(57)【要約】本発明は、噴射弁のバルブニードルを閉鎖位置から中間位置を介して開放位置へ及び再び逆に移動させるようにした、内燃機関を作動させる方法に関する。この移動はピエゾアクチュエータに駆動信号（ＳＡ）を印加することにより行われる。噴射弁の汚損の危険を回避し、バルブニードルの摩耗を少なくするために、駆動信号（ＳＡ）は、バルブニードルを閉鎖位置から中間位置へ移行させるときには、バルブニードルを中間位置から開放位置へ移行させるときよりも高いエッジ急峻度を有する。
2005535832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピエゾアクチュエータに駆動信号（ＳＡ）を印加することにより噴射弁のバルブニードルを閉鎖位置から中間位置を介して開放位置へ及び再び逆に移動させるようにした、内燃機関を作動させる方法において、
前記バルブニードルを閉鎖位置から中間位置へ移行させるときには、前記バルブニードルを中間位置から開放位置へ移行させるときよりも前記駆動信号（ＳＡ）のエッジ急峻度を高くすることを特徴とする、内燃機関を作動させる方法。
【請求項２】
前記バルブニードルを開放位置から中間位置へ移行させるときには、前記バルブニードルを中間位置から閉鎖位置へ移行させるときよりも前記駆動信号（ＳＡ）のエッジ急峻度を高くする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記バルブニードルを開放位置から閉鎖位置へ移行させるときの駆動信号を、前記バルブニードルを閉鎖位置から開放位置へ移行させるときの駆動信号に対して対称にする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
ピエゾアクチュエータに駆動信号（ＳＡ）を印加することにより噴射弁のバルブニードルを閉鎖位置から中間位置を介して開放位置へ及び再び逆に移動させるようにした、内燃機関の制御装置のためのコンピュータプログラムにおいて、
該コンピュータプログラムは請求項１から３のいずれか１項記載の方法を実行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のためのコンピュータプログラム。
【請求項５】
前記コンピュータプログラムは電気的記憶媒体に、とりわけ、フラッシュメモリ又はリードオンリーメモリに記憶されている、請求項４記載のコンピュータプログラム。
【請求項６】
ピエゾアクチュエータに駆動信号（ＳＡ）を印加することにより噴射弁のバルブニードルを閉鎖位置から中間位置を介して開放位置へ及び再び逆に移動させることのできる、内燃機関の制御装置において、
前記バルブニードルを閉鎖位置から中間位置へ移行させるときの前記駆動信号（ＳＡ）のエッジ急峻度は、前記バルブニードルを中間位置から開放位置へ移行させるときよりも高いことを特徴とする、内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記ピエゾアクチュエータは、前記バルブニードルを開放位置から中間位置へ移行させるときには、前記バルブニードルを中間位置から閉鎖位置へ移行させるときよりも急峻度の高い駆動信号（ＳＡ）を用いて駆動可能である、請求項６記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピエゾアクチュエータに駆動信号を印加することにより噴射弁のバルブニードルを閉鎖位置から中間位置を介して開放位置へ及び再び逆に移動させるようにした、内燃機関を作動させる方法に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、ピエゾアクチュエータに駆動信号を印加することにより噴射弁のバルブニードルを閉鎖位置から中間位置を介して開放位置へ及び再び逆に移動させることのできる、内燃機関の制御装置に関する。
【０００３】
この種の作動方法及び制御装置は従来技術からすでに公知である。公知のシステムでは、とりわけ駆動信号の不利な信号波形から不都合が生じる。この駆動信号の不利な信号波形は一方で噴射弁の汚損の危険性を高め、他方では噴射弁の閉鎖制御を妨げる。
【０００４】
汚損の危険性が高くなるのは、噴射弁が相対的に長い期間にわたって噴射弁ストロークの比較的小さな状態になり、そのため噴射弁の開放が小さくなるという理由からである。この状態では、粒子が弁開口部とバルブニードルとの間に挟まり、弁開口部が塞がってしまう危険性が特に高い。
【０００５】
