JP5474178B2 - 噴射弁の動作方法 - Google Patents

Description

本発明は、噴射弁、特に自動車の内燃機関の噴射弁の動作方法に関する。噴射弁の構成要素、特に弁ニードルは、電磁的なアクチュエータによって駆動される。

発明の概要
本発明の課題は、冒頭で述べたような動作方法を改良し、噴射弁を監視する付加的なセンサを使用することなく、噴射弁の動作状態に関する正確な情報が得られる動作方法を提供することである。

本発明によれば、この課題は、冒頭で述べたような動作方法において、電磁的なアクチュエータの少なくとも一つの電気的な動作量に依存して、電磁的なアクチュエータの可動の構成要素、特に電磁的なアクチュエータのマグネット可動子の加速度を特徴付ける量が形成され、この加速度を特徴付ける量に依存して噴射弁の動作状態が推量されることによって解決される。

本発明によれば、複数の異なる動作状態又はそれらの動作状態間の遷移において、電磁的なアクチュエータの可動の構成要素、特にマグネット可動子の加速度を特徴付ける量が、動作状態若しくは状態変化を特徴付ける値及び／又は時間的な経過を示すので、本発明では加速度を特徴付ける量を考察することにより、噴射弁の動作状態に関する正確な情報が得られることが判明した。

可動の構成要素の速度評価を重点的に見ている従来の方法とは異なり、加速度を基礎とする本発明に係る方法によれば、有利には、電磁的なアクチュエータから弁ニードルへの応力伝達が、マグネット可動子と弁ニードルとの間で単純な機械的固定結合を用いない複雑な質点系を用いて行われる場合であっても、噴射弁の動作状態に関する情報の取得を実現することができる。

弁ニードル及びマグネット可動子を含む質点系の個々の構成要素の種々の作用に基づき、噴射弁の動作状態に応じて、加速度を特徴付ける量に関して特徴的な値乃至時間的な経過が得られ、そこから有利には、高い精度で噴射弁の動作状態を推量できることが本出願人による研究により明らかになった。

本発明に係る方法の特に有利な実施の形態においては、弁ニードルには有利にはこの弁ニードルの閉鎖方向にばね力が加えられ、マグネット可動子は弁ニードルの移動方向に関して、相当の機械的な遊びをもって弁ニードルに相対的に移動可能であるように弁ニードルと接続されており、また、マグネット可動子の加速度を特徴付ける量の特徴的な指標から、マグネット可動子が弁ニードルから離隔していることが推量される。

特に有利には、この本発明による構成においては、弁ニードルが自身に対応付けられている弁座と接触したこと（閉鎖時点）を検出することができる。何故ならば、マグネット可動子は既存の機械的な遊びを利用して弁ニードルから離隔し、これによってマグネット可動子の相応の加速度変化が発生するからである。本発明に係る動作方法の実施の形態においては、マグネット可動子が弁ニードルから離隔した後では、従前通りにばね力が加えられている弁ニードルはマグネット可動子にもはや力を加えないことによって、このようなマグネット可動子の加速度変化が発生する。従って、マグネット可動子自体は、弁ニードルとは異なり差し当たり閉鎖方向へとさらに移動するが、比較的低い加速度で移動する。本発明のような構成において、マグネット可動子の速度評価のみに基づく従来の方法では、閉鎖時点を識別することはできない。従来技術とは異なり、本発明に係る方法では、マグネット可動子の加速度を特徴付ける量を使用して、マグネット可動子がいつ弁ニードルから離隔したか、又は、弁ニードルが弁座の領域における閉鎖位置にいつ到達したかに関する正確な情報が得られる。

本発明に係る動作方法の別の有利な実施の形態においては、電磁的なアクチュエータの電気的な動作量として、電磁的なアクチュエータのマグネットコイルに印加されるアクチュエータ電圧が使用され、また、マグネット可動子の加速度を特徴付ける量として、アクチュエータ電圧の一階の時間微分が形成される。例えば、ここで有利には、アクチュエータ電圧の一階の時間微分の極小値が生じたことから、マグネット可動子が弁ニードルから離隔したことを推量することができる。

本発明の別の有利な変形の形態では、加速度を特徴付ける量の特に簡単で確実な評価は、マグネットコイルに流れるアクチュエータ電流が所定の値で供給されることによって実現される。特に有利には、時間的に一定のアクチュエータ電流、さらに有利には、次第に小さくなるアクチュエータ電流も供給される。

