(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射弁の弁部材（５４）が弁体（５３）内でストッパ（４１，４２）間において移動可能であり、該弁部材（５４）の運動設定を目下捕捉された弁部材（５４）の位置から求める、
噴射弁の弁部材（５４）の位置を検出および制御する方法において、
弁部材（５４）の現在位置と吸引／解離運動をセンサ素子（５９）により捕捉して制御装置（５７）へ伝達するステップと、
弁部材（５４）を操作するアクチュエータ部材（２，５５）を該制御装置（５７）により制御して、弁部材（５４）を速度と摩耗について最適化して動かすステップが設けられており、
前記アクチュエータ部材（２，５５）の吸引電流経過特性（４６）にオンフェーズ／オフフェーズ（４７，４８）を含ませ、各フェーズの持続時間および時点を前記センサ素子（５９）の信号に依存させることを特徴とする、
噴射弁の弁部材の位置を検出および制御する方法。
【請求項２】
前記弁部材（５４）の現在位置を加速度センサを用いて求め、該加速度センサを弁体（５３）内で前記弁部材（５４）の最終位置（４１，４２）の領域に配置する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記弁部材（５４）の現在位置を該弁部材の位置を検知するセンサ素子（５９）を用いて求め、該センサ素子（５９）を弁体（５３）内のばね部材（６２）に取り付ける、請求項１記載の方法。
【請求項４】
吸引電流（４６）の経過特性を制御装置（５７）により制御して、吸引フェーズ（４３）後に弁部材（５４）がその上方ストッパ（４１）に当接する前に吸引電流（４６）を短期間遮断する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
吸引電流（４６）の経過特性を制御装置（５７）により制御して、遮断フェーズ（４５）中、弁部材（５４）が下方ストッパ（４２）に当接する前に短期間、吸引電流（４６）を投入する、請求項１記載の方法。
【請求項６】
吸引電流（４６）の別の遮断窓（４８）を、ばね部材（６２）による弁部材の復帰運動の期間持続する遮断フェーズ（４５）にわたり延在させる、請求項５記載の方法。
【請求項７】
吸引電流（４６）の別の遮断窓（４８）内で該吸引電流（４６）にブロック形状（５１，５２）で発せられる対向パルス（５０）を重畳させる、請求項５記載の方法。
【請求項８】
吸引電流（４６）の経過特性を発生させる電磁コイル（２）を回路装置（１）を介して制御し、メイントランジスタ（１０）のパルスフェーズ（３２，３３，３４）中、１つまたは複数のコンデンサ（５，１２）の電圧（２２）を高める、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記回路装置（１）の第１のコンデンサ（５）において電圧源（４）の電圧レベルを超えるコンデンサ電圧（２２）の上昇を行う、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
ポンプフェーズ（２０）の終了（２８）後、最後の電圧上昇フェーズ（２７）後のコンデンサ電圧（２２）の降下を電磁コイル（２，５５）の吸引電流ＩＶ （４６）の電流上昇（３９）を生じさせるために利用する、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項記載の方法を実施するための装置において、
弁体（５３）内に弁部材（５４）の加速と最終位置（４１，４２）を走査するセンサ素子（５９）が収容されており、該センサは制御装置（５７）と接続されていることを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記センサ素子（５９）は弁部材（５４）の運動方向に対し平行な位置（６１）で弁体（５３）内に収容されている、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記センサ素子（５９）は弁部材の運動方向に対し垂直な位置（６０）で弁体（５３）内に配置されている、請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
前記センサ素子（５９）は弁体（５３）内でばね部材（６３）に取り付けられており、弁部材（５４）の運動方向に対し垂直方向に配向された組み込み位置（６０）に横向きに配置されている、請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
