(57)【要約】【課題】  ノイズの問題を軽減又は排除するようにして、圧電式に操作可能な燃料噴射器を制御する方法を提供すること。【解決手段】  噴射モードと非噴射モードとを有する燃料噴射器に用いられる圧電アクチュエータの充電と放電とを制御するための方法。この方法は、充電モード中に可変振幅の充電電流をアクチュエータに印加する段階と、放電モード中に可変振幅の放電電流をアクチュエータに印加する段階と、充電及び放電モード中に充電電流と放電電流とをそれぞれ監視する段階と、放電電流と充電電流とを監視された電流に応じて制御する段階と、監視された充電及び／又は放電電流を選択された電流波形と比較し、比較の結果に応じて、充電電流及び／又は放電電流を、オン及びオフに切換える段階とを含んでいる。好ましくは、選択された電流波形は、監視された充電電流及び／又は放電電流と比較するための最大閾値及び最小閾値をそれぞれ定める最大電流波形と最小電流波形とを含んでいる。【選択図】    図４
2007100704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射モード（１２）と非噴射モード（１６）とを有する燃料噴射器に用いられる圧電アクチュエータの充電と放電とを制御するための方法において、
充電モード（１４）中に可変振幅の充電電流を前記アクチュエータに印加する段階と、
放電モード（１０）中に可変振幅の放電電流を前記アクチュエータに印加する段階と、
前記充電及び放電モード（１０、１４）中に前記充電電流と放電電流とをそれぞれ監視する段階と、
前記放電電流と前記充電電流とを前記監視された電流に応じて制御する段階と、
前記監視された充電電流及び／又は放電電流を、選択された電流波形（Ｉピーク、ΔＩ；Ｉ最小）と比較し、前記比較の結果に応じて、前記充電電流及び／又は放電電流を、オン及びオフに切換える段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記選択された電流波形は、前記監視された充電電流及び／又は放電電流と、比較するための最大閾値及び最小閾値を、それぞれ定める最大電流波形（Ｉピーク）と最小電流波形（ΔＩ；Ｉ最小）とを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記選択された電流波形（Ｉピーク、ΔＩ;Ｉ最小）は、可変ＰＷＭ周波数を放電電流に誘導するように選択されていることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記選択された電流波形（Ｉピーク、ΔＩ;Ｉ最小）は、可変ＰＷＭ周波数を放電電流に誘導するように選択されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
噴射モード（１２）と非噴射モード（１６）とを有する燃料噴射器に用いられる圧電アクチュエータの充電と放電とを制御するための方法において、
充電モード（１４）中に可変振幅の充電電流を前記アクチュエータに印加する段階であって、前記充電電流の前記振幅が第１ＰＷＭ周波数と共に変化するような段階と、
放電モード（１０）中に可変振幅の放電電流を前記アクチュエータに印加する段階であって、前記放電電流の前記振幅が第２ＰＷＭ周波数と共に変化するような段階と、
前記充電及び放電モード（１０、１４）中に前記充電電流と前記放電電流とをそれぞれ監視する段階と、
前記放電電流と前記充電電流とを前記監視された電流に応じて制御する段階と、
前記放電モード（１０）及び／又は前記充電モード（１４）の全体を通して、前記ＰＷＭ周波数を前記アクチュエータ内の共鳴モードを抑止するように変化させる段階と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
