JP2005522615A - 内燃機関のための燃料噴射装置および燃料噴射装置の動作方法 - Google Patents

Abstract

少なくとも２つのシリンダを有する内燃機関、例えばディーゼル機関のための燃料噴射装置が提案される。この燃料噴射装置は少なくとも２つのアクチュエータ素子を有し、各シリンダには燃料をシリンダに噴射するアクチュエータ素子が少なくとも１つずつ配属されている。またこの燃料噴射装置はアクチュエータ素子の駆動制御時の衝突を監視および／または解消するための噴射制御部を有する。この噴射制御部はアクチュエータ素子を、噴射時の噴射素子の充電エッジおよび／または放電エッジに依存して早めまたは遅めに駆動制御するか、駆動制御しない。

Description

本発明は、少なくとも２つのシリンダを備えた内燃機関、例えばディーゼル機関のための燃料噴射装置に関し、ここで燃料噴射装置は少なくとも２つのアクチュエータ素子を有し、各シリンダにはシリンダに燃料を噴射するためのアクチュエータ素子が少なくとも１つずつ配属されている。本発明はさらにそのような燃料噴射装置の動作方法に関する。

ＤＥ １００ ３３ ３４３ Ａ１から、アクチュエータ素子の駆動制御においてコンフリクトを監視および／または解消するための噴射制御部、例えばピエゾアクチュエータの重複する噴射経過のコンフリクトマネージメントを有する、内燃機関例えばディーゼル機関のための燃料噴射装置が公知である。

ピエゾコモンレールアクチュエータにおいては同時に１つの制御エッジしか実現することができない。しかしながら燃焼技術的な理由から、補完的なバンクの駆動制御を噴射が重複するように適用することが必要である。このことは圧電素子の充電エッジ／放電エッジがオーバラップする部分を有さない場合には、ＤＥ １００ ３３ ３４３ Ａ１から公知である、圧電素子を相互接続するための回路装置により可能となる。エッジがオーバラップする場合にはＤＥ １００ ３３ ３４３ Ａ１から明らかにされている燃料噴射装置では、優先順位の低い駆動制御（以下では低優先制御と称する）時にはエッジがシフトされる、または短縮される。

本発明の課題は、異なる噴射の制御エッジの衝突を因果関係の考慮下で阻止することである。

この課題は冒頭で述べたような内燃機関のための燃料噴射装置において、噴射制御部がアクチュエータ素子の時間的な制御特性に依存する所定の時間間隔に依存してアクチュエータ素子を制御することによって解消される。

本発明の基本思想は、優先順位の高い制御エッジの開始について時間領域または時間間隔を設定することである。この時間間隔または時間領域は高い優先順位の間隔に対する、低い優先順位の間隔の最大シフト／短縮度を直接的に決定する。アクチュエータ素子自体は圧電素子でよく、または磁石弁でも良い。

さらにこの課題は、少なくとも２つのシリンダを有する内燃機関、例えばディーゼル機関のための燃料噴射装置によって、噴射制御部が優先順位の低い少なくとも１つの噴射を、一方の圧電素子が充電または放電されるべきときには他方の圧電素子が充電されないように、または一方の磁石弁に電流が流れている限り他方の磁石弁には電流が流れないように、圧電素子の充電および放電または磁石弁を流れる電流の時間的な経過に依存する所定の時間間隔だけ短縮することによって解決される。ここで前述の燃料噴射装置は少なくとも２つの圧電素子を有し、各シリンダには圧電素子の充電または放電によってシリンダに燃料を噴射するための圧電素子が少なくとも１つずつ配属されており、圧電素子には圧電素子を充電または放電するための唯一の供給ユニットが配属されており、燃料噴射装置はさらに、一方の圧電素子が充電または放電されるべき時間間隔と、他方の圧電素子が充電または放電されるべき時間間隔との起こりうる交差を監視するための噴射制御部を有し、また少なくとも２つの噴射には、１つの噴射に少なくとも１つの別の噴射（低優先噴射）よりも高い優先順位（高優先噴射）が割り当てられているように異なる優先順位が割り当てられる。

間隔の短縮の他に、噴射制御部によって低い優先順位を有する噴射を、一方の圧電素子が充電または放電されるべき時間間隔と、他方の圧電素子が充電または放電されるべき時間間隔とが交差しないように、圧電素子の充電および放電または磁石弁を流れる電流の時間的な経過に依存する所定の時間間隔だけシフトさせることができる。

本発明の課題はさらに請求項９による燃料噴射装置の動作方法によって解決される。

さらなる利点および詳細は実施例および図面の以下の説明から生じる。

図面において、
図１は従来技術から公知である圧電素子の接続を示し、
図２ａは圧電素子の充電を示し、
図２ｂは圧電素子の充電を示し、
図２ｃは圧電素子の放電を示し、
図２ｄは圧電素子の放電を示し、
図３は駆動制御ＩＣを示し、
図４は従来技術から公知の割込みの時間的なシーケンスを示し、
図５は本発明による衝突マネージメントに関するのシーケンス計画であり、
図６は本発明による衝突マネージメントの構成に関するシーケンス計画であり、
図７は本発明による衝突マネージメントの別の構成に関するシーケンス計画である。