前述のようにアクチュエータ電圧を使用する代わりに、電磁的なアクチュエータのマグネットコイルに流れるアクチュエータ電流を使用し、このアクチュエータ電流から、マグネット可動子の加速度を特徴付ける量、ここではアクチュエータ電流の一階の時間微分を求めることができる。

本発明に係る動作方法の別の有利な実施の形態においては、アクチュエータ電流の一階の時間微分の極大値が生じたことから、マグネット可動子が弁ニードルから離隔したことを推量することができる。

加速度を特徴付ける量の極大値を前述のように考察する代わりに、又は、そのような考察に補完的に、加速度を特徴付ける量の時間的な経過を所定の基準経過と比較するか、又は、別の特性量、例えば時間的な経過における変曲点のような別の指標等も識別することができる。

ここでもまた、アクチュエータ電流を検出する場合には、電磁的なアクチュエータのマグネットコイルに印加されるアクチュエータ電圧が所定の電圧、特に値０になったときに、噴射弁の動作状態を非常に正確に求めることができる。アクチュエータ電圧の制御は、噴射弁を制御する制御出力段を相応に制御することによって行われる。

本発明に係る方法の別の特に有利な変形の形態においては、電磁的なアクチュエータの第１の電気的な動作量が検出されて、観測器に供給される。この観測器は、可動子の移動の跳ね返りを考慮せずに、電磁的なアクチュエータの電気的な動作量に基づいて電気的なアクチュエータをシミュレートし、観測器は、電磁的なアクチュエータの観測する第２の電気的な動作量を求め、その第２の電気的な動作量を、検出された第１の電気的な動作量と比較し、比較結果に依存して加速度を特徴付ける量が求められる。

本発明によれば、観測器を使用して得られた比較結果は、噴射弁の動作状態に関して重要な情報を有し、従って、有利には、噴射弁の開放時点及び／又は閉鎖時点を求めるために使用することができる。

「電気的な」開放時点乃至閉鎖時点を、噴射弁の制御量又は噴射弁の電磁的なアクチュエータの制御量の評価によってしか確認することができない従来の方法とは異なり、本発明に係る動作方法は、加速度を特徴付ける量の評価によって、実際に弁ニードルが弁座から引き上げられるか又は弁座に再び接触する、液圧的な開放時点乃至閉鎖時点を正確に求めることができる。

特に有利には、本発明に係る動作方法はコンピュータプログラムの形態で実現され、このコンピュータプログラムは電子的な記憶媒体又は光学的な記憶媒体に記憶することができ、また、例えば内燃機関のための開ループ制御装置及び／又は閉ループ制御装置によって実施することができる。

さらなる利点、特徴及び詳細な点は下記の説明より得られる。以下では、図面を参照しながら本発明の種々の実施例を説明する。特許請求の範囲及び明細書において説明した特徴はそれぞれ個別にも、また任意に組み合わせても本発明の対象となり得る。

本発明により駆動される複数の噴射弁を備えた内燃機関の概略図を示す。 第１の動作状態における、図１に示した噴射弁の概略な詳細図を示す。 第２の動作状態における、図１に示した噴射弁の概略な詳細図を示す。 第３の動作状態における、図１に示した噴射弁の概略な詳細図を示す。 本発明に係る方法の一つの実施の形態を説明するためのフローチャートを示す。 本発明により考察される、噴射弁の動作量の時間的な経過を示す。 本発明により考察される、噴射弁の動作量の別の時間的な経過を示す。 図２ａに示した噴射弁の電磁的な調整素子の簡略化された電気的な代替回路図を示す。 図６に示した代替回路図に対応するブロック図を示す。 図７に示した観測器を使用する、補正量を求めるための方法のブロック図を示す。

図１においては、内燃機関全体に参照符合１０を付している。内燃機関１０はタンク１２を有し、このタンク１２から供給系１４を介して燃料がコモンレール１６に供給される。コモンレール１６には、電磁的に操作される複数の噴射弁１８ａ乃至１８ｄが接続されており、それらの噴射弁１８ａ乃至１８ｄは所属の燃焼室２０ａ乃至２０ｄに燃料を直接的に噴射する。内燃機関１０の動作は開ループ及び閉ループ制御装置２２によって開ループ制御乃至閉ループ制御される。開ループ及び閉ループ制御装置２２は、特に噴射弁１８ａ乃至１８ｄも制御する。

