JP5259672B2 - 圧電アクチュエータを制御する方法 - Google Patents
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Description
この方法には、さらに、個々の追加制動段階の電流レベルおよび継続期間を決定するステップと、個々の追加制動段階に優先順位の値を割り当てるステップが含まれていることが好ましい。
この方法には、さらに、コモンレール燃料システムの少なくとも1つの動作変数およびハードウェア切換え時間に応じて、有効噴射器オン時間を決定するステップと、(i)一次開放時間と(ii)追加制動段階の各継続期間の合計と、有効噴射器オン時間とを比較するステップと、有効噴射器オン時間が、(i)と(ii)の合計以下である場合、追加制動段階のうちの1つまたは複数の継続期間を短くし、優先順位の値が最も小さい追加制動段階で開始するステップが含まれていることが好ましい。
この方法には、さらに、一次開放段階および少なくとも1つの制動段階を含む開放段階の間、噴射器を開放することができるよう、噴射器選択スイッチを起動するステップと、噴射器を開放するためにスタックを放電させるステップであって、一次開放段階と第1の追加制動段階の間の移行時および/または隣接する追加制動段階間の移行時に、一貫した燃料送出を保証するために、噴射器選択スイッチが一時的に非起動化されるステップが含まれていることが好ましい。
図1は、事実上、並列に接続された容量性圧電素子4のスタック2を備えた圧電アクチュエータ1を略図で示したものである。スタック2は、
電荷(Q)=電流(I)×時間(t)
の関係に従って、所与の時間tの間、電流Iをスタック2中またはスタック2外に駆動することによって異なるエネルギー化レベルに充電される。
中間電流経路30は、逓昇変圧器12の第2の出力接続部24と噴射器のバンク16の間に位置している電流感知および制御手段14を通って走っている。
電流感知および制御手段14の出力ISは、電流感知および制御手段、噴射器選択スイッチS1、S2、S3、充電スイッチQ1および放電スイッチQ2に制御信号を提供しているマイクロプロセッサ20の入力に供給される。放電および充電スイッチQ2、Q1に対する制御信号は、それぞれ放電イネーブル信号34および充電イネーブル信号36と呼ばれている。
電流は、マイクロプロセッサ20と共に電流感知および制御手段14によって、上位閾値レベルI1と下位閾値レベルI2の間で変化する。電流感知および制御手段14は、電流をモニタし、「感知した」電流ISに基づいてチョップト信号38を生成する。これについては、以下でさらに詳細に説明する。チョップト信号38は、論理ANDゲートを介して放電イネーブル信号34と結合され、それによって得られる信号が放電スイッチQ2に供給される。また、チョップト信号38は、論理ANDゲートを介して充電イネーブル信号36と結合され、それによって得られる信号が充電スイッチQ1に供給される。放電スイッチQ2が開閉して、事実上、変化する電流信号を放電段階6で生成する。充電段階8では、充電スイッチQ1が、変化する電流の生成を制御している。図2(c)、(d)および(e)は、それぞれ電流感知および制御手段14から出力される放電イネーブル信号34、充電イネーブル信号36およびチョップト信号38を示したものである。
圧電スタック2は、駆動信号に対する応答がオーバシュートを伴う変位であり、オーバシュートが発振して時間と共に大きさが小さくなる弱減衰システムと見なすことができる。変位のオーバシュートおよびそれに続く発振は、スタック電圧によって観察することができる。放電段階6の終了時には、スタック2は、運動量のために変位し続け、その変位は、未だ電荷の変化に対応していない。つまり、スタック上の電荷は、スタックが引き続いて短くなっている間、一定を維持する。したがって、スタック内の圧縮が増加し、圧電の性質によってスタックの両端間の電圧が大きくなる。スタックの両端間の電圧の上昇は、放電段階6の間に電圧が降下する方向とは逆方向である。つまり、スタック内の圧縮が増加することによってスタックが長くなる。この場合も、スタックは、その運動量のために、定常電圧に到達した後も長くなり続け、したがってスタックは張力下に置かれる。スタックが張力下に置かれると、そのためにスタックの両端間の電圧が再び小さくなり、逆方向にスタックが変位する。スタックの変位は、このように、最終値で安定するまで発振する。変位のオーバシュートおよびそれに続く発振は、スタック2が目標変位の達成に必要な応力を超える応力に遭遇していることを意味している。
図8は、制御段階および制動段階の時期を決定する制御ステップの流れ図を示したものである。第1のステップ81で、一次開放電流セットポイントPOおよび二次開放電流セットポイントSOの電流レベルが、それらに関連する一次開放時間(制御時間)POTおよび二次開放時間(制動時間)SOTと共に決定される。