駆動信号のエッジ急峻度を高くすれば、バルブニードルが開放位置から閉鎖位置へ移動する際の速度は高くなるが、バルブニードルが高速であるため、バルブニードルがバルブシートに当接するときに、いわゆるニードルチャタが生じる。ニードルチャタは、閉鎖位置に達した後に噴射弁が制御不能な形で開くことにつながる。さらに、バルブニードルのオーバーシュートが生じることもある。
【０００６】
それゆえ、本発明の課題は冒頭で述べたような作動方法及び制御装置を改善して、噴射弁の汚損の危険性が低下し、バルブニードルが開放及び閉鎖位置へ制御可能な形で移動する又は移動させることができるようにすることである。
【０００７】
この課題は、ピエゾアクチュエータに駆動信号を印加することにより噴射弁のバルブニードルを閉鎖位置から中間位置を介して開放位置へ及び再び逆に移動させるようにした、内燃機関を作動させる方法において、前記バルブニードルを閉鎖位置から中間位置へ移行させるときには、前記バルブニードルを中間位置から開放位置へ移行させるときよりも前記駆動信号のエッジ急峻度を高くすることにより解決される。
【０００８】
バルブニードルが閉鎖位置から中間位置へ移行するときにピエゾアクチュエータに対する駆動信号のエッジ急峻度を比較的に高くすれば、バルブニードルは閉鎖位置から中間位置へ高速で移動することになるので、噴射弁のニードルストロークが小さい期間が相対的に短くなり、その結果、弁の汚損や粒子が挟まることによる弁の閉塞の確率が低くなる。
【０００９】
これに応じて、バルブニードルが中間位置から開放位置へ移行するときにピエゾアクチュエータに対する駆動信号のエッジ急峻度を比較的に低くすれば、バルブニードルは制御可能な形で開放位置に達し、その際バルブニードルは特にチャタリングを生じないので、開放位置においてバルブニードルの制御不能な移動が生じない。
【００１０】
本発明の１つの有利な実施形態によれば、バルブニードルを開放位置から中間位置へ移動させるときの駆動信号のエッジ急峻度は、バルブニードルを中間位置から閉鎖位置へ移動させるときよりも高い。これにより、噴射弁の開放プロセスと同様に、小さなニードルストロークによる噴射弁開放時間の持続及びバルブニードルの閉鎖位置への制御可能な形での到達に関して同じ利点が得られる。
【００１１】
とりわけ、バルブニードルが中間位置から閉鎖位置へ移行するときの駆動信号のエッジ急峻度が比較的に高いためバルブニードルはバルブシートで跳ね返らないので、バルブニードルが閉鎖位置に達した後に噴射弁が制御不能な形で開くことがない。
【００１２】
本発明の別の有利な実施形態は、バルブニードルが開放位置から閉鎖位置へ移行するときの駆動信号が、バルブニードルが閉鎖位置から開放位置へ移行するときの駆動信号に対して対称であることによって特徴づけられる。
【００１３】
この対称性によって、ピエゾアクチュエータの駆動は格段に簡単になる。というのも、駆動信号の信号波形はバルブニードルの移行のときにだけ、つまり、バルブニードルが閉鎖位置から開放位置へ移行するとき又はその逆のときにだけ記憶すればよいからである。そのつど異なる駆動信号は、例えば駆動信号の最大信号値から駆動信号の記憶された信号値を減算する等によって形成することができる。これはピエゾアクチュエータのアナログ制御においてもディジタル制御においても可能である。
【００１４】
本発明の課題の別の解決手段は、ピエゾアクチュエータに駆動信号を印加することにより噴射弁のバルブニードルを閉鎖位置から中間位置を介して開放位置へ及び再び逆に移動させるコンピュータプログラムであって、しかも本発明の方法を実行するのに適しているようなコンピュータプログラムである。
【００１５】
このコンピュータプログラムを電気的記憶媒体、とりわけ、フラッシュメモリ又はリードオンリーメモリに記憶した本発明の変更形態は、特に有利である。
【００１６】
本発明の課題のさらに別の解決手段は、請求項６又は７による内燃機関の制御装置によるものである。
【００１７】
本発明の他の特徴、使用可能性、及び利点は、図面に示された本発明の実施例の以下の説明から明らかになる。なお、記載又は表示されたすべての特徴は、それ自体で又は組合せにより、特許請求項への包摂又は引用とは無関係に、また説明及び図における定式化及び表示とは無関係に、本発明の対象を構成する。
【００１８】
図１は、本発明による駆動信号の時間的変化を示しており、
図２は、本発明による駆動信号の別の時間的変化を示している。
【００１９】