前記センサ素子（５９）はセラミック圧電ファイバを有しており、該圧電ファイバはアクチュエータ部材（２，５５）による弁部材（５４）の制御のために、ストッパ（４１，４２）に対する力の作用に対応する信号を発生する、請求項１１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、噴射弁の弁部材が弁体内でストッパ間において移動可能であり、該弁部材の運動設定を目下捕捉された弁部材の位置から求める、噴射弁の弁部材の位置を検出および制御する方法、ならびに該方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
現在の燃料噴射装置に用いられている燃料噴射器においては、内燃機関の燃焼室内の燃料状況に応じて短期間で相前後する噴射を実現できるようにする目的で、弁部材の高速なスイッチング時間を得ようとしている（噴射経過成形）。燃料噴射器における高速なスイッチング時間に対する要求のほか弁部材の位置検出や位置調整も重要であり、その目的は燃料調量の測定精度や測定精度領域を個々の噴射フェーズに整合させるためである。アメリカ合衆国やヨーロッパでは内燃機関放出物に対する放出物規定が絶えず厳しくなっていることから、そこに組み込まれる燃料供給システムに対する要求が高くなる。
【０００３】
【従来の技術】
ドイツ連邦共和国特許 41 10 254 には電磁弁用の制御回路が開示されている。この場合、液圧システムにおける電磁弁により流体量の運動が中断される。ＡＢＳやＡＳＲの制御プロセスなどの場合のようにこの過程が非常に急速に行われると、液柱の急激な停止により妨害を及ぼすノイズが引き起こされる。ノイズ発生の対策のために、アーマチュアが新たな切替位置に達する少し前に弁の制御電圧を少なくとも１回、短期間遮断することができ、この場合、１回の遮断のほか基本的には複数回の遮断も可能である。
【０００４】
EP 0 641 481 A1 も電磁弁用制御回路に関する。この解決策によれば以下ような電磁弁の制御が提案されている。すなわち所定の第１の制御電流値に達した後、電磁弁はその閉鎖位置から貫流位置へずらされ、さらに所定の第２の制御電流値に達した後、電磁弁はその貫流位置から閉鎖位置へずらされ、その際に付加的に制御電流の制御が行われる。弁を貫流位置へ制御しなおす場合、制御電流はまずはじめ制御期間に対し短い期間、第１の制御電流値よりも低くなるよう制御され、その後、第１の制御電流値と第２の制御電流値との間の領域になるよう制御される。制御電流値はやはり短期間、値０をとることができる。このような措置によりたとえばＡＢＳ／ＡＳＲシステムのような液圧システムに使用する場合、そこに設けられている液圧弁切替時にノイズが抑圧される。
【０００５】
EP 0 641 481 B1 により知られている解決策の欠点は、弁の精確な位置を知ることなく電流の捕捉が行われる点にある。しかも電流は時間に依存して調整される。この公知の解決策によれば弁に対する昇圧電圧の自己形成は行われない。しかも可動コンポーネントの老化の結果として燃料噴射器の耐用年数内でたとえば増え続ける許容偏差は考慮されず、その結果、弁特性の変動をまったくあるいはほとんど補償できなくなる。
【０００６】
たとえばＡＢＳシステムまたはＡＳＲシステムなどのような車載システムにおいて電磁弁が使用されるほか、燃料噴射器を備えた燃料噴射システムによっても電磁弁が用いられる。DE-OS 195 39 071 から、内燃機関における燃料調量制御用の電磁弁などのような少なくと１つの電磁負荷を制御する装置が公知である。この装置は、給電電圧源の第１の端子と少なくとも１つの負荷における第１の端子との間に配置された第１のスイッチング手段を有している。この装置はさらに、対応する負荷の第２の端子と給電電圧源の第２の端子との間に配置された第２のスイッチング手段を有している。さらにこの場合、吸引電流値から保持電流値への移行時に自由になるエネルギーを蓄積手段に蓄積できるようスイッチング手段を制御する装置が設けられている。この解決策によれば蓄積手段は有利にはコンデンサとして構成される。
【０００７】
DE-OS 44 13 240 から同様の解決策が知られており、それによれば電磁負荷の遮断時に自由になるエネルギーがコンデンサに充電しなおされる。
【０００８】