図２ａ乃至図２ｃには、図１に示した噴射弁１８ａの全部で三つの異なる動作状態が概略的に示されている。図１に示したその他の噴射弁１８ｂ，１８ｃ，１８ｄも対応する構造及び機能を有する。

噴射弁１８ａは、マグネットコイル２６と、このマグネットコイル２６と協働するマグネット可動子３０とを備えた電磁的なアクチュエータを有する。マグネット可動子３０は、図２ａにおける弁ニードル２８の垂直方向の移動方向に関して、相当の機械的な遊びをもって弁ニードル２８に相対的に移動可能であるように、弁ニードル２８と接続されている。

これによって二つの部品２８，３０からなる質量系が得られ、この質量系を用いて、電磁的なアクチュエータ２６，３０により弁ニードル２８が駆動される。このような二つの部品からなる構成によって、噴射弁１８ａの組み付けが改善され、弁ニードル２８が弁座３８に衝突した際の弁ニードル２８の不所望な跳ね返りが低減される。

図２ａに具体的に示した構成においては、弁ニードル２８におけるマグネット可動子３０の軸方向の遊びが二つのストッパ３２及び３４によって制限される。しかしながら、少なくとも図２ａにおける下側のストッパ３４は、噴射弁１８ａのケーシングの領域によって実現することも可能である。

図２ａに示されているように、弁ニードル２８には弁ばね３６によって、ケーシング４０の領域における弁座３８の方向への相応のばね力が加えられる。図２ａにおいては、噴射弁１８ａが開放された状態で示されている。この開放された状態では、マグネットコイル２６に電流が流れることによって、マグネット可動子３０は図２ａにおける上方に向かって移動させられるので、その結果、マグネット可動子３０はストッパ３２と接触した状態で、弁ニードル２８をばね力に逆らって弁座３８から離隔するように移動させる。これによって、燃料４２を噴射弁１８ａから燃焼室２０（図１を参照されたい）へと噴射させることができる。

制御装置２２（図１を参照されたい）によるマグネットコイル２６への電流供給が終了すると、弁ニードル２８は即座に、弁ばね３６によって加えられるばね力の作用の下で、弁座３８に向かって移動し、またその際にマグネット可動子３０も一緒に移動する。弁ニードル２８からマグネット可動子３０への力の伝達は、ここでもまた上側のストッパ３２を介して行われる。

弁ニードル２８が弁座３８と接触することによって閉鎖運動が終了すると、図２ｂに示されているように、マグネット可動子３０は軸方向の遊びに基づき、図２ｂにおける下方への移動を即座に開始し、図２ｃに示されているように第２のストッパ３４に接触するまで移動し続ける。

本発明によれば、噴射弁１８ａの動作状態に関する情報を取得するために、以下において図３によるフローチャートを参照しながら説明する方法が実施される。

本発明に係る方法の第１のステップ１００においては、電磁的なアクチュエータ２６，３０の少なくとも一つの電気的な動作量が検出される。この電気的な動作量は、例えば、マグネットコイル２６に印加されるアクチュエータ電圧であってよいが、マグネットコイル２６に流れるアクチュエータ電流であってもよい。

本発明によれば、ステップ１１０において、電磁的なアクチュエータ２６，３０の少なくとも一つの電気的な動作量に依存して、電磁的なアクチュエータ２６，３０の可動の構成要素の加速度を特徴付ける量、特に電磁的なアクチュエータのマグネット可動子の加速度を特徴付ける量が形成される。

最後にステップ１２０において、加速度を特徴付ける量に依存して、噴射弁１８ａの動作状態が推量される。

特に、本発明に係る動作方法は、弁ニードル２８（図２ａを参照されたい）が弁座３８に接触する、実際の液圧的な閉鎖時点を求めるために使用される。

本発明に係る動作方法の第１の有利な実施の形態においては、電磁的なアクチュエータの電気的な動作量として、マグネットコイル２６に印加されるアクチュエータ電圧ｕが使用され、また、マグネット可動子３０の加速度を特徴付ける量として、アクチュエータ電圧ｕの一階の時間微分ｄｕ／ｄｔが形成されて使用される。

図４には、弁ニードル２８（図２ａを参照されたい）のニードルストロークｈの単純化された時間的な経過と、アクチュエータ電圧ｕの一階の時間微分ｄｕ／ｄｔの時間的な経過の対応する部分が例示的に示されている。