図１に示されている駆動信号ＳＡは内燃機関（図示せず）においてピエゾアクチュエータの駆動に使用され、このピエゾアクチュエータは内燃機関の噴射弁のバルブニードルを閉鎖位置から中間位置を介して開放位置へ及び再び逆に移動させる。
【００２０】
図１のグラフにおいて、ｔは時間軸を、Ａは駆動信号ＳＡの最大値に規格化された駆動信号ＳＡの値を表している。駆動信号ＳＡはアナログ信号である。
【００２１】
本発明による方法をさらに説明するために、図１のグラフには、以下で説明する駆動信号ＳＡの複数の領域ＳＺ，ＺＯ，ＯＺ，ＺＳが標示されている。
【００２２】
噴射の開始時に、ピエゾアクチュエータ（図示せず）は、同様に図示されていない内燃機関の制御装置によって領域ＳＺ内にある駆動信号ＳＡの部分を用いて駆動される。駆動信号ＳＡはこの領域ＳＺにおいては比較的高いエッジ急峻度を有している。これにより、噴射弁のバルブニードルが、駆動信号ＳＡのゼロ値に相当する閉鎖位置から中間位置へ迅速に移動し、その結果、ニードルストロークが小さくなる状態、したがって挟まった粒子による閉塞の危険性が回避されることが保証される。
【００２３】
つづいて、ピエゾアクチュエータは比較的低いエッジ急峻度を有する駆動信号ＳＡによって中間位置から駆動信号ＳＡの値１に相当する閉鎖位置へ移動される。駆動信号ＳＡの領域ＺＯはこの比較的低いエッジ急峻度によって定められている。領域ＺＯ内の駆動信号ＳＡの低いエッジ急峻度は、バルブニードルが閉鎖位置に達するときの速度が高すぎず、チャタリングによって到達した閉鎖位置から制御不能な形で再び移動しないように、又はオーバーシュートによって制御不能な形で開放しないように作用する。この後、駆動信号ＳＡは一定の時間にわたって最大値１を維持する。
【００２４】
図１から分かるように、駆動信号ＳＡは閉鎖過程においてまず領域ＯＺを通過する。領域ＯＺにおいては、噴射弁のバルブニードルは開放位置から中間位置へと移動させられる。その際、駆動信号ＳＡのエッジ急峻度は、すでに述べた弁の汚損の危険性を低下させるために再び比較的に高くなっている。
【００２５】
駆動信号ＳＡの領域ＺＳに相応する噴射段階の終了時には、駆動信号ＳＡは再び比較的低いエッジ急峻度を有し、これにより、バルブニードルが過度に高速で噴射弁のバルブシートに当接することを、したがってまた、噴射弁の制御不能な開放を生じるバルブニードルのチャタリングの発生を防ぐ。
【００２６】
このようにして、弁の汚損の危険性を低下させ、同時に噴射弁の制御可能な開閉を行うことが可能となる。
【００２７】
また、ピエゾアクチュエータの駆動をディジタル信号で行うことも可能である。このために、図２には、ディジタル駆動信号ＳＤの時間的変化を示した相応するグラフが示されている。動作様式はアナログ駆動信号ＳＡによるピエゾアクチュエータの駆動と同一である。
【００２８】
バルブニードルを開放位置から閉鎖位置へ移動させるための時間は、バルブニードルとバルブニードルに機械的に予加重をかけるバネとから構成された系の運動学のみによって近似的に求められるので、弁の経路に高／低のエッジ急峻度を最適に割り当てるためには、駆動信号ＳＡ又はＳＤの信号波形を選択する際にバルブニードル／バネ系の機械的パラメータを考慮すると有利である。
【００２９】
また、バルブニードルを閉鎖位置から開放位置へ移動させる際に使用される駆動信号ＳＡ，ＳＤの信号波形とバルブニードルを開放位置から閉鎖位置へ移動させる際に使用される駆動信号ＳＡ，ＳＤの信号波形との間の対称性も特に有利である。この場合には、信号波形を例えば制御装置のメモリに記憶するだけでなく、そのつど異なった信号波形を記憶された信号波形から形成することも可能である。
【００３０】
上記の方法は、制御装置において実行され、制御装置のメモリに格納されるコンピュータプログラムとして実現される。
【００３１】
本発明による方法は、まったく一般的に、ピエゾアクチュエータによって駆動されるコンポーネントを有する燃料配量システムにおいて使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明による駆動信号の時間的変化を示す。
【図２】図２は、本発明による駆動信号の別の時間的変化を示す。
【図１】
2005535832.tif 000003
【図２】
2005535832.tif 000004
【国際調査報告】
2005535832.tif 000005
2005535832.tif 000006
2005535832.tif 000007
2005535832.tif 000008