図１は圧電素子１０、２０、３０、４０、５０、６０ならびにこれらの圧電素子を駆動制御するための手段を示す。ここではＡの領域が詳細に示されており、Ｂの領域は詳細には示されていない。これらの領域は破線ｃで示されているように分けられている。詳細に示された領域Ａは圧電素子１０、２０、３０、４０、５０および６０を充電および放電するための回路を包含する。考察する例においては圧電素子１０、２０、３０、４０、５０および６０は内燃機関の燃料噴射弁（殊にいわゆるコモンレールインジェクタ）内のアクチュエータである。説明する実施形態においては、内燃機関の６つのシリンダを独立して制御するために、６つの圧電素子１０、２０、３０、４０、５０および６０が使用される。しかしながら他の任意の目的のためには、別の任意の数の圧電素子が適しているであろう。

詳細には示されていない領域Ｂは、制御装置Ｄと駆動制御ＩＣＥとを備えた噴射制御部Ｆを包含し、この噴射制御部Ｆは詳細に示された領域Ａ内の素子を制御するために使用される。駆動制御ＩＣＥには圧電素子の残りの制御回路全体からの電圧および電流の種々の測定値が供給される：本発明によれば制御計算機Ｄおよび駆動制御ＩＣＥは圧電素子に対する制御電圧ならびに制御時間を制御するために構成されている。制御計算機Ｄおよび／または駆動制御ＩＣＥは同様に、圧電素子の制御回路全体の種々の電圧および電流を監視するために構成されている。

以下の説明においては先ず詳細に示された領域Ａ内の個々の素子を説明する。次に圧電素子１０、２０、３０、４０、５０および６０の充電過程および放電過程の一般的な説明が続く。最後に、２つの過程が制御計算機Ｄおよび駆動制御ＩＣＥによってどのように制御され、また監視されるかを詳細に記述する。

圧電素子１０、２０、３０、４０、５０および６０は第１のグループＧ１と第２のグループＧ２に分割されており、これらのグループはそれぞれ３つの圧電素子を含む（すなわち、グループＧ１内には圧電素子１０、２０および３０、グループＧ２内には圧電素子４０、５０および６０）。グループＧ１およびグループＧ２は並列接続された回路部の構成部分である。グループ選択スイッチ３１０、３２０を用いて、圧電素子１０、２０および３０のグループＧ１ないし圧電素子４０、５０および６０のグループＧ２のいずれのグループがそれぞれ共通の充放電装置を用いて放電されるかを決定することができる（しかしながら充電過程に関しては、以下においてさらに詳述するが、グループ選択スイッチ３１０、３２０は重要ではない）。第１のグループＧ１の圧電素子１０、２０および３０は１つのアクチュエータバンクに配置されており、第２のグループＧ２内の圧電素子４０、５０および６０は別のアクチュエータバンクに配置されている。アクチュエータバンクとして１つのブロックが表されており、このブロックには２つまたはそれ以上のアクチュエータ素子、例えば圧電素子が固定的に配置されている、例えば鋳込まれている。

グループ選択スイッチ３１０、３２０はコイル２４０とそれぞれのグループＧ１およびＧ２（コイル側の端子）との間に配置されており、トランジスタとして実現されている。ドライバ３１１、３２１が実装されており、これらのドライバは駆動制御ＩＣＥから受信する制御信号を電圧に変換し、この電圧は要求に応じて回路の開閉のために選定することができる。

グループ選択スイッチ３１０、３２０に並列にして（グループ選択ダイオードとも称される）ダイオード３１５ないし３２５が設けられている。グループ選択スイッチ３１０、３２０がＭＯＳＦＥＴないしＩＧＢＴとして実施されている場合には、例えばこれらのグループ選択ダイオード３１５および３２５を寄生ダイオード自体によって形成することができる。充電過程の間にグループ選択スイッチ３１０、３２０がダイオード３１５、３２５によって橋絡される。したがってグループ選択スイッチ３１０、３２０の機能は、単に放電過程に関して圧電素子１０、２０および３０のグループＧ１ないし圧電素子４０、５０および６０のグループＧ２のうちの１つのグループの選択に制限される。

グループＧ１ないしグループＧ２において圧電素子１０、２０および３０ないし４０、５０および６０は、それぞれ並列接続されている圧電分岐１１０、１２０および１３０（グループＧ１）および１４０、１５０および１６０（グループＧ２）の構成部分として配置されている。各圧電分岐は１つの圧電素子１０、２０、３０、４０、５０ないし６０と（分岐抵抗と称される）１つの抵抗１３、２３、３３、４３、５３ないし６３とを備えた第１の並列回路、ならびにトランジスタ１１、２１、３１、４１、５１ないし６１として実施されている（分岐選択スイッチと称される）１つの選択スイッチと（分岐ダイオードと称される）１つのダイオード１２、２２、３２、４２、５２ないし６２とを有する第２の並列回路から構成されている。

