(57)【要約】【課題】付加的なコストをかけずに残余ポテンシャルを処理できる内燃機関の駆動方法および内燃機関を提供する。【解決手段】アクチュエータにまず噴射弁のノズルニードルが動かされない大きさの第１の電圧を印加し、所定の時間が経過した後に噴射弁のノズルニードルを動かす第２の電圧を印加する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
例えば車両で、燃料を噴射弁から燃焼室へ噴射するために噴射弁のノズルニードルをピエゾアクチュエータ（Ａ）によってオフセットする際、ノズルニードルを動かし燃料を噴射するためにアクチュエータ（Ａ）に所定の電圧を印加する内燃機関の駆動方法において、
アクチュエータ（Ａ）にまず噴射弁のノズルニードルが動かされない大きさの第１の電圧（Ｕ１）を印加し、
所定の時間（ｄｔ１）が経過した後に噴射弁のノズルニードルを動かす第２の電圧（Ｕ２）を印加する
ことを特徴とする内燃機関の駆動方法。
【請求項２】
前記第１の電圧（Ｕ１）と第２の電圧（Ｕ２）との差がアクチュエータ（Ａ）を駆動して所望のノズルニードルのオフセットを達成する電圧（ＵＳ）にほぼ相応するように第２の電圧を選定する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１の電圧（Ｕ１）を内燃機関の駆動パラメータに依存して、例えば燃料に作用する圧力に依存して調整する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記時間（ｄｔ１）を噴射弁内の過渡振動過程が充分に減衰するまでの大きさに選定する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
コンピュータ上で動作し、請求項１から４までのいずれか１項記載の内燃機関の駆動方法を実行するのに適したプログラム命令を有することを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項６】
ディジタルの電子記憶媒体、例えばフラッシュメモリに記憶されている、請求項５記載のコンピュータプログラム。
【請求項７】
燃料を燃焼室へ噴射する噴射弁と、噴射弁内のノズルニードルと、ノズルニードルをオフセットするピエゾアクチュエータ（Ａ）と、燃料噴射に対してピエゾアクチュエータにノズルニードルをオフセットする電圧を印加する制御装置（ＳＧ）とを有する車両の内燃機関において、
制御装置（ＳＧ）は、まずアクチュエータ（Ａ）に噴射弁のノズルニードルが動かされない大きさの第１の電圧（Ｕ１）が印加され、所定の時間（ｄｔ１）が経過した後に噴射弁のノズルニードルを動かす第２の電圧（Ｕ２）が印加されるように構成されている
ことを特徴とする車両の内燃機関。
【請求項８】
燃料を燃焼室へ噴射する噴射弁と、噴射弁内のノズルニードルと、ノズルニードルをオフセットするピエゾアクチュエータ（Ａ）と、燃料噴射に対してピエゾアクチュエータにノズルニードルをオフセットする電圧を印加する制御装置（ＳＧ）とを有する車両の内燃機関の駆動制御装置において、
制御装置（ＳＧ）は、まずアクチュエータ（Ａ）に噴射弁のノズルニードルが動かされない大きさの第１の電圧（Ｕ１）が印加され、所定の時間（ｄｔ１）が経過した後に噴射弁のノズルニードルを動かす第２の電圧（Ｕ２）が印加されるように構成されている
ことを特徴とする車両の内燃機関の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両で、燃料を噴射弁から燃焼室へ噴射するために噴射弁のノズルニードルをピエゾアクチュエータによってオフセットする際に、ノズルニードルを動かし燃料を噴射するアクチュエータに所定の電圧を印加する内燃機関の駆動方法に関する。また本発明は車両の内燃機関、および車両の内燃機関の駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の方法および内燃機関は独国特許出願第１９９０３５５５号明細書から公知である。
【０００３】
同様に噴射燃料量とアクチュエータに印加される電圧とのあいだに関数関係が存在することも知られている。特に噴射燃料量はアクチュエータに印加される電圧の変化に依存している。
【０００４】
燃料が噴射弁から燃焼室へ噴射された後、アクチュエータへの印加電圧は再び遮断される。これによりアクチュエータでの電圧は直ちに完全に降下する。それ以外にアクチュエータに残存する残余ポテンシャルの大きさは未知となる。
【０００５】
この残余ポテンシャルは燃料噴射のためのアクチュエータの次の駆動の前に場合によってはまだ存在していることもある。このためアクチュエータの次の駆動の際に噴射燃料量が未知の残余ポテンシャルに依存してしまうこともある。
