(57)【要約】本発明は、内燃機関（１０）の作動方法に関しており、この内燃機関は少なくとも１つの噴射弁（３０）を有しており、この噴射弁には、内燃機関（１０）の制御装置（３４）によって駆動制御信号が印加される圧電アクチュエータ（５８）が割り当てられており、この圧電アクチュエータは、駆動制御信号に相応する、噴射弁（３０）のバルブニードル（４４）のニードルストロークを燃料噴射に対して生じさせる。駆動制御信号を、圧電アクチュエータ（５８）によって受容された駆動制御出力に依存して変化させ、内燃機関（１０）の出力を上昇させる。同じように、制御装置（３４）の温度を低下させることができる。
2005537431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）の作動方法であって、
当該内燃機関は少なくとも１つの噴射弁（３０）を有しており
当該噴射弁には、内燃機関（１０）の制御装置（３４）によって駆動制御信号が印加される圧電アクチュエータ（５８）が割り当てられており、
当該圧電アクチュエータは、前記駆動制御信号に相応する、前記噴射弁（３０）のバルブニードル（４４）のニードルストロークを燃料噴射に対して生じさせる形式の方法において、
前記駆動制御信号を、前記圧電アクチュエータ（５８）によって受容された駆動制御出力に依存して変化させる、
ことを特徴とする、内燃機関の作動方法。
【請求項２】
所定の最大駆動出力を上回った場合には、前記駆動制御信号を最大値まで低減させる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記最大値は定数である、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記最大値を特性曲線に依存して選択する、請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記最大駆動制御出力および／または前記最大値および／または前記最大値に対する特性曲線を適用する、請求項２から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記圧電アクチュエータ（５８）によって受容された駆動制御出力を、内燃機関（１０）の作動量から計算する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記圧電アクチュエータ（５８）によって受容された駆動制御出力を測定技術によって検出する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
内燃機関（１０）に対する制御装置（３４）であって、
当該内燃機関は少なくとも１つの噴射弁（３０）を有しており
当該噴射弁には、前記制御装置（３４）によって駆動制御信号が印加される圧電アクチュエータ（５８）が割り当てられており、
当該圧電アクチュエータは、前記駆動制御信号に相応する、前記噴射弁（３０）のバルブニードル（４４）のニードルストロークを燃料噴射に対して生じさせる形式のものにおいて、
前記駆動制御信号は、前記圧電アクチュエータ（５８）によって受容された駆動制御出力に依存して変化可能である、
ことを特徴とする、内燃機関に対する制御装置。
【請求項９】
内燃機関（１０）の制御装置（３４）に対するコンピュータプログラムであって、
当該内燃機関は少なくとも１つの噴射弁（３０）を有しており
当該噴射弁には、前記制御装置（３４）によって駆動制御信号が印加される圧電アクチュエータ（５８）が割り当てられており、
当該圧電アクチュエータは、前記駆動制御信号に相応する、前記噴射弁（３０）のバルブニードル（４４）のニードルストロークを燃料噴射に対して生じさせる形式のものにおいて、
前記コンピュータプログラムは、請求項１から７までのいずれか１項に記載された方法を実施するのに適している、
ことを特徴とする、内燃機関の制御装置に対するコンピュータプログラム。
【請求項１０】
前記コンピュータプログラムは、電気的な記憶媒体、殊にフラッシュメモリまたは読み出し専用メモリに格納されている、請求項９記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来技術
本発明は内燃機関の作動方法に関する。ここでこの内燃機関は少なくとも１つの噴射弁を有しており、この噴射弁には内燃機関の制御装置によって駆動制御信号が印加される圧電アクチュエータが割り当てられている。この圧電アクチュエータは、駆動制御信号に相応する、噴射弁のバルブニードルのニードルストロークを燃料噴射に対して生じさせる。
【０００２】
本発明はさらに、内燃機関の制御装置に関する。ここでこの内燃機関は少なくとも１つの噴射弁を有しており、この噴射弁には内燃機関の制御装置によって駆動制御信号が印加される圧電アクチュエータが割り当てられている。この圧電アクチュエータは、駆動制御信号に相応する、噴射弁のバルブニードルのニードルストロークを燃料噴射に対して生じさせる。