分岐抵抗１３、２３、３３、４３、５３ないし６３は、容量性の圧電素子１０、２０、３０、４０、５０ないし６０の２つの端子と相互接続されているので、それぞれ対応する圧電素子１０、２０、３０、４０、５０ないし６０が充電過程中および充電過程後に継続的に放電するよう作用する。しかしながら分岐抵抗１３、２３、３３、４３、５３ないし６３は、後述するように、被制御の充電過程および放電過程に比べこの過程を緩慢に成すために十分な大きさを有する。したがって、任意の圧電素子１０、２０、３０、４０、５０ないし６０の電荷を充電過程後の関連する時間内では不変とみなすことができる。

個々の圧電分岐１１０、１２０、１３０、１４０、１５０ないし１６０における分岐選択スイッチ／分岐ダイオードペア、すなわち圧電分岐１１０における選択スイッチ１１とダイオード１２、圧電分岐１２０における選択スイッチ２１とダイオード２２らは、寄生ダイオードを有する電子スイッチ、例えばＭＯＳＦＥＴないしＩＧＢＴ（すなわちトランジスタ）として実現することができる（前述したようにこの電子スイッチに関してはグループ選択スイッチ／ダイオードペア３１０および３１５ないし３２０および３２５を示している）。

分岐選択スイッチ１１、２１、３１、４１、５１ないし６１を用いて、圧電素子１０、２０、３０、４０、５０ないし６０のいずれの圧電素子がそれぞれ共通の充放電装置を用いて充電されるかを決定することができる：後述する充電過程の間に所属の分岐選択スイッチ１１、２１、３１、４１、５１ないし６１が閉じられている圧電素子は全てそれぞれ充電される。

分岐ダイオード１２、２２、３２、４２、５２および６２は放電過程中に分岐選択スイッチ１１、２１、３１、４１、５１ないし６１を橋絡するために使用される。したがって考察する例においては、充電過程に関してはそれぞれ１つの圧電素子を選択することができ、放電過程に関しては圧電素子１０、２０および３０の第１のグループＧ１か、圧電素子４０、５０および６０の第２のグループＧ２かを選択する必要がある、もしくは両方のグループを選択する必要がある。

圧電素子１０、２０、３０、４０、５０および６０自体に再び立ち返るが、分岐選択圧電端子１５、２５、３５、４５、５５ないし６５は分岐選択スイッチ１１、２１、３１、４１、５１ないし６１を用いるか、対応するダイオード１２、２２、３２、４２、５２ないし６２を介して、ならびにこれらの分岐選択スイッチおよびダイオード両方を介する場合において付加的に抵抗３００を介してアースに置かれる。抵抗３００を用いて圧電素子１０、２０、３０、４０、５０および６０の充電および放電の間に分岐選択圧電端子１５、２５、３５、４５、５５ないし６５とアースとの間に流れる電流が測定される。これらの電流の知識は圧電素子１０、２０、３０、４０、５０および６０の被制御の充電および放電を可能にする。例えば電流の絶対値に依存して充電スイッチ２２０ないし放電スイッチ２３０を閉じ、また開くことによって、充電電流ないし放電電流を所定の平均値に調節することができる、および／または、これらの充電電流ないし放電電流が所定の最大値および／または最小値を上回るないし下回ることを回避できる。

考察する例においては、測定自体のために例えば５ＶＤＣの電圧を供給する電圧源６２１と、２つの抵抗６２２および６２３の形態の電圧分配器とが必要である。したがって駆動制御ＩＣＥ（測定を実施する）は負の電圧から保護されるべきであり、さもなければこの負の電圧が測定点６２０において発生する可能性があり、またこの負の電圧は駆動制御ＩＣＥによっては抑制することができない：このような負の電圧は前述の電圧源６２１と電圧分配器抵抗６２２および６２３から供給される正の電圧を加えることによって変化される。

それぞれの圧電素子１０、２０、３０、４０、５０および６０の別の端子、すなわちそれぞれのグループ選択圧電端子１４、２４、３４、４４、５４ないし６４をグループ選択スイッチ３１０ないし３２０またはグループ選択ダイオード３１５ないし３２５を介して、ならびにコイル２４０と充電スイッチ２２０および充電ダイオード２２１からなる並列回路とを介して電圧源の正極に接続することができ、また択一的ないし付加的にグループ選択スイッチ３１０ないし３２０またはダイオード３１５ないし３２５を介して、ならびにコイル２４０と放電スイッチ２３０および放電ダイオード２３１からなる並列回路とを介してアースに置くことができる。充電スイッチ２２０および放電スイッチ２３０は例えばトランジスタとして実現されており、このトランジスタはドライバ２２２ないし２３２を介して制御することができる。