上式で、
Δ速度=一次開放電流セットポイント(PO)−二次開放電流セットポイント(SO)であり、
スケール=f(制動時間有効(TON−POT)/二次開放時間(SOT))
である。
Claims (22)
- エンジン制御モジュール(ECM)から要求噴射器オン時間(TON)を受けるステップと、前記要求噴射器オン時間(TON)は燃料の要求量から決定され、且つレール圧力の関数であり、
スタック温度に基づいて駆動電流レベル(PO、SO)および駆動時間(topen、tclose)を選択するステップと、前記駆動電流レベル(PO、SO)および前記駆動時間(t open 、t close )はスタックに付与すべき所望量の電荷(ΔQ)または前記スタックから除去すべき所望量の電荷(ΔQ)に対応し、
前記所望量の電荷(ΔQ)を付与し、あるいは除去して燃料噴射器への前記要求量の燃料の移送を確認するために、前記駆動時間(topen、tclose)の間、前記スタックを介して前記駆動電流(PO、SO)を駆動するステップと、
を含む、燃料システムの燃料噴射器に使用するための圧電アクチュエータ(1)のスタック(2)の変位を制御するための開ループ充電制御方法。 - 前記駆動電流レベル(PO、SO)および前記駆動時間(t open 、t close )はスタック温度およびレール圧力に基づいて選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記駆動電流レベル(PO、SO)および前記駆動時間(t open 、t close )は前記スタック温度、および/またはスタック温度とレール圧力に基づいてルックアップテーブルから決定される、請求項1または2に記載の方法。
- 前記駆動電流レベル(PO、SO)および前記駆動時間(t open 、t close )はスタック圧力、要求噴射器オン時間(TON)およびスタック温度に基づいてルックアップテーブルから決定され、電荷が一定変化の場合、温度によってスタック変位は線形変化である、請求項1から3のいずれかに記載の方法。
- 一次開放段階/時間(6、POT)の間、一次開放電流レベル(PO)で決まる速度で前記スタック(2)から電荷を除去するステップと、一次遮断段階/時間(8、PCT)の間、一次遮断電流レベル(PC)で決まる速度で前記スタックに電荷を付与するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 一次開放段階/時間(6、POT)の間、一次開放電流レベル(PO)で決まる速度で前記スタック(2)に電荷を付与するステップと、一次遮断段階/時間(8、PCT)の間、一次遮断電流レベル(PC)で決まる速度で前記スタックから電荷を除去するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 1つまたは複数のルックアップテーブルおよび/またはデータマップから、前記一次開放電流レベル(PO)、前記一次遮断電流レベル(PC)および前記一次開放時間(POT)を決定するステップを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記一次開放段階(POT)の間に付与または除去される電荷量および前記一次遮断電流レベル(PC)に基づいて前記一次遮断時間(PCT)を決定するステップを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記一次開放段階/時間(POT)の前および/または後に、1つまたは複数の追加制動段階(62)をさらに含む、請求項5から8のいずれかに記載の方法。
- 前記一次遮断段階/時間(PCT)の前および/または後に、1つまたは複数の追加制動段階(62)をさらに含む、請求項5から9のいずれかに記載の方法。
- 前記個々の制動段階(62)の電流レベルおよび継続期間を決定するステップと、優先順位を割り当てるステップをさらに含む、請求項9または請求項10に記載の方法。
- 1つまたは複数のルックアップテーブルおよび/またはデータマップから、前記1つまたは個々の制動段階電流レベルおよび継続期間を決定するステップを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記共通のレール燃料システムの少なくとも1つの動作変数、およびひとつの状態から別の状態へハードウエアが切換える最小時間として規定される、ハードウェア切換え時間(tdwell)に応じて、有効噴射器オン時間(TON’)を決定するステップと、
(i)前記一次開放時間(POT)と(ii)前記制動段階(62)の各々の合計と、前記有効噴射器オン時間(TON’)とを比較するステップと、