【０００３】
さらに本発明は、内燃機関の制御装置に対するコンピュータプログラムに関する。ここでこの内燃機関は少なくとも１つの噴射弁を有しており、この噴射弁には内燃機関の制御装置によって駆動制御信号が印加される圧電アクチュエータが割り当てられている。この圧電アクチュエータは、駆動制御信号に相応する、噴射弁のバルブニードルのニードルストロークを燃料噴射に対して生じさせる。
【０００４】
従来の、冒頭に記載した形式の作動方法は次のような欠点を有している。すなわち、殊に多重噴射時に圧電アクチュエータ内で置き換えられる損出出力と、制御装置ないしは制御装置の出力最終段から供給される、制限された駆動制御出力とが原因で、内燃機関に対する上方の回転数限界が定められてしまい、内燃機関の最大出力が制限されてしまうという欠点を有している。
【０００５】
出力最終段は通常、直流−直流（ＤＣ／ＤＣ）変換器を含む。このＤＣ／ＤＣ変換器の出力は、コストの観点からおよび使用可能な組み込み空間によって、任意には上昇させられない。上述した上方回転数限界からは、ＤＣ／ＤＣ変換器の駆動出力は、圧電アクチュエータ内で変換された損出エネルギーを補償するのにはもはや充分ではない。さらにこの制御装置は、ＤＣ／ＤＣ変換器が加熱されることによって、許容されないほど高い温度になってしまう。
【０００６】
公知の方法のさらなる欠点は、アクチュエータが過度に加熱されるのを回避するために圧電アクチュエータからの損出出力を放出させる必要があることである。
【０００７】
従って本発明の課題は、内燃機関の出力を上昇させることができ、同時に圧電アクチュエータ内で変換される損出出力を低減させる、改善された作動方法および制御装置およびコンピュータプログラムを提供することである。
【０００８】
上述の課題は、冒頭に記載した形式の内燃機関の作動方法において、駆動制御信号を圧電アクチュエータによって受容された駆動制御信号に依存して変化させることによって解決される。
【０００９】
これによって、駆動制御信号を常に次のように選択する、ないしは低減させることができる。すなわち、内燃機関のより確実な作動並びに圧電アクチュエータからの充分な損出熱放出が保証されるように、駆動制御信号を選択する、ないしは低減させることができる。さらにこのようにして、制御装置温度が常に許容範囲内に保たれることが確実にされる。
【００１０】
圧電アクチュエータを制御している駆動制御信号が、基準値と比べて低減されるとすぐに、相応する圧電アクチュエータの機械的な伸長、ひいては相応する噴射弁のニードル変化量も低減される。ニードル変化量の低減時には圧電アクチュエータ内で変換される損出エネルギーが、基準値によるアクチュエータの駆動制御時よりも小さいので、本発明による作動方法の使用時には、より少ない量の熱エネルギーがアクチュエータから放出される。同じように、出力最終段において置き換えられる損出エネルギーが低減するので、これによって制御装置の温度も低下する。
【００１１】
ニードル変位量の低減時には、噴射弁を通る燃料の静的流量も低減するので、低減されたニードル変位量を伴う本発明による方法の使用時に、従来の駆動制御によるのと同じ燃料量を内燃機関の燃焼室内に噴射するために、噴射時間は相応に長くされなければならない。
【００１２】
例えば噴射弁の開放部において粒子が挟まれることによって生じる汚れを回避するために、最小ニードル変位量ひいては相応する最小駆動制御信号に対する限界が定められるべきである。
【００１３】
本発明による作動方法の別の、極めて有利な利点は、内燃機関の出力を上昇させることができることである。これは多重噴射に対する上方の回転数限界が従来の方法に対して引き上げられることによって行われる。
【００１４】
上述したように、本発明による、時間毎のニードル変位量の低減によって、より僅かな損出エネルギーが圧電アクチュエータ内で変換される。このような節約（すなわちＤＣ／ＤＣ変換器によって補償される最大許容損出エネルギーに対する）は、内燃機関をより高い回転数および多重噴射で作動させることに使用される。ここで圧電アクチュエータ内で変換された損出エネルギーは、回転数への比例性によって再び増大する。従ってＤＣ／ＤＣ変換器の同じ最大出力で、多重噴射を伴うより高い最大回転数、ひいては内燃機関のより高い最大出力で内燃機関の作動が可能である。
【００１５】
本発明による方法の有利な実施形態では、所定の最大駆動制御出力を上回る場合には駆動制御信号が最大値にまで低減される。最大駆動制御出力は、例えば多重噴射時の内燃機関の所定の最大回転数に相応する。最大値を相応に選択することによって、ここでニードル変化量の低減が可能である。これによって圧電アクチュエータ内での損出出力が同じ場合には、多重噴射時の内燃機関の回転数が増大される。