電圧源はコンデンサ２１０を包含する。コンデンサ２１０はバッテリ２００（例えば自動車のバッテリ）および後置接続されている直流電圧変換器２０１によって充電される。直流電圧変換器２０１はバッテリ電圧（例えば１２Ｖ）を本質的に任意の別の直流電圧（例えば２５０Ｖに変換し、コンデンサをこの電圧に充電する。直流電圧変換器２０１の制御はトランジスタスイッチ２０２および抵抗２０３を介して行われ、この抵抗２０３は測定点６３０において取り出される電流の測定に使用される。

相互制御を目的として駆動制御ＩＣＥによって、ならびに抵抗６５１、６５２および６５３および例えば５Ｖの直流電圧源６５４によって測定点６５０における別の電流測定が可能となる。さらには駆動制御ＩＣＥによって、ならびに電圧分配抵抗６４１および６４２によって測定点６４０における電圧測定が可能となる。

（総放電抵抗と称される）抵抗３３０、（停止スイッチと称される）スイッチ３３１ならびに（総放電ダイオードと称される）ダイオード３３２は最終的に、（圧電素子が通常動作ではなく、以下説明するように、「通常の」放電過程によっては放電されない場合には）圧電素子１０、２０、３０、４０、５０ならびに６０の放電に使用される。停止スイッチ３３１は有利には「通常の」放電過程（放電スイッチ２３０を介する周期的な放電）後に閉じられ、これによって圧電素子１０、２０、３０、４０、５０および６０は抵抗３３０および３００を介してアースに置かれる。したがって、場合によっては圧電素子１０、２０、３０、４０、５０および６０内にとどまっているそれぞれの残留電圧が除去される。総放電ダイオード３３２は状況によっては負の電圧によって損傷される可能性のある圧電素子１０、２０、３０、４０、５０および６０における負の電圧の発生を回避する。

全ての圧電素子１０、２０、３０、４０、５０および６０ないし特定の圧電素子１０、２０、３０、４０、５０ないし６０の充電および放電は（全てのグループおよびその圧電素子に共通の）唯一の充放電装置を用いて行われる。考察する例においては、共通の充放電装置はバッテリ２００、直流電圧変換器２０１、コンデンサ２１０、充電スイッチ２２０および放電スイッチ２３０、充電ダイオード２２１および放電ダイオード２３１ならびにコイル２４０を包含する。

各圧電素子の充電および放電は同じやり方で行われるので、以下では第１の圧電素子１０のみを参照して説明する。

充電および放電過程の間に生じる状態を図２Ａから図２Ｄに関連して説明する。図面のうち図２Ａおよび図２Ｂは圧電素子１０の充電を示し、図２Ｃおよび図２Ｄは圧電素子１０の放電を示す。

充電ないし放電すべき１つまたは複数の圧電素子１０、２０、３０、４０、５０ないし６０ないし１０、２０、３０、４０、５０および６０の選択の制御、以下説明する充電過程ならびに放電過程は駆動制御ＩＣＥおよび制御装置Ｄによって、上述したスイッチ１１、２１、３１、４１、５１、６１；３１０、３２０；２２０、２３０および３３１のうちの１つまたは複数のスイッチを開くないし閉じることによって行われる。一方では詳細に示した領域Ａ内の素子間の相互作用、他方では駆動制御ＩＣＥと制御計算器Ｄの相互作用を以下ではさらに詳述する。

充電過程に関しては、先ず充電すべき１つの圧電素子１０、２０、３０、４０、５０ないし６０を選択する必要がある。第１の圧電素子１０のみを充電するために、第１の分岐１１０の分岐選択スイッチ１１が閉じられ、他方ではその他の全ての分岐選択スイッチ２１、３１、４１、５１および６１は開かれたままである。他の任意の圧電素子２０、３０、４０、５０、６０のうちの１つだけを充電するために、ないし複数の圧電素子を同時に充電するためには、スイッチの選択を相応の分岐選択スイッチ２１、３１、４１、５１および／または６１を閉じることにより行えばよい。

次に充電過程自体を行うことができる。

考察する例においては、充電過程のために一般的にコンデンサ２１０と第１の圧電素子１０のグループ選択圧電端子１４との間の正の電位差が必要である。しかしながら充電スイッチ２２０および放電スイッチ２３０が開かれている限り、圧電素子１０の充電ないし放電は行われない。この状態においては図１に表されている回路は定常状態にあり、すなわち圧電素子１０はその電荷状態を本質的には変化させずに維持し、この際電流は流れない。

第１の圧電素子１０を充電するためにスイッチ２２０が閉じられる。これによって論理的には第１の圧電素子１０のみを充電することができる。しかしながらこのことは、関連する素子を損傷させる虞のある過度に大きな電流を流すことになりかねない。したがって、測定点６２０に生じる電流が測定され、スイッチ２２０は検出された電流が所定の限界値を上回ると即座に再び開かれる。したがって第１の圧電素子１０において任意の電荷を達成するために、放電スイッチ３５０が開かれている間に充電スイッチ２２０が反復的に開閉される。