時点ｔ０において、弁ニードル２８は弁座３８に接した静止位置から引き上げられる。この静止位置は、ニードルストローク値ｈ０によって表されている。弁ニードル２８の引き上げは、マグネットコイル２６に相応の電流が流され、マグネット可動子３０が図２ａにおいて上方に向かって移動し、その際に、マグネット可動子３０がストッパ３２を介して力を伝達して弁ニードル２８を一緒に移動させることによって行われる。

時点ｔ１においては、弁ニードル２８のニードルストロークが最大値に達し、マグネットコイル２６への電流の供給が、制御装置２２（図１を参照されたい）によって終了される。これによって、マグネットコイル２６からマグネット可動子３０への磁力はもはや作用しないので、弁ニードル２８及びマグネット可動子３０を有する質量系は、弁ばね３６のばね力の作用下で、図２ａにおいて下方に向かって移動する。従って、図４においては、ｔ＞ｔ１になるとニードルストロークｈが低下していくことが示されている。時点ｔ１以降にニードルストロークｈが低下し始めると、マグネットコイル２６におけるアクチュエータ電圧ｕの一階の時間微分ｄｕ／ｄｔは実質的に指数関数的に低下していく経過を示す。

本発明によれば、弁ニードル２８が弁座３８に接触した際にアクチュエータ電圧ｕの一階の時間微分ｄｕ／ｄｔが極小値Ｍｕを有し、この極小値Ｍｕにおいては、一階の時間微分ｄｕ／ｄｔの指数的に低下していく時間的な経過とは明らかに異なる経過を識別することができる。

弁ニードル２８が弁座３８に接触した際に、相当な機械的な遊びに起因して、マグネット可動子３０は弁ニードル２８から離れて、ストッパ３４に接触するまでは、差し当たり閉鎖方向へと、即ち図２ｂにおける下方に向かってさらに移動することによって、上述の極小値Ｍｕが得られることが本出願人による研究により明らかになった。

このことは、時点ｔ＝ｔ２以降は、弁ばね３６によって加えられるばね力がストッパ３２を介してマグネット可動子３０にはもはや作用せず、これによってマグネット可動子３０の加速度の本発明により評価される変化が生じることを意味している。

前述のように、時点ｔ２に生じるマグネット可動子３０の加速度の変化によって、アクチュエータ電圧ｕの一階の時間微分ｄｕ／ｄｔの最小値Ｍｕが生じる。

従って、制御装置２２（図１を参照されたい）による一階の時間微分ｄｕ／ｄｔの評価の下で、噴射弁１８ａ（図２ａを参照されたい）の実際の液圧的な閉鎖時点ｔ２を確定することができる。閉鎖時点ｔ２の前後の関心のある時間範囲において、マグネットコイル２６に流れるアクチュエータ電流が所定の値、有利には一定の値、特に値０で印加されると、極小値Ｍｕを非常に正確に検出することができる。

評価の前に障害を抑制するため、従って、信号を効率的に処理するために、アクチュエータ電圧ｕの一階の時間微分ｄｕ／ｄｔをさらにフィルタリングすることができる。この場合、アクチュエータ電圧ｕの微分及び微分された信号のフィルタリングを、例えばハイパスフィルタを用いる電圧信号ｕのフィルタリングによって、一つのステップにおいて行うことは有利である。

本発明によれば、前述の実施の形態とは異なり、マグネット可動子３０の加速度を特徴付ける量をマグネットコイル２６に流れるアクチュエータ電流ｉに依存して形成することもできる。この場合には、マグネット可動子３０の加速度を特徴付ける量として、アクチュエータ電流ｉの一階の時間微分ｄｉ／ｄｔが使用される。

図５には、既に図４を参照しながら説明したニードルストロークｈの時間的な経過が示されている。ニードルストロークｈの経過の他に、弁ニードル２８が閉鎖運動において弁座３８（図２ａを参照されたい）と接触する時点ｔ２に関して、マグネット可動子３０が時点ｔ２以降には、ストッパ３４に接触する前には、先ず閉鎖方向に向かって、即ち、図２ｂにおいては下方に向かってさらに移動することを示唆するために、マグネット可動子３０のストローク経過ｈＡが破線で表されている。

図５によれば、マグネット可動子３０は時点ｔ３においてストッパ３４に接触する。

さらに図５には、本発明により考察されるアクチュエータ電流ｉの一階の時間微分ｄｉ／ｄｔの時間的な経過の一部が概略的に示されている。図５から見て取れるように、本発明においてマグネット可動子３０の加速度を特徴付ける量として使用される、アクチュエータ電流ｉの一階の時間微分ｄｉ／ｄｔは、弁ニードル２８が弁座３０に接触する時点ｔ２において極大値Ｍｉ乃至変曲点を有する。