【００１６】
本発明による方法の特に簡単な実施形態は、最大値が定数であることを特徴とする。このような実施形態では、圧電アクチュエータに対する駆動制御信号は所定の最大駆動制御出力、ひいては相応する最大回転数を上回った場合に一定の最大値にセットされる。
【００１７】
本発明の他の有利な実施形態では、この最大値は、例えば制御装置のメモリ内に格納されている特性曲線に依存して選択される。
【００１８】
この特性曲線は、一定の最大値と同じように適用可能であるので、内燃機関の始動後でも該当する値の変化が可能である。最大の駆動制御出力も柔軟性を向上させるために有利には適用可能である。
【００１９】
特に有利には、本発明の別の形態では、圧電アクチュエータによって受容された駆動制御出力が内燃機関の作動量から計算される。このようにして、アクチュエータの作動に必要な駆動制御出力の監視が行われる。ここで駆動制御出力を、全ての内燃機関の制御装置内に存在する量のみから求めることが可能である。すなわち：各ニードルストローク毎のアクチュエータの損出エネルギーおよびサイクル毎の噴射数および内燃機械の回転数である。
【００２０】
本発明による方法の別の形態では、圧電アクチュエータによって受容された駆動制御出力が測定技術によって検出される。このためには例えば圧電アクチュエータを流れる荷電量および相応する充電時間並びに場合によっては別の量が検出される。
【００２１】
本発明の課題のさらなる解決手段として、内燃機関に対する制御装置が提案される。この内燃機関は少なくとも１つの噴射弁を有しており、この噴射弁には制御装置によって駆動制御信号が印加される圧電アクチュエータが割り当てられており、この圧電アクチュエータは駆動制御信号に相応する、噴射弁のバルブニードルのニードルストロークを燃料噴射に対して生じさせる。この制御装置では、駆動制御信号は圧電アクチュエータによって受容された駆動制御出力に依存して変化可能である。
【００２２】
さらに、本発明の課題の別の解決手段として、冒頭に記載した形式のコンピュータプログラムにおいて、本発明による方法を実施するのに適したコンピュータプログラムを提案する。このコンピュータプログラムは有利には、電気的な記憶媒体、殊にフラッシュメモリまたは読み出し専用メモリに格納される。
【００２３】
本発明のさらなる特徴および使用方法および利点を、以下の本発明の実施例の説明に記載する。実施例は図示されている。ここで示された全ての特徴はそれ自体で、または任意の組み合わせで、特許請求の範囲におけるまとめまたは従属関係には依存せず、並びに明細書ないしは図面中の記載にも依存せず、発明の構成要件を構成する。
【００２４】
図１には本発明による方法の実施形態が示されている。この方法は図２に一点鎖線で示されている内燃機関１０で、内燃機関の最大回転数、ひいては最大出力を高めるために
使用される。内燃機関１０は噴射弁３０ａ, ３０ｂ, ３０ｃを有している。燃料は燃料蓄積管路２６から、直接的にシリンダ３３ａ, ３３ｂ, ３３ｃの燃焼室３２ａ, ３２ｂ, ３２ｃ内に噴射される。噴射弁３０ａ, ３０ｂ, ３０ｃは、内燃機関１０の制御装置３４によって制御される。
【００２５】
噴射弁３０ａ, ３０ｂ, ３０ｃの詳細な構成は、図３に示されている。図３では例として噴射弁３０が示されている。各噴射弁３０ａ, ３０ｂ, ３０ｃは圧電アクチュエータ５８を有している。この圧電アクチュエータは、各噴射弁３０ａ, ３０ｂ, ３０ｃのバルブニードル４４を駆動させる。
【００２６】
バルブニードル４４によって進まれる距離（ニードル変化量とも称される）は、駆動制御信号に比例する。この駆動制御信号は内燃機関１０の制御装置３４（図２）から線路７０（図３）を介して圧電アクチュエータ５８に加えられる。
【００２７】
この駆動制御信号は制御装置３４内でＤＣ／ＤＣ変換器（図示されてない）によって形成される。このＤＣ／ＤＣ変換器はこの実施例では、有利には内燃機関１０の噴射弁３０ａ, ３０ｂ, ３０ｃ（図２）の全ての圧電アクチュエータ５８に駆動制御信号を供給する。圧電アクチュエータ５８は、実質的に容量性の特徴を有する構成要素であるので、駆動制御信号による駆動制御時には駆動制御信号に比例する量の電荷がアクチュエータ５８へ／アクチュエータ５８から流れる。
【００２８】
ＤＣ／ＤＣ変換器から圧電アクチュエータ５８の駆動制御のために供給される電気的エネルギーは、内燃機関１０のシリンダ３３ａ, ３３ｂ, ３３ｃの数と、ニードルストロークに依存した圧電アクチュエータ５８の損失出力と、各噴射サイクル毎のアクチュエータ５８の駆動制御の数と内燃機関１０の回転数の積から生じる。ここでこのような電気的エネルギーは以降で全駆動制御エネルギーと称される。
【００２９】