より詳細に考察すると、充電スイッチ２２０が閉じられている場合には、図２Ａに示されている関係が生じ、すなわち圧電素子１０、コンデンサ２１０およびコイル２４０からなる直列回路を包含する閉成された回路が生じ、この際回路には図２Ａにおいて矢印によって示されているように電流ｉ_ＬＥ（ｔ）が流れる。この電流の流れに基づき、第１の圧電素子１０のグループ選択圧電端子１４に正の電荷が供給され、またコイル２４０においてはエネルギが蓄積される。

充電スイッチ２２０が閉じられた直後（例えば数μｓ）に開かれる場合には、図２ｂに示されているような関係が生じる：圧電素子１０、放電ダイオード２３１およびコイル２４０からなる直列回路を包含する閉成された回路が生じ、この際回路には図２Ｂにおいて矢印によって示されているように電流Ｉ_ＬＡ（ｔ）が流れる。この電流の流れに基づき、コイル２４０に蓄積されているエネルギが圧電素子１０に流れる。圧電素子１０へのエネルギ供給に応じて、この圧電素子１０において生じる電圧が上昇し、圧電素子１０の外形寸法が拡大する。コイル２４０から圧電素子１０にエネルギ供給が行われる場合には、図１に示されており、既に説明した回路の定常状態が再び達成される。

この時点においてないし（充電過程の所望の時間プロファイルに応じて）この時点よりも早めまたは遅めに、充電スイッチ２２０が新たに閉じられ、また再び開かれることにより、前述の行程が新たに行われる。充電スイッチ２２０を新たに閉じ、また新たに開くことによって圧電素子１０に蓄積されるエネルギが上昇し（圧電素子１０に既に蓄積されているエネルギと新たに供給されるエネルギが加算される）、圧電素子１０において生じる電圧が上昇し、この圧電素子１０の外形寸法が相応に拡大する。

充電スイッチ２２０の上述した開閉が何度も繰り返される場合には、圧電素子１０において生じる電圧の上昇ならびに圧電素子１０の拡張は段階的に行われる。

充電スイッチ２２０が所定の回数開閉された場合および／または圧電素子１０が所望の充電状態に達した場合には、圧電素子１０の充電は充電スイッチ２２０を開いたままにすることによって終了される。

放電過程に関しては、考察する例においてはグループ（Ｇ１およびＧ２）内の圧電素子１０、２０、３０、４０、５０および６０が以下のように放電される。

先ず、圧電素子が放電されるべきグループＧ１および／またはＧ２のグループ選択スイッチ３１０および／または３２０が閉じられる（分岐選択スイッチ１１、２１、３１、４１、５１、６１は放電過程に関して圧電素子１０、２０、３０、４０、５０、６０の選択に何ら影響を有さない。何故ならばこれらの分岐選択スイッチはこの場合ダイオード１２、２２、３２、４２、５２および６２によって橋絡されるからである）。したがって第１のグループＧ１の一部である圧電素子１０を放電するために、第１のグループ選択スイッチ３１０が閉じられる。

放電スイッチ２３０が閉じられると、図２Ｃに示されている関係が生じる：圧電素子１０およびコイル２４０からなる直列回路を包含する閉成された回路が生じ、この際回路には図２Ｃにおいて矢印によって示されているように電流Ｉ_ＥＥ（ｔ）が流れる。この電流の流れに基づき圧電素子に蓄積されているエネルギ（エネルギの一部）がコイル２４０に伝送される。圧電素子１０からコイル２４０へのエネルギ伝送に応じて、圧電素子１０において生じる電圧が降下し、また圧電素子の外形寸法が縮小する。

放電スイッチ２３０が閉じられた直後（例えば数μｓ）に開かれる場合には、図２Ｄに示されている関係が生じる：圧電素子１０、コンデンサ２１０、充電ダイオード２２１およびコイル２４０からなる直列回路を包含する閉成された回路が生じ、この際回路には図２Ｄにおいて矢印によって示されているように電流Ｉ_ＥＡ（ｔ）が流れる。この電流の流れに基づき、コイル２４０に蓄積されているエネルギはコンデンサ２１０に再び供給される。コイル２４０からコンデンサ２１０へのエネルギ伝送が行われる場合には、図１に示されており既に説明した回路の定常状態が再び達成される。

この時点においてないし（放電過程の所望の時間プロファイルに応じて）この時点より早めにまたは遅めに、放電スイッチ２３０は新たに閉じられて、また再び開かれることにより、前述の行程が新たに行われる。放電スイッチ２３０を新たに閉じ、また新たに開くことによって圧電素子１０に蓄積されているエネルギはさらに低減し、また同様に相応にして圧電素子に生じる電圧が降下し、圧電素子の外形寸法は縮小する。