従って、本発明によれば、時点ｔ２における極大値Ｍｉ乃至変曲点を、噴射弁１８ａの実際の液圧的な閉鎖に関する判定基準として分析し、また使用することができる。

アクチュエータ電流ｉの一階の時間微分ｄｉ／ｄｔの非常に正確な評価は、ここでもまた、電磁的なアクチュエータ２６，３０のマグネットコイル２６に印加されるアクチュエータ電圧ｕが所定の値、特に０になるときに実現される。

評価の前に障害を抑制するため、従って、信号を効率的に処理するために、アクチュエータ電流ｉの一階の時間微分ｄｉ／ｄｔをさらにフィルタリングすることができる。この場合、アクチュエータ電流ｉの微分及び微分された信号のフィルタリングを、例えばハイパスフィルタを用いた電流信号ｉのフィルタリングによって、一つのステップにおいて行うことは有利である。

本発明に係る方法の特に有利な別の実施の形態においては、電磁的なアクチュエータ２６，３０の第１の電気的な動作量が検出されて、観測器に供給される。この観測器は、可動子の移動の跳ね返りを考慮せずに、電磁的なアクチュエータの電気的な動作量について電気的なアクチュエータ２６，３０をシミュレートし、電磁的なアクチュエータの観測する第２の電気的な動作量を求める。本発明によれば、その第２の電気的な動作量が、検出された第１の電気的な動作量と比較され、その比較結果に依存して加速度の特性量が求められる。

図６は、電気的なアクチュエータ２６，３０（図２ａを参照されたい）の簡略化された代替回路図を示す。この図において、主電流経路には参照番号４６を付しており、また渦電流経路には参照番号４８を付している。抵抗Ｒ_Sはマグネットコイル２６（図２ａを参照されたい）の直列抵抗を表す。誘導性素子Ｌ_h，Ｌ_Oは主電流経路４６及び渦電流経路４８のそれぞれのインダクタンスを表す。抵抗Ｒ_w*は渦電流経路４８のオーム抵抗を表す。

主電流経路４６には電流ｉ_mが流れ、渦電流経路４８には電流ｉ_w*が流れる。電流ｉ_m，ｉ_w*は、制御装置２２によって電気的なアクチュエータ２６，３０に印加される制御電流ｉも一緒に生じさせる。電気的なアクチュエータ２６，３０の端子には上述のようにアクチュエータ電圧ｕが印加される。

図７は、上記において図６を参照して説明した代替回路図の機能を実現するブロック回路図を示す。

図７によるブロック回路図において渦電流経路４８は、詳細には示していない、時定数Ｔ_σを有する積分器と、この積分器に対応付けられている、増幅率Ｋ_Rwを有する比例素子とによって表されている。

図７によるブロック回路図において主電流経路４６は、詳細には示していない、時定数Ｔ_hを有する積分器と、この積分器に対応付けられている、増幅率Ｋ_Rsを有する比例素子とによって表されている。

図８は、本発明による観測器５６の構造を示す。この観測器５６の入力側には、上述のようにアクチュエータ電圧ｕが供給され、また出力側には観測されたアクチュエータ電流ｉｂが出力される。加算器５８によって、観測されたアクチュエータ電流ｉｂと、例えば測定技術的に検出された実際のアクチュエータ電流ｉとの比較が実施され、比較結果Δｉｂが導出される。図８から見て取れるように、比較結果Δｉｂはフィードバック素子６０に供給される。フィードバック素子６０は比較結果Δｉｂから出力量ｕ_korrを形成し、この出力量ｕ_korrから加算器６２を介して、検出されたアクチュエータ電圧ｕが減算される。

フィードバック素子６０を例えば比例素子、比例・積分素子又は高次のフィードバック素子及び／又は複雑な構造のフィードバック素子として構成することができる。

出力量ｕ_korrの減算によって、観測器５６を用いて観測された電流ｉｂが、測定技術的に検出された電流ｉについて追従制御される。実際の電磁的なアクチュエータ２６，３０と、図８に示した観測器５６における対応する制御区間のシミュレーションとの差は、可動子の移動の跳ね返りがない点にあるので、出力量ｕ_korrはこの跳ね返りを正確にシミュレートし、またこの跳ね返りはマグネット可動子３０の速度に比例する。噴射弁１８ａ（図２ａを参照されたい）が閉鎖する時点には、前述のように、マグネット可動子３０の速度の突発的な変化は生じず、弁ニードル２８の速度のみが変化する。