【０００６】
したがって残余ポテンシャルの大きさを次の噴射の前に測定するか、相応の回路技術的手段により次の噴射の際の残余ポテンシャルが実質的にゼロとなることを保証できるようにすることが考えられる。ただしこれらの手段の実現には現在のところ付加的なコストがかかる。
【０００７】
【特許文献１】
独国特許出願第１９９０３５５５号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、付加的なコストをかけずに残余ポテンシャルを処理できる内燃機関の駆動方法および内燃機関を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題は、アクチュエータにまず噴射弁のノズルニードルが動かされない大きさの第１の電圧を印加し、所定の時間が経過した後に噴射弁のノズルニードルを動かす第２の電圧を印加することにより解決される。
【００１０】
この課題はまた、制御装置が、まずアクチュエータに噴射弁のノズルニードルが動かされない大きさの第１の電圧が印加され、所定の時間が経過した後に噴射弁のノズルニードルを動かす第２の電圧が印加されるように構成されていることにより解決される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
第１の電圧によりアクチュエータの電圧が所定の値に設定される。したがって次の駆動の前にアクチュエータに印加されている電圧は既知となり、これを考慮することができるようになる。これはアクチュエータを駆動する電圧を第１の電圧に加算することにより行われる。これによりアクチュエータの電圧は正確に設定された値として得られる。全体として、加算される第２の電圧での駆動により、所望の燃料量が内燃機関の燃焼室へ噴射される。このとき付加的なコストは必要ない。
【００１２】
第１の電圧は噴射弁のノズルニードルがどんな場合でも運動したり移動したりしない小さいものであるが、いっぽうアクチュエータ内に最後の駆動によって生じた残余ポテンシャルをどんな場合にも上回る大きさに選定されている。
【００１３】
本発明はコンピュータプログラムのかたちでも実現される。これはディジタルの電子記憶媒体に記憶され、そのプログラム命令はコンピュータ上で動作する。
【００１４】
【実施例】
本発明の他の特徴、適用例および利点を、図示の実施例の説明に則して以下に説明する。ここで以下の説明、請求項、図などにおいて説明される全ての特徴はそれ自体でもまた任意に組み合わせても本発明の対象となりうる。
【００１５】
図１には特に車両の内燃機関のための装置が示されている。内燃機関には少なくとも１つの噴射弁が設けられており、この噴射弁により燃料が燃焼室へ噴射される。燃料には内燃機関の圧縮フェーズ中に燃料を燃焼室へ噴射するのに適した圧力が印加される。
【００１６】
噴射弁はこの弁内で往復運動するノズルニードルを有している。ノズルニードルが開放された状態で燃料は燃焼室へ噴射され、閉鎖された状態では噴射されない。噴射燃料量は開放状態でのノズルニードルの位置に依存して定められる。
【００１７】
噴射弁はノズルニードルを駆動するためのピエゾアクチュエータを有している。カップリングのためにアクチュエータとノズルニードルとのあいだには例えばハイドロリックカプラが設けられている。アクチュエータには電圧が印加され、これによりアクチュエータの膨張度が変化する。この膨張度の変化量がノズルニードルへ伝達され、ノズルニードルは開放状態へ移行する。
【００１８】
前述したように、噴射燃料量はノズルニードルの位置に依存して定まる。この位置はまたアクチュエータの膨張の変化量に依存している。膨張の変化量はアクチュエータに印加される電圧の変化量に依存している。つまり噴射燃料量はアクチュエータに印加される電圧変化の関数である。
【００１９】
図１によれば、少なくとも２つの電圧、すなわち第１の電圧Ｕ１および第２の電圧Ｕ２を供給する給電電圧ＵＶが存在している。制御装置ＳＧはスイッチＳを駆動し、これにより２つの電圧Ｕ１、Ｕ２のうち一方がアクチュエータ電圧ＵＡとしてスイッチオンされる。アクチュエータ電圧ＵＡは前述の噴射弁のピエゾアクチュエータＡに印加される。給電電圧ＵＶおよびアクチュエータＡは図１の実施例ではアースへ接続されている。
【００２０】
図２の上方のダイアグラムではアクチュエータ電圧ＵＡが時間ｔに関して示されている。時点ｔ１以前にはアクチュエータ電圧ＵＡの大きさは未知である。時点ｔ１後、アクチュエータ電圧ＵＡは第１の電圧Ｕ１の値を有する。時点ｔ２後、アクチュエータ電圧ＵＡは第２の電圧Ｕ２の値を有する。第１の電圧Ｕ１と第２の電圧Ｕ２とのあいだの差は電圧ＵＳに相応する。