上述した放電スイッチ２３０の開閉が何度も繰り返される場合には、圧電素子１０において生じる電圧の降下ならびに圧電素子１０の縮小は段階的に行われる。

放電スイッチ２３０が所定の回数開閉された場合および／または圧電素子が所望の充電状態に達した場合には、圧電素子の放電は放電スイッチ２３０を開いたままにすることによって終了される。

一方では駆動制御ＩＣＥと制御計算器Ｄとの相互作用、他方では詳細に示した領域Ａ内部の素子間の相互作用は制御信号によって生じ、この制御信号は分岐選択制御線４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、グループ選択制御線５１０、５２０、停止スイッチ制御線５３０、充電スイッチ制御線５４０および放電スイッチ制御線５５０ならびに制御線５６０を介して、詳細に示した領域Ａ内の素子に駆動制御ＩＣＥから供給される。他方では詳細に示した領域Ａにおける測定点６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０においてセンサ信号が検知され、このセンサ信号はセンサ線路７００、７１０、７２０、７３０、７４０、７５０を介して駆動制御ＩＣＥに供給される。

前述したような相応のスイッチの開閉による単一または複数の圧電素子１０、２０、３０、４０、５０、６０の充電過程ないし放電過程の実施に関して圧電素子１０、２０、３０、４０、５０ないし６０を選択するために、トランジスタのベースには制御線路を用いて電圧が印加される、ないし印加されない。センサ信号を用いて例えば、測定点６００ないし６１０に基づく圧電素子１０、２０および３０ないし４０、５０および６０に生じた電圧の検出ならびに測定点６２０に基づく充電電流および放電電流の検出が行われる。

図３には駆動制御ＩＣＥ内に包含されている構成素子すなわち論理回路８００、メモリ８１０、ディジタル・アナログ変換モジュール８２０ならびに比較モジュール８３０が示されている。さらには、（制御信号のために使用される）高速なパラレルバス８４０が駆動制御ＩＣＥの論理回路８００と接続されており、他方では低速なシリアルバス８５０がメモリ８１０と接続されている。論理回路８００はメモリ８１０、比較モジュール８３０ならびに信号線路４１０、４２０、４３０、４４０、４５０および４６０；５１０および５２０；５３０、５４０、５５０および５６０と接続されている。さらには、ディジタルアナログ変換モジュール８２０は比較モジュール８３０と接続されている。それに加え、比較モジュール８３０はセンサ線路７００および７１０、７２０、７３０、７４０および７５０、また上述したように、論理回路８００と接続されている。

図４は、以下詳細に説明するメイン噴射ＨＥならびに２つのパイロット噴射ＶＥ１およびＶＥ２の開始をクランクシャフトの上死点に依存してプログラミングするための、従来技術から公知である割込みの時間的なシーケンスを概略的に示す。図４から見て取れるように、６シリンダエンジンにおいては、静的な割込みが例えばクランクシャフトが約７８°のとき、ならびに例えばクランクシャフトが約１３８°の時に発生し、この割込みによってパイロット噴射ＶＥ２ならびにメイン噴射ＨＥの直前に行われるパイロット噴射ＶＥ１の開始がプログラミングされる。続いてこれらの噴射の終了が動的な割込みに基づきプログラミングされる。前述のクランクシャフト角度は単に例示的に示されているに過ぎないことは自明である。この割込みは全く原則的に別のクランクシャフト角度においても発生させることができる。

図５と関連させて以下では衝突マネージメントのシーケンス計画を説明する。２つの時間的に重複する噴射（一方は優先順位の高い噴射、例えばメイン噴射ＨＥであり、図５においては高優先の噴射として表されており、他方は優先順位の低い噴射、例えばパイロット噴射であり、図５においては低優先の噴射として表されている）に分けられる。噴射は回路装置において２つの制御エッジ、すなわち図５においてＢおよびＥで表されている開始エッジおよび終了エッジによって実現される。高優先エッジの出力に基づきタイムベースで「早め」ないし「遅め」への領域が設定される。低優先エッジがこれらの領域と交差する場合にはこれらのエッジはシフトされる。ここで「交差する」とは、低優先エッジがストラテジ的な余裕時間を表す時間領域または時間間隔の領域内に発生することを意味している。

ストラテジ的な余裕時間を「遅め」に向ける場合には、高優先エッジの持続時間、いわゆるアクティブ時間ｔ_ａまたはｔ_ａ＋ｔ_ｊのみが保護されていればよく、ここでｔ_ｊは動的な余裕時間を表し、以下においてさらに詳細に説明する。したがって開始／終了エッジ（すなわち低優先の開始／終了エッジについての間隔ｔ_ａ）から「保護される」領域は同じ大きさであるか、ｔ_ｊだけ異なり、ここでアクティブ時間ｔ_ａは図１に示した回路による「プロセス持続時間」を表し、ｔ_ｊは動的な余裕時間を表す。この時間は最も好適でない場合、すなわち考えられる最長の持続時間がカバーされているように選定する必要がある。アクティブ時間ｔ_ａを確定し、エッジまたは衝突マネージメントにおいてこのアクティブ時間ｔ_ａを使用する時点では、実際の持続時間はまだ設定されていない。何故ならばエッジは未来において発生するからである。