しかしながら、弁が閉鎖する時点においては、出力量ｕ_korrの一階の時間微分の比較的大きい変化が生じる。

通常の場合、出力量ｕ_korrの勾配は閉鎖時点ｔ２において符号が反転し（図４を参照されたい）、これによって出力量ｕ_korrの時間的な経過において極大値が生じることが本出願人による研究により明らかになった。本発明によれば、この極大値が検出され、噴射弁１８ａの閉鎖時点ｔ２に関する信号として使用される。

フィードバック素子６０（図８を参照されたい）の相応のパラメタリゼーションによって、マグネット可動子３０の速度と出力量ｕ_korrとの応答特性を制御することができる。特に、これによって、妨害信号のフィルタリングを実施することができ、さらに正確な評価が行われる。

図６，図７，図８を参照して説明した方法は、有利には実際のアクチュエータ電流ｉ、アクチュエータ電圧ｕ、又は、これら二つの量のうちの一方若しくは両方の発生に依存せずに機能し、また特に、二つの量ｕ，ｉの間に場合によっては存在する作用関係に依存せずに機能する。

フィードバック素子６０の出力量ｕ_korrの代わりに、フィードバック素子６０の内部的な量を閉鎖時点ｔ２（図４を参照されたい）の検出に使用することができる。フィードバック素子６０が例えば比例・積分素子として構成されている場合には、出力量ｕ_korrの代わりに、例えばフィードバック量の積分成分のみを使用することもできる。

閉鎖時点ｔ２に関する出力量ｕ_korrの有意性に対する要求が余り高くない場合には、図６に示した代替回路図の渦電流経路４８を無視することもでき、これによって評価がより簡単になる。

さらに本発明によれば、それぞれが異なる整流インダクタンスを有する、マグネットコイル２６への種々の複数の渦電流経路を考慮することも可能である。このために、図７によるブロック図においては、主電流経路４６に付加的に、別の電流経路を並列に接続することができ、それらの電流経路はそれぞれ異なる積分器パラメータ及びフィードバック素子パラメータを有することができる。

さらには、本発明により使用される観測器５６（図８を参照されたい）において観測される複数の量の非線形の関係を考慮することも可能であり、これによって実際の磁気回路ないし電磁的なアクチュエータ２６，３０の飽和作用及びヒステリシス作用を考慮することができる。

弁の操作のために複雑な質量系２８，３０を有する噴射弁１８ａにおける閉鎖時点を検出するために本発明に係る動作方法を使用する以外にも、本発明に係る方法は、電磁的なアクチュエータと弁ニードルと固定的に接続されている従来の噴射弁における閉鎖時点の検出にも適している。

図８を参照して説明した観測器５６はディジタル形式のものでもアナログ形式のものでもよく、また有利には制御装置２２（図１を参照されたい）の計算ユニット内で実施される。

閉鎖時点ｔ２（図４を参照されたい）を正確に検出する以外に、本発明に係る動作方法は、マグネット可動子３０の加速度の相応に特徴的な変化をもたらす、噴射弁１８ａ（図２ａを参照されたい）の他の動作状態ないし状態変化も識別することができる。

加速度を特徴付ける量の極大値を前述のように考察する代わりに若しくはそのような考察に補完的に、加速度を特徴付ける量の時間的な経過を所定の基準経過と比較するか、又は、別の特性量、例えば時間的な経過における変曲点のような別の指標なども識別することができる。

特に有利には、本発明により得られる情報が、噴射弁１８ａから１８ｄの動作の制御に使用される。

Claims (26)