本発明による方法（図１）の第１のステップ１１０では、この全制御エネルギーに対する駆動制御出力が評価される。この駆動制御出力は内燃機関１０の噴射弁３０ａ, ３０ｂ, ３０ｃの圧電アクチュエータ５８によって受容され、噴射弁３０ａ, ３０ｂ, ３０ｃのバルブニードル４４が動かされる。
【００３０】
制御装置３４内に含まれているＤＣ／ＤＣ変換器が全制御エネルギーを内燃機関１０の回転数によって設定された時間で供給することができるあいだは（このことは図１のステップ１２０において、実際にアクチュエータ５８によって受容された駆動制御出力を、適用可能な所定の最大駆動制御出力と比較することによって問い合わされる）、噴射弁３０ａ, ３０ｂ, ３０ｃのニードル変化量は以降のステップ１３０に従って従来のように設定される。すなわちバルブニードル４４の最大ニードルストローク量は駆動制御信号によって設定される。
【００３１】
引き続きステップ１５０において燃料がシリンダ３３ａ, ３３ｂ, ３３ｃの燃焼室３２ａ, ３２ｂ, ３２ｃ（図２）内に噴射される。
【００３２】
しかしステップ１２０における、実際にアクチュエータ５８によって受容された駆動制御出力と所定の最大駆動制御出力との比較の結果、ＤＣ／ＤＣ変換器が、内燃機関１０の所与の回転数並びに多重噴射で全駆動制御出力をもはや使用することができないことが分かると、圧電アクチュエータ５８は本発明ではもはや従来のようには駆動制御されず、図１に示されているように、まずは問い合わせステップ１４０に分岐する。
【００３３】
これから説明される問い合わせ１４０の結果とは無関係に圧電アクチュエータ５８は問い合わせ１４０の後で低減された駆動制御信号によって駆動制御される。これによって低減されたニードル変化量、ひいては低減された全駆動制御エネルギーが生じる。これにもかかわらず、ステップ１３０と比較して最大ニードルストローク量を伴う従来の駆動制御での噴射量と同じ噴射量を得るために、駆動制御時間が相応に延長される。
【００３４】
ステップ１４０では引き続き、内燃機関１０の制御装置３４によって状況フラッグが問い合わされる。これは、どのようにして噴射弁３０ａ, ３０ｂ, ３０ｃのニードルストロークが制限されるべきかをあらわす。一方では駆動制御信号はステップ１４２において一定の最大値にセットされる。他方では、図１の方法では、駆動制御信号に対する最大値をステップ１４４において特性曲線に依存して選択することもできる。この特性曲線は、制御装置３４のメモリ内に格納されている。
【００３５】
一定の最大値および特性曲線は適用可能であり、これによって記憶されている値を常に適合させることができる。
【００３６】
ステップ１３０と同じように、ステップ１４２、１４４における駆動制御信号の設定後にも、ステップ１５０に相応して、燃料がシリンダ３３ａ, ３３ｂ, ３３ｃの燃焼室３２ａ, ３２ｂ, ３２ｃ内に噴射される
ステップ１４２、１４４に相応して圧電アクチュエータ５８の駆動制御時にニードル変化量が低減されることによって、回転数が同じ場合には、最大ニードル変化量を伴うアクチュエータ５８の駆動制御と比較して、アクチュエータ５８によって受容される駆動制御出力が低減される。この結果、同じようにアクチュエータ５８から放出される熱エネルギーが低減される。付加的に制御装置３４の温度が相応に低減される。
【００３７】
択一的に内燃機関１０は、低減されたニードル変化量を伴う本発明による駆動制御を使用して、回転数が高い場合にも作動される。しかもＤＣ／ＤＣ変換器からもたらされる全駆動制御エネルギーが許容できないほど高い値になることはない。ここで、内燃機関１０の出力上昇が生じる。
【００３８】
ステップ１２０における、上述の比較に対して必要な、実際にアクチュエータ５８によって受容された駆動制御出力は、この場合には、上述したように内燃機関１０の作動量の計算によって求められる。
【００３９】
これに対して択一的に、実際にアクチュエータ５８によって受容された駆動制御出力を測定技術によって検出することも可能である。これは各、圧電アクチュエータ５８を流れている荷電量およびこれに対する相応の充電時間並びに場合によっては内燃機関１０の別の量を検出することによって行われる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による方法の実施形態のフローチャート。
【図２】本発明による内燃機関をあらわす図。
【図３】図２に記載された内燃機関の噴射弁をあらわす図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2005537431.tif 000007
2005537431.tif 000008
2005537431.tif 000009
2005537431.tif 000010
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