことができるが、しかし常に開始イベントの前で実行しなければならない。これはアクチュエータ電圧の変化領域で発生するかと過程をフィルタリングするためである。電圧降下を検出するためには、遮断電圧が既知でなければならない。この遮断電圧は図６ａに＊により示されている。電圧上昇は圧電アクチュエータのセンサ的特性およびバネ質量系から生じる。なぜなら圧電セラミックはバネによりバイアスされているからである。

　図６ｂはシングルシフト弁に対する電圧経過を示し、ここではトップ電圧レベルに達することはない。

　最後に図７は、ＡＤＣトリガを介した電圧の連続的測定を示し、このトリガは下の線に垂直の矢印によって示されている。実線によりカップラの正常な漏れによる正常な電圧降下が示され、破線によりカップラ漏れが許容できないほど大きくなったときに発生する電圧降下が示されている。この方法を介して、図４に示したようにこの場合も診断を行うことができる。

圧電アクチュエータを備えるインジェクタを有する内燃機関の概略図である。圧電アクチュエータを有する燃料噴射システムの噴射弁である。燃料噴射システムを駆動するための方法のフローチャートである。本発明の方法の択一的構成のフローチャートである。制御電圧並びにカップラ力に対する時間線図である。制御電圧並びにカップラ力に対する時間線図である。ダブルシフト弁およびシングルシフト弁に対する制御電圧と噴射の時間線図である。制御電圧に対する時間線図である。

符号の説明

　１０　内燃機関
　１２　燃焼室
　１４　入口弁
　１６　吸気管
　１８　出口弁
　２０　排気管
　２２　インジェクタ
　２４　圧電アクチュエータ
　２６　制御および調整装置
　２８　燃料リザーバ
　２９　燃料管路
　３２　接続端子
　３４　調整ピストン
　３６　カップラ空間
　３８　ピストン
　４０　シフト弁空間
　４０ａ，ｂ　閉鎖位置
　４２　閉鎖素子
　４４　チャネル
　４６　接続部材
　４８　ノズルニードル
　５０　燃料流出口
　５２　燃料チャネル
　５６　圧力分配ピン

Claims

　複数の噴射弁を備える燃料噴射システムの駆動方法であって、それぞれ１つの圧電アクチュエータが閉鎖素子を液圧式カップラを介して駆動する形式のものにおいて、
　アクチュエータ電圧＞０である、閉鎖素子の少なくとも１つの閉鎖位置においてアクチュエータ電圧の経過を監視し、
　当該アクチュエータ電圧の経過から、アクチュエータ電圧とバイアス力との関連、およびひいては液圧式カップラにおける圧力変化との関連を介してカップラ領域の漏れを推定する、
ことを特徴とする方法。
　噴射弁はダブルシフト弁であり、
　該ダブルシフト弁は、燃料噴射のためのノズルの近傍にある第１の上方閉鎖位置と、該ノズルからさらに離れた個所にある第２の下方閉鎖位置と、少なくとも１つの開放位置とを有し、
　該開放位置は２つの閉鎖位置の間にあり、
　アクチュエータ電圧の経過を前記上方閉鎖位置において監視する、請求項１記載の方法。
　監視されたアクチュエータ電圧に基づいて、噴射弁のカップラの充填状態についての診断を行う、請求項１または２記載の方法。
　アクチュエータ電圧から検出されたカップラの漏れを限界値と比較する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
　漏れが限界値を上回るとき、レール圧を低減する、請求項４記載の方法。
　漏れが限界値を上回るとき、アクチュエータ電圧を高める、請求項４または５記載の方法。
　カップラの漏れが限界値を上回るとき、ダブルシフト弁の駆動を切り替え、監視される第１の上方閉鎖位置へ走行しないようにする、請求項４から６までのいずれか１項記載の方法。
　漏れが限界値を上回るとき、噴射弁を遮断し、圧電アクチュエータを放電する、請求項４から７までのいずれか１項記載の方法。
　圧電アクチュエータの電圧経過を、第１の噴射の終了と第２の噴射の開始との間で所定の離散的間隔で、少なくとも２回サンプリングする、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
　圧電アクチュエータの電圧経過を、第１の噴射の終了と第２の噴射の開始との間で連続的にサンプリングする、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
　コンピュータ上で実行される、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法を実施するのに適するコンピュータプログラム。
　メモリ、とりわけフラッシュメモリに記憶されている、請求項１１記載のコンピュータプログラム。
　複数の噴射弁（２２）を有する燃料噴射システムを駆動するための制御および／または調整装置であって、
　請求項１１または１２記載のコンピュータプログラムの記憶されたメモリを有する制御および／または調整装置。
　燃焼室（１２）と複数の噴射弁（２２）とを有する内燃機関であって、それぞれ１つの圧電アクチュエータ（２４）が閉鎖素子（４２）を液圧式カップラを介して駆動し、請求項１３記載の制御および／または調整装置を有する内燃機関。