前記有効噴射器オン時間(TON’)が、(i)と(ii)の合計以下である場合、前記制動段階のうちの1つまたは複数の前記継続期間を短くし、 前記優先順位が最も小さい制動段階で開始するステップと、
をさらに含む、請求項11または請求項12に記載の方法。 - 制動に有効である残りの時間がゼロに近くなると、制動段階電流レベルを前記一次開放電流レベル(PO)に向かって連続的に大きくするために、調整係数に従って前記制動段階電流レベル(92)を調整するステップを含み、
前記調整係数は、(i)前記一次開放電流レベル(PO)と前記制動段階電流レベルの差と、(ii)有効な前記残りの制動継続期間と所望の制動継続期間の関数のうちの少なくともいずれか一方で決まる、
請求項12に記載の方法。 - 前記一次開放段階(POT)および前記追加制動段階のうちの少なくとも1つを含む開放段階(6)の間、噴射器(16a、16b、16c)を開放するために選択する、噴射器選択スイッチ(S1、S2、S3)起動するステップと、
前記選択された噴射器(16a、16b、16c)を開放するために前記スタック(2)を充電するステップと、前記一次開放段階(POT)と第1の制動段階の間の移行時および/または隣接する追加制動段階間の移行時に、前記噴射器選択スイッチ(S1、S2、S3)は一致する燃料移送を確認するために一時的に非起動化される、
をさらに含む、請求項9から14のいずれかに記載の方法。 - 前記一次開放段階(POT)および前記追加制動段階のうちの少なくとも1つからなる開放段階(6)の間、噴射器(16a、16b、16c)を開放するために選択する、噴射器選択スイッチ(S1、S2、S3)を起動するステップと、
前記噴射器(16a、16b、16c)を開放するために前記スタック(2)を放電させ、前記一次開放段階(POT)と第1の制動段階の間の移行時および/または隣接する制動段階間の移行時に、前記噴射器選択スイッチ(S1、S2、S3)は一致する燃料移送を確認するために一時的に非起動化されるステップと
をさらに含む、請求項9から14のいずれかに記載の方法。 - 前記一次遮断段階(PCT)および前記追加制動段階のうちの少なくとも1つからなる遮断段階(8)の間、噴射器(16a、16b、16c)を選択して遮断することができるよう、噴射器選択スイッチ(S1、S2、S3)を起動するステップと、
前記選択された噴射器(16a、16b、16c)を遮断するために前記スタック(2)を充電するステップと、前記一次遮断段階(PCT)と第1の制動段階の間の移行時および/または隣接する制動段階間の移行時に、一致する燃料移送を確認するために前記噴射器選択スイッチ(S1、S2、S3)は一時的に非起動化される、
をさらに含む、請求項9から14のいずれかに記載の方法。 - 前記一次遮断段階(PCT)および前記追加制動段階のうちの少なくとも1つからなる遮断段階(8)の間、噴射器(16a、16b、16c)を遮断するために選択する、噴射器選択スイッチ(S1、S2、S3)を起動するステップと、
前記噴射器(16a、16b、16c)を遮断するために前記スタック(2)を放電させるステップと、前記一次遮断段階(PCT)と第1の制動段階の間の移行時および/または隣接する制動段階間の移行時に、一致する燃料移送を確認するために前記噴射器選択スイッチ(S1、S2、S3)は一時的に非起動化される、
をさらに含む、請求項9から14のいずれかに記載の方法。 - 実行環境で実行されると、請求項1から18のいずれか一項に記載の方法を実施するべく動作することができる少なくとも1つのコンピュータプログラムソフトウェア部分を備えるコンピュータプログラム製品。
- 請求項19に記載の前記少なくとも1つまたは個々のコンピュータソフトウェア部分を記憶するデータ記憶媒体。
- 請求項20に記載の前記データ記憶媒体を備えるマイクロコンピュータ。
- 燃料噴射器に使用するための圧電アクチュエータ(1)のスタック(2)のためのコントローラであって、
エンジン制御モジュール(ECM)から要求噴射器オン時間(TON)を受ける手段と、前記要求噴射器オン時間(TON)は燃料の要求量から決定され、且つレール圧力の関数であり、
スタック温度に基づいて駆動電流レベル(PO、SO)および駆動時間(topen、tclose)を選択するための手段と、前記駆動電流レベル(PO、SO)および駆動時間(t open 、t close )はスタック(2)に付与すべき所望量の電荷(ΔQ)または前記スタック(2)から除去すべき所望量の電荷(ΔQ)に対応し、
前記所望量の電荷(ΔQ)を付与し、あるいは除去して燃料噴射器への前記要求量の燃料の移送を確認するために、前記駆動時間(topen、tclose)の間、前記スタック(2)を介して前記駆動電流を駆動するための手段と
を備えた開ループコントローラ。
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