前記放電モード（１０）の全体を通して、前記第２ＰＷＭ周波数を前記監視された放電電流に応じて調整する段階を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記充電モード（１４）の全体を通して、前記第１ＰＷＭ周波数を前記監視された充電電流に応じて調整する段階を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
噴射行程を開始するために、前記アクチュエータを放電する段階を含むことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
噴射行程を開始するために、前記アクチュエータを充電する段階を含むことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記放電電流の振幅の前記第２ＰＷＭ周波数を変化させる段階は、
前記監視された放電電流を時間と共に可変である選択された電流波形（Ｉピーク）と比較し、前記比較の結果に応じて、前記放電電流をオン及びオフに切換え、可変ＰＷＭ周波数を放電電流に誘導する段階を
含むことを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記充電電流の振幅の前記第１ＰＷＭ周波数を変化させる段階は、
前記監視された充電電流を時間と共に可変である選択された電流波形（Ｉピーク）と比較し、前記比較の結果に応じて、前記充電電流をオン及びオフに切換え、可変ＰＷＭ周波数を充電電流に誘導する段階を
含むことを特徴とする請求項５〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記選択された電流波形は、前記監視された充電電流及び／又は放電電流と比較するための最大閾値及び最小閾値を、それぞれ定めるピーク電流波形（Ｉピーク）と最小電流波形（ΔＩ；Ｉ最小）とを含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
（ｉ）前記非噴射モード（１６）と前記放電モード（１０）との間の遷移領域（２８）、（ｉｉ）前記放電モード（１０）と前記噴射モード（１２）との間の遷移領域（３０）、（ｉｉｉ）前記噴射モード（１２）と前記充電モード（１４）との間の遷移領域（３２）、及び（ｉｖ）前記充電モード（１４）と前記非噴射モード（１６）との間の遷移領域（３４）の１つ以上における電荷の移動率を、先行する充電及び／又は放電モード（１０、１４）中の電荷の移動率と比較して、遅延させる段階を含むことを特徴とする請求項５〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
（ｉ）前記非噴射モード（１６）と前記充電モード（１０）との間の遷移領域、（ｉｉ）前記充電モード（１４）と前記噴射モード（１２）との間の遷移領域、（ｉｉｉ）前記噴射モード（１２）と前記放電モード（１０）との間の遷移領域、及び（ｉｖ）前記放電モード（１０）と前記非噴射モード（１６）との間の遷移領域の１つ以上における電荷の移動率を、先行する又は後に続く充電及び／又は放電モード（１４、１０）中の電荷の移動率と比較して、遅延させる段階を含むことを特徴とする請求項５〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を関連するエンジンシリンダ又は燃焼空間に送達するための燃料噴射器を制御するための制御方法に関する。特に、本発明は、圧電アクチュエータによって作動される形式の燃料噴射器に関する。このような噴射器は、圧縮点火内燃機関用のコモンレール燃料噴射システムに広く用いられている。
【背景技術】
【０００２】
既知のコモンレール燃料システムでは、コモンレールの形態にある蓄圧容積部に複数の関連する噴射器に送達するための高圧燃料を充填するために、高圧燃料ポンプが配置されている。各噴射器は、複数の噴射器出口を介する燃料噴射を制御するために、アクチュエータによってバルブシート（弁座）に向かって及びそこから離れるように移動可能であるニードル弁を備えている。
【０００３】