ストラテジ的な余裕時間を「早め」に向ける場合には、やはり区別する必要がある。低優先エッジが終了エッジであるならば、この低優先エッジはその持続時間の間隔をおいてのみ高優先のエッジに近づいてもよい。したがって領域ｔ_ａは長い。「早め」の場合において低優先エッジが開始エッジであるならば、この低優先エッジは、最悪の場合において低優先終了エッジが低優先開始エッジと高優先エッジとの間に存在できる限りにおいて「早めに」、すなわち高優先エッジよりも手前に位置していなければならない。このことは以下説明するように、因果関係の理由から必要である。

静的な割込み（図４を参照されたい）に従い開始エッジ時間を設定する時点では、持続時間、すなわちエッジの開始とエッジの終了との間の間隔はまだ設定されていない。しかしながら持続時間が設定されたならば、開始時点はもはや変更すべきではない。したがって既に開始時点が設定されている場合には、低優先終了エッジが低優先開始エッジと高優先エッジとの間に収まることが保証されていなければならない。したがって、エッジ間の所定の動的間隔ｔ_ｊも含めた２倍のアクティブ時間ｔ_ａ、例えば：
２×アクティブ時間ｔ_ａ＋２×動的間隔ｔ_ｊ
を有する、低優先開始エッジから守るための領域が設けられている。

持続時間（期間の長さ）が例えばレール圧の関数として、動的間隔も有する高優先エッジがこの期間内に収まるような長さであることが保証されている場合のみ、開始エッジまたは終了エッジが存在することが許されない時間間隔、時間領域をｔ_ａに低減することができる。

図６には最大シフト度が示されている。低優先開始エッジは、ストラテジ的な余裕時間を表す時間領域を有する最小区間領域が与えられているように高優先終了エッジの直ぐ近くに存在する。低優先の駆動制御はその持続時間を維持しつつ「遅め」にシフトされる（すなわち開始エッジおよび終了エッジがシフトされる）。低優先開始エッジはシフト後に動的間隔ｔ_ｊだけ高優先エッジから距離を取る。したがって最大シフト度は例えば：
３×アクティブ時間ｔ_ａ＋３×動的間隔ｔ_ｊ
である。

図７は最大短縮度を示す。低優先終了エッジは、ストラテジ的な余裕時間を表す時間領域を有する最小区間領域が与えられているように高優先開始エッジの直ぐ近くに存在する。低優先終了エッジは低優先開始時点を維持しつつ「早め」にシフトされ、すなわち持続時間は短縮される。低優先終了エッジは短縮後に動的間隔ｔ_ｊだけ高優先エッジから距離を取る。したがって最大短縮度は：
２×アクティブ時間ｔ_ａ＋動的間隔ｔ_ｊ または
２×アクティブ時間ｔ_ａ＋２×動的間隔ｔ_ｊ
である。

一般的に、２つのエッジの発生の間隔に関してはエッジマネージメントの実施後ではアクティブ時間ｔ_ａおよび動的間隔ｔ_ｊだけ離されたことが認められる。

低優先開始エッジが時間的に重複する場合、開始エッジの時点は静的な割込みにおける開始エッジよりも遙か手前に設定され、また高優先開始エッジとの衝突または高優先終了エッジとの衝突が生じるので、通常は「遅め」にシフトされる。高優先開始エッジ−低優先開始エッジの場合には静的な割込みにおいて反応することができ、高優先終了エッジ−低優先開始エッジの場合には、高優先開始エッジは因果関係に基づき低優先開始エッジの手前に存在し、したがって高優先制御の動的な割込みにおいて高優先の持続時間が決定され、低優先の持続時間をシフトすることができる。何故ならば低優先の動的な割込み、したがってそのプロセスの開始は高優先の制御の動的な割込み後になって初めて訪れることになるからである（図４を参照されたい）。これに対して低優先終了エッジが時間的に重複する場合には一般的に短縮される。何故ならば、低優先制御の持続時間が低優先の動的な割込みにおいて設定され、したがって開始エッジの実施が既に始まっているときに、この低優先終了エッジの衝突を識別できるからである。

上記では図５から図７と関連させて一次衝突のみを説明した。一次衝突への反応に基づき二次衝突が発生する可能性がある。この二次衝突は同一のストラテジ的な余裕時間でもって、すなわち同一の時間間隔でもって解消され、最大限のシフト時間および最大限の短縮時間は相応に高められる。