1. 燃料噴射弁（１８ａ）の弁ニードル（２８）が電磁的なアクチュエータ（２６，３０）を用いて駆動される内燃機関（１０）の燃料噴射弁（１８ａ）の動作方法において、
   前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）の少なくとも一つの電気的な動作量に依存して、前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）のマグネット可動子（３０）の加速度を特徴付ける量を形成し、
   前記加速度を特徴付ける量に依存して、前記燃料噴射弁（１８ａ）の動作状態を推量し、
   前記弁ニードル（２８）には、該弁ニードル（２８）の閉鎖方向にばね力が加えられており、
   前記マグネット可動子（３０）は前記弁ニードル（２８）の移動方向に関して、機械的な遊びをもって弁ニードル（２８）に相対的に移動可能であるように前記弁ニードル（２８）と接続されており、
   前記遊びは、前記弁ニードル（２８）に、前記マグネット可動子（３０）を間に挟むよう固定された２つのストッパ（３２，３４）によって制限され、
   前記マグネット可動子（３０）の加速度を特徴付ける量の特徴的な指標から、前記マグネット可動子（３０）が前記弁ニードル（２８）から離隔していることを推量することを特徴とする、燃料噴射弁の動作方法。
2. 前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）の電気的な動作量として、前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）のマグネットコイル（２６）に印加されるアクチュエータ電圧（ｕ）を使用し、
   前記マグネット可動子（３０）の加速度を特徴付ける量として、前記アクチュエータ電圧（ｕ）の一階の時間微分（ｄｕ／ｄｔ）を形成する、請求項１に記載の方法。
3. 前記アクチュエータ電圧（ｕ）の一階の時間微分（ｄｕ／ｄｔ）の極小値（Ｍｕ）が生じたことから、前記マグネット可動子（３０）が前記弁ニードル（２８）から離隔したことを推量する、請求項２に記載の方法。
4. 前記マグネットコイル（２６）に流れるアクチュエータ電流（ｉ）を所定の値にする、請求項２又は３に記載の方法。
5. 前記アクチュエータ電流（ｉ）の所定の値は０である、請求項４に記載の方法。
6. 前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）の電気的な動作量として、前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）のマグネットコイル（２６）に流れるアクチュエータ電流（ｉ）を使用し、
   前記マグネット可動子（３０）の加速度を特徴付ける量として、前記アクチュエータ電流（ｉ）の一階の時間微分（ｄｉ／ｄｔ）を形成する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記アクチュエータ電流（ｉ）の一階の時間微分（ｄｉ／ｄｔ）の極大値（Ｍｉ）が生じたことから、前記マグネット可動子（３０）が前記弁ニードル（２８）から離隔したことを推量する、請求項６に記載の方法。
8. 前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）の前記マグネットコイル（２６）に印加されるアクチュエータ電圧（ｕ）を所定の値にする、請求項６又は７に記載の方法。
9. 前記アクチュエータ電圧（ｕ）の所定の値は０である、請求項８に記載の方法。
10. 前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）の第１の電気的な動作量（ｉ）を検出し、該第１の電気的な動作量を観測器（５６）に供給し、該観測器（５６）は、前記マグネット可動子の移動の跳ね返りを考慮せずに、前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）の電気的な動作量（ｕ，ｉ）について前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）をシミュレートし、前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）の観測される第２の電気的な動作量（ｉｂ）を求め、
    観測される前記第２の電気的な動作量（ｉｂ）を、検出された前記第１の電気的な動作量（ｉ）と比較し、
    前記比較の結果（Δｉｂ）に依存して前記加速度を特徴付ける量（ｕ_korr）を求める、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記アクチュエータ電圧（ｕ）の前記一階の時間微分（ｄｕ／ｄｔ）及び／又は前記アクチュエータ電流（ｉ）の一階の時間微分（ｄｉ／ｄｔ）を、さらなる評価の前に、フィルタ素子によってフィルタリングする、請求項２乃至１０までのいずれか１項に記載の方法。
12. 前記一階の時間微分（ｄｕ／ｄｔ，ｄｉ／ｄｔ）の形成及び前記フィルタリングを一つのステップにおいて、ハイパスフィルタを用いて行う、請求項１１に記載の方法。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法の各手順をコンピュータに実行させるためにプログラミングされていることを特徴とする、コンピュータプログラム。
14. 内燃機関（１０）の開ループ及び／又は閉ループ制御装置（２２）のための電子的又は光学的な記憶媒体において、
    該記憶媒体上に請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法の各手順をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムが記憶されていることを特徴とする、記憶媒体。