ニードル弁の運動を駆動するのに圧電アクチュエータを用いることによって、特に良好な噴射器の性能が達成され得ることが、知られている。圧電アクチュエータは、圧電要素のスタックを備え、このスタックに、スタック長さを伸縮させるために、電圧が印加される。アクチュエータは、スタックが後退すると、噴射器のニードル弁がこのスタックの後退と共に移動するように、ニードル弁に直接連結されるとよい。代替的に、スタックは、移動増幅器（例えば、流体増幅器）を介して、ニードル弁に連結されてもよい。他の噴射器では、圧電アクチュエータは、サーボ弁を介して、ニードル弁の移動を間接的に制御する。
【０００４】
圧電式に操作可能な燃料噴射器の一例が、本出願人による欧州登録特許第０９９５９０１号に記載されている。この場合の圧電アクチュエータは、ニードル弁の移動の可変増幅をもたらす流体的及び機械的連結要素を有する連結器を通して、ニードル弁に直接連結されている。
【０００５】
圧電アクチュエータは、迅速なニードル応答を与える高い力変化率を生成することができる。この観点から、直動圧電アクチュエータが組み込まれている噴射器は、特に有益である。しかし、直動圧電アクチュエータを用いる場合の１つの問題は、ニードル弁を移動させるために、アクチュエータからのより大きな機械力が必要とされることにある。このような大きな力、及び関連する高い力切換率は、噴射器を介して、関連するエンジンに伝達され、その結果、エンジン構造から望ましくないレベルの可聴ノイズを生じさせる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、前述のノイズの問題を軽減又は排除するようにして、圧電式に操作可能な燃料噴射器を制御する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様によれば、噴射モードと非噴射モードとを有する燃料噴射器に用いられる圧電アクチュエータの充電と放電とを制御するための方法は、充電モード中に可変振幅の充電電流をアクチュエータに印加する段階であって、充電電流の振幅が第１ＰＷＭ周波数と共に変化するような段階と、放電モード中に可変振幅の放電電流をアクチュエータに印加する段階であって、放電電流の振幅が第２ＰＷＭ周波数と共に変化するような段階とを含んでいる。充電電流と放電電流の少なくとも１つは、充電及び放電モード中にそれぞれ監視され、監視された電流に応じて制御される。第１及び／又は第２ＰＷＭ周波数は、充電モード及び／又は放電モードの全体を通して、アクチュエータ内の共鳴モードを抑止するように変化する。
【０００８】
ＰＷＭ振幅、従って、駆動周波数は、充電及び放電モードの少なくとも１つの全体を通して可変（すなわち、不規則）なので、アクチュエータ内の共鳴効果による可聴ノイズの生成が抑止される。これは、一定の振幅／周波数のＰＷＭ駆動信号が用いられ、これがアクチュエータ又は噴射器内の共鳴モードを励起しがちである従来のＰＷＭ駆動方法を上回る利点をもたらす。この又は各ＰＷＭ駆動周波数は、充電及び放電モード中に充電又は放電電流の振幅をそれぞれそのモードの全体を通して可変周波数を有するように意図的に制御することによって、変化する。
【０００９】
第２ＰＷＭ周波数は、放電モードの全体を通して、監視された放電電流に応じて調整されるとよい。代替的又は追加的に、第１ＰＷＭ周波数は、充電モードの全体を通して、監視された充電電流に応じて調整されるとよい。好ましくは、放電電流と充電電流の両方のＰＷＭ周波数が可変である。
【００１０】
放電モード中の第２ＰＷＭ周波数は、放電モードにおける第１ＰＷＭ周波数と同一の変動パターンに追従する必要はないが、追従することがあってもよい。
【００１１】
この方法は、放電−噴射式及び充電−噴射式の噴射器に適用可能である。換言すれば、この方法は、噴射行程を開始するためにアクチュエータを放電するか又は噴射行程を開始するためにアクチュエータを充電するかのいずれかを含んでいるとよい。
【００１２】