従来技術から公知である圧電素子の接続を示す。 圧電素子の充電を示す。 圧電素子の充電を示す。 圧電素子の放電を示す。 圧電素子の放電を示す。 駆動制御ＩＣを示す。 従来技術から公知の割込みの時間的なシーケンスを示す。 本発明による衝突マネージメントに関するのシーケンス計画である。 本発明による衝突マネージメントの構成に関するシーケンス計画である。 本発明による衝突マネージメントの別の構成に関するシーケンス計画である。

Claims (9)

1. 少なくとも２つのシリンダを備えた内燃機関、例えばディーゼル機関のための燃料噴射装置であって、
   少なくとも２つのアクチュエータ素子を有し、各シリンダには燃料をシリンダに噴射するためのアクチュエータ素子が少なくとも１つずつ配属されており、前記アクチュエータ素子の駆動制御時に衝突を監視および／または解消するための噴射制御部を有する、燃料噴射装置において、
   前記噴射制御部が前記アクチュエータ素子の制御特性に依存する所定の時間間隔（ストラテジ的な余裕時間）に依存して前記アクチュエータ素子を駆動制御することを特徴とする、燃料噴射装置。
2. 前記アクチュエータ素子は圧電素子である、請求項１記載の燃料噴射装置。
3. 前記アクチュエータ素子は磁石弁である、請求項１記載の燃料噴射装置。
4. 少なくとも２つのシリンダを備えた内燃機関、例えばディーゼル機関のための燃料噴射装置であって、
   少なくとも２つの圧電素子を有し、各シリンダには前記圧電素子の充電または放電によって燃料をシリンダに噴射するための圧電素子が少なくとも１つずつ配属されており、前記圧電素子には該圧電素子を充電または放電するための唯一の供給ユニットが配属されており、一方の圧電素子が充電または放電されるべき時間間隔と他方の圧電素子が充電または放電されるべき時間間隔との起こりうる交差を監視する噴射制御部を有し、少なくとも２つの噴射には、１つの噴射に少なくとも１つの別の噴射（低優先噴射）よりも高い優先順位（高優先噴射）が割り当てられるように異なる優先順位を割り当てられている、燃料噴射装置において、
   前記噴射制御部が優先順位の低い少なくとも１つの噴射を、一方の圧電素子が充電または放電されるべきときには他方の圧電素子が充電されないように、前記圧電素子の充電および放電の時間的な経過に依存する所定の時間間隔（ストラテジ的な余裕時間）だけ短縮することを特徴とする燃料噴射装置。
5. 前記燃料噴射部が優先順位の低い少なくとも１つの噴射を、一方の圧電素子が充電または放電されるべき時間間隔と、他方の圧電素子が充電または放電されるべき時間間隔とが交差しないように、前記圧電素子の充電および／または放電の時間的な経過に依存する所定の時間間隔（ストラテジ的な余裕時間）だけシフトさせる、請求項４記載の燃料噴射装置。
6. 前記ストラテジ的な余裕時間の時間的な経過は、高優先の噴射および／または低優先の噴射のエッジの持続時間（アクティブ時間）および所定の動的間隔に依存する、請求項４または５記載の燃料噴射装置。
7. 前記噴射を次の噴射のうちの少なくとも２つによって行う、すなわち少なくとも１つのパイロット噴射、少なくとも１つのメイン噴射、少なくとも１つのポスト噴射のうちの少なくとも２つによって行う、請求項４から６までのいずれか１項記載の燃料噴射装置。
8. 少なくとも２つのシリンダを備えた内燃機関のための燃料噴射装置、例えば請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料噴射装置の動作方法であって、
   前記燃料噴射装置は少なくとも２つのアクチュエータ素子を有し、各シリンダには燃料をシリンダに噴射するためのアクチュエータ素子が少なくとも１つずつ配属されており、起こりうる衝突を前記アクチュエータ素子の駆動制御時に監視および／または解消する、燃料噴射装置の動作方法において、
   前記監視を高優先および／または低優先の噴射時の前記圧電素子の充電および／または放電の時間的な経過に依存して行うことを特徴とする、燃料噴射装置の動作方法。
9. 少なくとも２つのシリンダを備えた内燃機関のための燃料噴射装置、例えば請求項４から７までのいずれか１項記載の燃料噴射装置の動作方法であって、
   前記燃料噴射装置は少なくとも２つの圧電素子を有し、各シリンダには前記圧電素子の充電または放電によって燃料をシリンダに噴射する圧電素子が少なくとも１つずつ配属されており、前記圧電素子には該圧電素子を充電または放電するための唯一の供給ユニットが配属されており、一方の圧電素子が充電または放電されるべき時間間隔と、他方の圧電素子が充電または放電されるべき時間間隔とが交差するか否かを監視する、燃料噴射装置の動作方法において、
   低優先の噴射時に、高優先の噴射の充電または放電の時点についての所定の時間間隔内に充電または放電が発生するか否かを監視し、ここで前記時間間隔は高優先および／または低優先の噴射の充電／放電の時間的な経過に依存することを特徴とする、燃料噴射装置の動作方法。

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