15. 燃料噴射弁（１８ａ）の弁ニードル（２８）が電磁的なアクチュエータ（２６，３０）を用いて駆動される内燃機関（１０）の燃料噴射弁（１８ａ）の動作を開ループ制御及び／又は閉ループ制御するための制御装置（２２）において、
    当該制御装置（２２）は、
    前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）の少なくとも一つの電気的な動作量に依存して、前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）のマグネット可動子（３０）の加速度を特徴付ける量を形成する手段と、
    前記加速度を特徴付ける量に依存して、前記燃料噴射弁（１８ａ）の動作状態を推量する手段と、
    を備え、
    前記弁ニードル（２８）には、該弁ニードル（２８）の閉鎖方向にばね力が加えられており、
    前記マグネット可動子（３０）は前記弁ニードル（２８）の移動方向に関して、機械的な遊びをもって弁ニードルに相対的に移動可能であるように前記弁ニードル（２８）と接続されており、
    前記遊びは、前記弁ニードル（２８）に、前記マグネット可動子（３０）を間に挟むよう固定された２つのストッパ（３２，３４）によって制限され、
    前記制御装置（２２）は、
    前記マグネット可動子（３０）の加速度を特徴付ける量の特徴的な指標から、前記マグネット可動子（３０）が前記弁ニードル（２８）から離隔していることを推量する手段をさらに備える、
    ことを特徴とする制御装置。
16. 前記マグネット可動子（３０）の加速度を特徴付ける量を形成する手段は、
    前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）の電気的な動作量として、前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）のマグネットコイル（２６）に印加されるアクチュエータ電圧（ｕ）を使用し、
    前記マグネット可動子（３０）の加速度を特徴付ける量として、前記アクチュエータ電圧（ｕ）の一階の時間微分（ｄｕ／ｄｔ）を形成する、請求項１５に記載の制御装置。
17. 前記制御装置（２２）は、
    前記アクチュエータ電圧（ｕ）の一階の時間微分（ｄｕ／ｄｔ）の極小値（Ｍｕ）が生じたことから、前記マグネット可動子（３０）が前記弁ニードル（２８）から離隔したことを推量する手段をさらに備える、請求項１６に記載の制御装置。
18. 前記制御装置（２２）は、
    前記マグネットコイル（２６）に流れるアクチュエータ電流（ｉ）を所定の値にする手段をさらに備える、請求項１６に記載の制御装置。
19. 前記アクチュエータ電流（ｉ）の所定の値は０である、請求項１８に記載の制御装置。
20. 前記マグネット可動子（３０）の加速度を特徴付ける量を形成する手段は、
    前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）の電気的な動作量として、前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）のマグネットコイル（２６）に流れるアクチュエータ電流（ｉ）を使用し、
    前記マグネット可動子（３０）の加速度を特徴付ける量として、前記アクチュエータ電流（ｉ）の一階の時間微分（ｄｉ／ｄｔ）を形成する、請求項１５乃至１９のいずれか１項に記載の制御装置。
21. 前記アクチュエータ電流（ｉ）の一階の時間微分（ｄｉ／ｄｔ）の極大値（Ｍｉ）が生じたことから、前記マグネット可動子（３０）が前記弁ニードル（２８）から離隔したことを推量する手段をさらに備える、請求項２０に記載の制御装置。
22. 前記制御装置（２２）は、
    前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）の前記マグネットコイル（２６）に印加されるアクチュエータ電圧（ｕ）を所定の値にする手段をさらに備える、請求項２０又は２１に記載の制御装置。
23. 前記アクチュエータ電圧（ｕ）の所定の値は０である、請求項２２に記載の制御装置。
24. 前記制御装置（２２）は、
    前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）の第１の電気的な動作量（ｉ）を検出する手段と、
    前記マグネット可動子の移動の跳ね返りを考慮せずに、前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）の電気的な動作量（ｕ，ｉ）について前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）をシミュレートし、前記電磁的なアクチュエータ（２６，３０）の観測される第２の電気的な動作量（ｉｂ）を求める観測器（５６）と、
    観測される前記第２の電気的な動作量（ｉｂ）を、検出された前記第１の電気的な動作量（ｉ）と比較する手段と、
    前記比較の結果（Δｉｂ）に依存して前記加速度を特徴付ける量（ｕ_korr）を求める手段と、
    をさらに備える、
    請求項１５乃至２３のいずれか１項に記載の制御装置。
25. 前記アクチュエータ電圧（ｕ）の前記一階の時間微分（ｄｕ／ｄｔ）及び／又は前記アクチュエータ電流（ｉ）の一階の時間微分（ｄｉ／ｄｔ）を、さらなる評価の前に、フィルタ素子によってフィルタリングするフィルタをさらに備える、請求項１５乃至２３のいずれか１項に記載の制御装置。
26. 前記一階の時間微分（ｄｕ／ｄｔ，ｄｉ／ｄｔ）の形成及び前記フィルタリングを一つのステップにおいて、ハイパスフィルタを用いて行う、請求項２５に記載の制御装置。

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