好ましい実施形態において、充電及び／又は放電電流の振幅の第１及び第２ＰＷＭ周波数を変化させる段階は、監視された充電及び／又は放電電流を経時的に可変である選択された電流波形と比較する段階を含んでいる。選択された電流波形は、ピーク電流レベルを時間の関数として定め、充電及び／又は放電電流は、可変ＰＷＭ周波数を充電及び／又は放電電流の振幅に誘導するために、監視された電流が選択された電流波形よりも小さいかどうか（又はピーク電流が正又は負であるかどうかによっては、大きいかどうか）に依存して、オン及びオフに切換えられる。
【００１３】
特に好ましい一実施形態において、選択された電流波形は、監視された充電及び／又は放電電流と比較するための最大及び最小閾値をそれぞれ定めるピーク電流波形と最小電流波形とを含んでいる。最小電流波形は、ピーク電流波形の所定の比率であってもよく、代替的に、（ピーク電流波形と同じになるようにも選択され得るが）、ピーク電流波形と無関係の代替的選択波形であってもよい。
【００１４】
放電−噴射式の噴射器において、本方法は、好ましくは、（ｉ）非噴射モードと放電モードとの間の遷移領域、（ｉｉ）放電モードと噴射モードとの間の遷移領域、（ｉｉｉ）噴射モードと充電モードとの間の遷移領域、及び（ｉｖ）充電モードと非噴射モードとの間の遷移領域の１つ以上における電荷の移動率を、先行する又は後に続く充電及び／又は放電モード中の電荷の移動率と比較して、遅延させるぁ又は平滑にする段階を含んでいる。
【００１５】
「遅延される」又は「平滑にされる」という用語は、電荷移動（電流）の比率が、先行する充電及び／又は放電モード中の電荷移動（電流）の比率と比較して、低減されることを意味している。
【００１６】
本方法は、充電−噴射式の噴射器にも、同様に適用可能である。
【００１７】
本発明の第２態様によれば、噴射モードと非噴射モードとを有する燃料噴射器に用いられる圧電アクチュエータの充電と放電とを制御するための方法が提供される。この方法は、充電モード中に可変振幅の充電電流をアクチュエータに印加する段階と、放電モード中に可変振幅の放電電流をアクチュエータに印加する段階と、充電及び放電モード中に充電電流と放電電流とをそれぞれ監視する段階と、放電電流と充電電流とを監視された電流に応じて制御する段階と、監視された充電及び／又は放電電流を、選択された電流波形と比較し、比較の結果に応じて、充電及び／又は放電電流を、オン及びオフに切換える段階とを含んでいる。
【００１８】
有利には、本発明は、平均充電電流及び／又は平均放電電流が、時間と共に実質的に連続的に変化することを可能とし、これによって、電荷が、スタックに、又はそこから移動される比率に対して高度の柔軟性をもたらす。
【００１９】
選択された電流波形は、監視された、充電電流及び／又は放電電流、と比較するための最大閾値及び最小閾値を、それぞれ定める最大電流波形と最小電流波形とを含んでいるとよい。最大及び最小電流波形を適切に整形することによって、平均充電電流及び／又は平均放電電流を、アクチュエータの所望の変位率を得るのに必要とされるだけ変化させることができる。
【００２０】
一実施形態において、最小電流波形は、最大電流波形の固定比率、例えば、５０％に定められる。しかし、これは、必ずしも必要ではなく、さらに他の実施形態では、最小電流波形は、最大電流波形とは無関係に決定、すなわち、整形される。
【００２１】
アクチュエータに印加される、平均充電電流及び／又は平均放電電流、の制御の程度を高める利得に加えて、好ましい実施形態において、電流波形は、可変ＰＷＭ周波数を放電電流に誘導するように選択される。
【００２２】
本発明の第１態様の好ましい及び／又は任意選択的な特徴は、単独で、又は適切な組合せで、本発明の第２態様にもたらされてもよく、（及びその逆であってもよい）ことが理解されるだろう。
【００２３】