【００２１】
第１の電圧Ｕ１は一方では噴射弁のノズルニードルがどんな場合にも運動したりずれたりしないよう小さく選定されている。したがって第１の電圧Ｕ１はアクチュエータＡの膨張度を変化させ、場合によってはこれによりハイドロリックカプラの状態が変更される。ただしアクチュエータＡの膨張度の変化もハイドロリックカプラの状態の変更も噴射弁内のノズルニードルの位置を変更しない。
【００２２】
第１の電圧Ｕ１は特に内燃機関の駆動パラメータ、例えば燃料に作用する圧力に依存して定まる。このため第１の電圧Ｕ１は時間の経過にともなって変化する。
【００２３】
他方で、第１の電圧Ｕ１はアクチュエータＡ内に最後の駆動から残っている残余ポテンシャルがどんな場合にも超過される程度に大きく選定されなければならない。このような残余ポテンシャルはアクチュエータＡが電圧の印加後完全に放電されないことにより生じる。
【００２４】
アクチュエータＡが時点ｔ１以前に例えばアースへ置かれることによってオフとなると、アクチュエータＡの電圧が時点ｔ１で完全には降下しないことがある。ここから前述の残余ポテンシャルが生じる。この残余ポテンシャルの大きさは前述のように未知であるため、図１では時点ｔ１前方の点線で示されている。
【００２５】
第２の電圧Ｕ２は次のように選定される。
【００２６】
前述のように、噴射燃料量はアクチュエータＡに印加される電圧変化の関数である。アクチュエータＡに印加される電圧の変化量はここでは電圧ＵＳである。第１の段階で所望の噴射燃料量を得るのに必要な電圧ＵＳが定められる。第２の段階では電圧ＵＳは第１の電圧Ｕ１に加算される。ここからアクチュエータＡに印加される第２の電圧Ｕ２が得られる。
【００２７】
重要なのは、所望の燃料量に必要な電圧ＵＳのみがアクチュエータＡに印加されるのでなく、電圧ＵＳと第１の電圧Ｕ１との和がアクチュエータＡへ印加される点である。これによりアクチュエータＡにはどんな場合にも（つまり残余ポテンシャルが存在していてもそれとは独立に）所定の電圧変化量、すなわち所望の燃料量に必要な電圧ＵＳが確実に生じる。
【００２８】
図２の下方のダイアグラムには噴射弁のノズルニードルの位置Ｅが時間ｔに関して示されている。参照番号Ｏでノズルニードルの開放状態が示され、参照番号Ｚで閉鎖状態が示されている。ここでは前述のように開放状態での噴射弁内のノズルニードルの正確な位置がアクチュエータＡに印加される電圧に依存していることがわかる。
【００２９】
図２から見てとれるように、ノズルニードルは時点ｔ２の前には閉鎖状態にある。特に時点ｔ１から時点ｔ２へいたる時間ｄｔ１のあいだ、ノズルニードルの位置は閉鎖状態から変化していない。
【００３０】
時間ｄｔ１は、第１の電圧Ｕ１に基づいて、これが立ち上がり、そこから得られるアクチュエータＡの膨張の変化量と場合によって得られるハイドロリックカプラの状態の変化量とが何らかのかたちで噴射弁内に生じ、徐々に減衰していくように選定されている。
【００３１】
前述のように、時点ｔ２でアクチュエータＡに付加的に印加される電圧ＵＳが得られる。これにより噴射弁のノズルニードルが開放状態で、所望の噴射燃料量に相応に運動する。このノズルニードルの運動またはオフセットは全システムの慣性によって遅延する。これは図２に時点ｔ２後の時間ｄｔ２として示されている。
【００３２】
図２の上方には電圧が示されており、下方には噴射弁のノズルニードルの状態または位置が簡単に示されている。実際には図示のパラメータは跳躍的にではなく曲線状に、特に指数関数の形状で変化する。
【００３３】
さらに一般に次のことが判明している。
【００３４】
ピエゾアクチュエータは電圧制御部、チャージ制御部またはエネルギ制御部によって駆動される。これとは独立に所定の電流および存在するアクチュエータの容量によってストロークを発生する電圧Ｕ１、Ｕ２が必要である。ストロークは別の噴射パルスで目標値へ制御される。この場合所定の電流が印加され、所定のデルタ電圧Ｕ２−Ｕ１と電圧Ｕ１に関する知識とが必要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両内燃機関の駆動装置のブロック図である。
【図２】図１の装置の信号およびステータスの時間図である。
【符号の説明】
ＵＶ　給電電圧
Ｓ　スイッチ
ＳＧ　制御装置
Ａ　アクチュエータ
ＵＳ（Ｕ１，Ｕ２）　電圧
ＵＡ　アクチュエータ電圧
ｔ１，ｔ２　時点
ｄｔ１，ｄｔ２　時間
【図１】
2004019666.tif 000003
【図２】
2004019666.tif 000004