以下、例示にすぎないが、本発明を添付の図面を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明によれば、駆動回路は、噴射ニードル弁用の圧電アクチュエータの操作を制御することによって、噴射器の開閉を制御する。圧電アクチュエータは、噴射器のニードル弁に連結された圧電要素のスタックを備え、この圧電スタックの両端の電荷（従って、電圧）を変化させることによって、スタックの長さを伸縮させ、従って、ニードル弁の動きを制御する。駆動回路は、圧電スタックの長さの正確な制御を可能にし、これによって、噴射器の開閉を制御し、燃料の正確な量を計量し、関連するエンジンシリンダ内にそれを噴射する。
【００２５】
駆動回路は、圧電スタックがその長さを収縮するように放電される放電モードと、圧電スタックがその長さを伸張するように充電される充電モードで操作される。図１を参照すると、（１０で示される）放電モード中、スタックの両端の電圧レベルは、最大電圧レベル（V充電）から最小電圧レベル（V放電）に減少し、その間の放電曲線に沿ったある点において、噴射器ニードルが開き、関連するエンジンシリンダ内への噴射を開始する。スタックが最小電圧レベルまで放電されたとき、噴射器は、噴射が生じる（ニードルが完全に持上げられた）噴射モードにある。この噴射モードは、総称的に１２で示されている。
【００２６】
噴射行程の必要とされる長さによって決定される所定の時間間隔の後、駆動回路は、ニードル弁の閉鎖動作を開始するために、スタックを再充電するように操作される。（１４で示される）充電モード中、スタックの両端の電圧は、最小電圧レベル（V放電）から最大電圧レベル（V放電）に増大される。スタックがV充電レベルに達したとき、噴射器は、噴射が生じない（ニードルが完全に閉鎖された）非噴射モードにある。この非噴射モードは、１６で示されている。
【００２７】
駆動回路が、PWM（パルス幅変調）制御信号を用いて、エネルギー（電荷）を圧電アクチュエータに及びそこから移動させることは、知られている。PWM駆動回路の例は、本出願人による同時係属中の欧州特許出願公開第１４００６７６A号、国際特許出願公開第２００５／０２８８３６号、及び本出願人による米国登録特許第６，７６０，２１２号に記載されている。
【００２８】
ＰＷＭ制御信号を実施することが効率の利得をもたらすことは分かっているが、本発明者らは、ＰＷＭ制御を用いる欠点が、ＰＷＭ信号の繰り返し特性に起因していることを見出した。図２を参照すると、破線１０ａは、放電モード１０中の電圧レベルの拡大部を示している。放電モード１２中、電圧は、一連の規則正しい間隔の電圧ステップによって、スタックから移行される。得られる電圧ステップ（電荷の移動間隔）の周波数は、駆動回路によって与えられるＰＷＭ制御信号の周波数によって決定される。電荷移動ステップの規則正しい周波数は、スタック内の共鳴モードの励起を強める傾向にあり、これによって、共鳴効果がアクチュエータを介してエンジン構造に伝達されるので、可聴ノイズの生成をもたらす。
【００２９】
図３を参照すると、本発明は、可変（不規則）周波数のＰＷＭ信号を噴射行程の放電／充電モードの全体を通してもたらすことによって、前述の共鳴の問題に対処している。ＰＷＭ充電及び放電ステップは、可変周波数で行なわれるので、圧電アクチュエータ内の共鳴モードの励起が低減される。全体の力変化は、スタックの放電又は充電において、実質的に変化しない。何故なら、これは、流体的及び／又は機械的運動の増幅、及びアクチュエータと噴射ニードル弁との間の剛性によって支配されるからである。また、電圧−時間特性の電圧勾配も変化しない。しかし、より無作為でより繰り返しの少ないＰＷＭ制御手法を実施することによって、アクチュエータ内の可聴ノイズの伝達が低減される。
【００３０】
図４は、圧電アクチュエータの可変ＰＷＭ周波数の制御を実行するための総称的に２０で示される駆動回路の一部を概略的に示している。駆動回路は、充電及び放電スイッチＱ１及びＱ２をそれぞれ制御するための半又は全Ｈブリッジ回路の形態にあるブリッジ駆動回路２２を備えている。充電及び放電スイッチＱ１、Ｑ２は、これらのスイッチのいずれが作動されるかに依存して、電荷をアクチュエータスタックに又はそこから移動させるように、操作可能である。もし充電スイッチＱ１が閉鎖され、放電スイッチＱ２が開放されると、アクチュエータは、電荷が圧電スタックに移動される充電モードにある。もし充電スイッチＱ１が開放され、放電スイッチＱ２が閉鎖されると、アクチュエータは、電荷がスタックから移動される放電モードにある。もし充電及び放電スイッチＱ１、Ｑ２の両方が開放されると、アクチュエータは、充電も放電も行なわず、スタックがまさに放電又は充電されたかどうかに依存して、噴射又は非噴射モードのいずれかにある。スタックの充電及び放電は、スタックを流れる電流を制御することによって、制御される。もし充電スイッチが閉鎖されると、電流は、噴射器を充電する方向に流れ、もし放電スイッチが閉鎖されると、電流は、噴射器を放電する方向に流れる。
【００３１】
駆動回路２０は、レジスタ２４と、スタックを流れる電流（すなわち、電荷の変化率）を検出するための電流センサ２６とを備える電流検出手段をさらに備えている。電流の測定値は、比較器２９に供給される。この比較器２９は、一入力端において測定された電流を受け、他の入力端において関連するマイクロプロセッサ２７のメモリに記憶されている選択された電流波形（Ｉピーク）を受ける。３つの可能な電流波形が、例として、図４に示されているが、実際には、極めて多数の電流波形が、マイクロプロセッサのメモリに記憶されている。電流波形は、噴射器の駆動要件に従って、マイクロプロセッサ２７内において選択される。比較器２９は、電流波形を測定された電流と比較し、比較器の出力に依存して、ブリッジ駆動回路２２を制御する。
【００３２】
さらに詳細には、放電操作を示す図３を再び参照すると、最初、放電スイッチＱ２は、レジスタ２４を通る放電電流が時間Δｔにおいて選択された電流波形によって定められるＩピークを超えるまで（Ｉピークよりも負になるまで）、閉鎖されている。電流波形Ｉピークは、監視された電流と比較するための最大電流波形を時間の関数として定めている。この時点で、放電スイッチＱ２は、測定された電流がピーク電流のΔＩよりも降下するまで（ΔＩよりも正になるまで）、開放される。ここで、ピーク電流よりも小さいΔＩの波形は、最小電流波形を時間の関数として定めている。典型的には、ΔＩは、Ｉピークの５０％に設定されるが、噴射器の操作要件に依存して選択される可変量であってもよい。放電スイッチＱ２の切換は、放電モードの全体を通して連続的に行なわれ、放電電流は、スタック長さの必要とされる縮小が達成されるまで、ＲＭＳ電流値に維持される。このように、ＰＷＭ制御周波数は、切換の周波数、従って、Ｉピーク電流波形によって、決定される。
【００３３】
前述の方法は、アクチュエータの充電中に可変ＰＷＭ駆動周波数を電流の振幅に与えるために、充電モードにも適用される。
【００３４】
図５は、Ｉピーク電流波形Ａが選択された場合の図４に基づいて説明した方法における放電電流（Ｉ放電）を従来の制御方法における放電電流（Ｉ従来）と比較して示している。従来の制御方法を用いると、電流波形Ｉピークは、経時的に一定であり、放電電流の振幅のチョッピング周波数（ＰＷＭ周波数）は、放電モードの全体を通して固定されている。しかし、本発明によれば、電流の振幅（Ｉ放電）は、放電モードを通して変化する周波数を有している。図５における図形は、図４におけるＩピーク電流波形Ａの最大値に向かって立ち上がる初期の部分のみを示していることが理解されるだろう。
【００３５】
従来の方法と本発明の方法のいずれにおいても、ＲＭＳ電流は、同じであり、（充電及び放電モードの全体を通して一定である）。しかし、電流波形Ｉピークの形状によって、放電電流が不規則又は可変周波数を有し、放電電流の振幅が、電流波形Ｉピークの形状に追従することが、本発明の方法の顕著な特徴である。
【００３６】
他の実施形態では、最小電流波形をピーク電流波形Ｉピークの固定比率として定める代わりに、マイクロプロセッサ２７のメモリに記憶されている複数の波形から選択することによって、最小電流波形を制御することができる。この制御方法の一例が、図６に示されているが、ここでは、電流波形Ｉピーク（Ｃ）とＩ最小（Ｄ）が、切換段階中の可変振幅放電（又は充電）電流の限界を定めている。ここでも、ＲＭＳ電流は、従来の方法におけるのと同じであるが、放電電流のＰＷＭ周波数は、限界値のＩピークとＩ最小との間で変化するので、放電モードの全体を通して可変である。
【００３７】
噴射行程の終端におけるスタックの充電は、スタックを平均充電電流に維持することによって、同様に実行される。選択される電流波形は、放電及び充電モードのいずれにおいても、同じであるとよく、又は代替的に、異なるＩピーク電流波形が、充電モード中に選択されてもよい。
【００３８】
実際には、適切な電流波形Ｉピーク（例えば、Ａ、Ｂ又はＣ）が、放出される可聴ノイズ及び動的応力を最小にし、ニードル弁アクチュエータシステムの流体的な応答と整合するように、選択される。また、電流波形を、ニードル弁の加速度と速度が目標値と一致して得られ、かつニードル弁の最大の持上げが所要の時間内で達成されるように、選択することも重要である。
【００３９】
本発明の一実施形態では、可変ＰＷＭ駆動周波数は、アクチュエータ操作の一部の期間においてのみ、例えば、アクチュエータ／噴射器の共鳴励起が好ましくない可聴ノイズレベルを生成する可能性が最も高いときにのみ、実行される。一例として、可変ＰＷＭ駆動周波数は、可聴ノイズが決定的に重要な意味をもつ場合にのみ、実行されてもよい。例えば、低速かつ低負荷のアイドル状態において可聴ノイズを制限することが、特に重要である。
【００４０】
さらに、可変ＰＷＭ駆動周波数は、放電及び充電モードの両方において、実行されてもよく、又は代替的に、充電又は放電モードの一方又は他方でのみ、実行されてもよい。
【００４１】
比較器２９が、アクチュエータを可変ＰＷＭ波形で駆動するために、選択された電流波形Ｉピークを測定された電流と比較することは、すでに述べたが、必ずしもこのようにする必要はなく、本発明は、比較器が、スタックを実質的に一定のＰＷＭ周波数で駆動するために、選択された電流波形Ｉピークを測定された電流と比較する場合を包含することが、理解されるべきである。この場合、ＰＷＭ周波数は、実質的に一定に維持されるが、本発明の方法によれば、ＲＭＳ充電又は放電電流が時間と共に連続的に可変とされるので、充電及び／又は放電モード中に電荷がスタックに又はそこから移動される比率に対して、高度の制御をもたらす。
【００４２】
図７を参照すると、本発明の代替的実施形態において、ＰＷＭ制御信号は、放電モードの開始時、放電モードの終了時、充電モードの開始時、及び充電モードの終了時における急峻な電圧変化が、これらの領域におけるスタックへの及びスタックからの電荷移動率を遅延させることによって、「緩和」又は「平滑」にされるように、さらに修正される。従来の方法では、これらの領域に生じる急峻な力の変化が、アクチュエータの共鳴モードを励起し、噴射器を介してエンジン構造に伝達される可聴ノイズレベルの一因となることが見出されている。力変化の領域間の遷移を平滑にすることによって、アクチュエータ内の共鳴、従って、可聴ノイズレベルも低減される。
【００４３】
最初の非噴射及び放電モードの間（すなわち、１６と１０との間）の遷移領域は、非噴射／放電遷移領域２８と呼ばれ、放電及び噴射モードの間（すなわち、１０と１２との間）の遷移は、放電／噴射遷移領域３０と呼ばれ、噴射及び充電モードの間（すなわち、１２と１４との間）の遷移領域は、噴射／充電遷移領域３２と呼ばれ、充電及び非噴射モードの間（すなわち、１４と１６との間）の遷移領域は、充電／非噴射遷移領域３４と呼ばれる。一例として、放電／噴射遷移領域３０について、考える。ＰＷＭ駆動信号は、電荷の移動特性がこの領域３０において連続的に平滑にされ、部分余弦又は正弦波関数の形状を取るように、修正されるとよい。これは、（破線によって示される）電荷移動率が（実線によって示される）従来の方法における電荷移動率と比較して低減されるように、アクチュエータを制御することによって、達成される。
【００４４】
同じ平滑化効果が、ノイズ低減の利得をもたらすために、非噴射／放電遷移領域２８、噴射／充電遷移領域３２、及び充電／非噴射遷移領域３４にも適用される。いくつかの用途において、可聴ノイズレベルを低減させる目的では、充電／非噴射遷移領域３４が、平滑効果を適用する最も重要な領域であり、非噴射／放電領域２８も重要であることが、分かっている。放電／噴射遷移領域３０と噴射／充電遷移領域３２における平滑化は、ノイズの低減には重要ではないが、アクチュエータの寿命に対する利点を有するので、好ましい実施形態では、４つの遷移領域の全てにおいて、電圧勾配が平滑にされる。
【００４５】
図４における駆動回路は、遷移領域における電流波形Ｉピークを適切に修正することによって電荷移動の平滑化を実行するのに、用いられる。電流波形は、遷移領域において、低減されたＲＭＳ電流値、従って、低い電圧勾配（ｄＶ／ｄｔ）を有するように、選択される。例えば、非噴射／放電遷移領域２８における放電モードの開始時の短い期間に、ＲＭＳ電流が比較的低い値で始動し、その後、放電モードの主期間（すなわち、領域２８と３０との間の期間）中に一定のＲＭＳ電流値まで徐々に増大するのを確実にするように、電流波形が修正される。
【００４６】
代替的実施（図示せず）において、ＰＷＭ駆動信号は、非噴射／放電遷移領域２８、放電／噴射遷移領域３０、噴射／充電遷移領域３２、及び充電／非噴射遷移領域３４のいずれかにおいて、電荷の移動率が、一連の小さい不連続なステップで非連続的に低減されるように、修正されてもよい。
【００４７】
本発明を放電−噴射モードで操作する噴射器に関して説明したが、本発明が充電−噴射モードで操作する噴射器にも同様に適用可能であることが理解されるだろう。同じように、これらの方法は、圧電アクチュエータがニードル弁の移動を制御するのにサーボ弁を制御する圧電式に操作可能な噴射器を含む、直接的又は間接的に作動する圧電噴射器にとっても、適切である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】従来のＰＷＭ駆動波形によって制御される圧電噴射器における噴射行程用の電圧特性を例示する図である。
【図２】ＰＷＭ駆動波形の性質をより明瞭に例示するために、図１の電圧特性を拡大して示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態によって制御される圧電噴射器用の電圧特性の一部を拡大して示す図である。
【図４】図２及び３に基づいて説明した制御方法を実行するための駆動回路を示す図である。
【図５】選択された電流波形Ｉピークに基づく本発明の実施形態によるスタックを通る放電電流を従来の制御方法における放電電流と比較して示す図形である。
【図６】異なる電流波形Ｉピークが選択された場合のスタックを通る放電電流を示す図形である。
【図７】本発明の代替的実施形態によって制御される圧電噴射器における電圧特性を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  放電モード
１０ａ  拡大部
１２  噴射モード
１４  充電モード
１６  非噴射モード
２０  駆動回路
２２  ブリッジ駆動回路
２４  レジスタ
２６  電流センサ
２７  マイクロプロセッサ
２８  非噴射／放電遷移領域
２９  比較器
３０  放電／噴射遷移領域
３２  噴射／充電遷移領域
３４  充電／非噴射遷移領域
Ｑ１  充電スイッチ
Ｑ２  放電スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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