DE-OS 31 33 703 (US-A 4 467 634) は内燃機関の制御方法および制御装置に係わるものであり、これによれば少なくとも１つの固体中伝播音響センサが使用される。固体中音響伝播センサの出力信号は２つのフィルタエレメントへ供給され、この場合、一方のフィルタの出力は有効信号として用いられ、他方のフィルタの出力は妨害信号を識別するために用いられる。この装置によれば、内燃機関において不十分な燃焼を示唆するノッキングノイズが発生したか否かを検出することができる。この場合、たとえば噴射開始、噴射終了、吐出開始、吐出終了ならびに燃焼開始などような動作パラメータを求めることに関して、いかなるデータも得られない。
【０００９】
DE-OS 195 36 110 は内燃機関の制御方法および制御装置に係わるものであり、これにより開示されている方法によれば、殊にダイレクト噴射型ディーゼル内燃機関に使用される方法によれば、少なくとも１つの固体中伝播音響センサまたはノックセンサが少なくとも第１および第２のフィルタ手段とともに用いられ、その際、両方のフィルタ手段はそれぞれ異なる伝送特性を有している。これらのフィルタ手段へ固体中伝播音響センサの出力信号を導くことができる。フィルタ手段の出力信号に基づき、内燃機関における燃焼および／または噴射を特徴づける少なくとも２つの量を求めることができる。これらの量は、第１のフィルタ手段の出力信号については噴射開始と噴射終了に関する情報を導出することのできる信号であり、他方、第２のフィルタ手段の出力信号からはダイレクト噴射型内燃機関の燃焼室における燃焼開始を表す信号を導出することができる。
【００１０】
これら従来技術から公知の上述の方法に付随する欠点とは、弁の動きについての本来の経過に対するフィードバック応答を伴わずに補正を重ねた単純な制御が行われることである。製造に起因する偏差や耐用年数内で生じる老化によって、このような作用が燃料調量に影響を及ぼすようになる。たとえば温度や車載電源電圧とは無関係に上昇時間および下降時間を短くすること、最大噴射量と最小噴射量との割合に関して調量範囲を拡げること、摩耗や腐食を抑えるために弁運動を所期のように経過させることなどの要求は、フィードバック応答を行うことのできないコンセプトによってはもはや実現できない。燃料噴射器のところできわめて望ましくない状況たとえば遮断時に発生する激しい衝撃や、不明確な後続状態を伴う吸引は、既述の方法によっても捉えることができない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の課題は上述の従来技術の欠点を解消した弁部材位置を検出および制御する方法ならびに装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によればこの課題は、弁部材の現在位置と吸引／解離運動をセンサ素子により捕捉して制御装置へ伝達するステップと、弁部材を操作するアクチュエータ部材を該制御装置により制御して、弁部材を速度と摩耗について最適化して動かすステップが設けられており、前記アクチュエータ部材の吸引電流経過特性にオンフェーズ／オフフェーズを含ませ、各フェーズの持続時間および時点を前記センサ素子の信号に依存させることにより解決される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明による解決手段によって達成可能な利点はたとえば、噴射器本体におけるノズルニードルの動きの評価が可能になることであり、その際、様々な構成のセンサが噴射弁の領域で使用される。そしてそれらのセンサには制御可能な評価電子装置が後置接続されている。さらに電圧ポンプ回路が弁に組み込まれており、これによれば高速なスイッチング時間を達成するため、付加的に必要とされる吸引エネルギーを従来技術により知られている解決策とは異なりじかに供給することができる。
【００１４】
噴射弁に収容されたセンサにより噴射弁の現在位置をただちに捉えることができ、その情報を高速リアルタイムコンピュータへあるいは択一的にそのまま制御装置へ伝達することができる。これによって対応する制御信号が生成され、それが調節部材へ供給され、それによりその調節部材の当接位置を速度および機械的な負荷に関して最適化して動かすことができるようになる。
【００１５】
加速度センサ、位置センサあるいはノックセンサの組み込みによって弁位置を求めることができるようになる。最終位置を求めるためにケーシング領域に加速度センサまたはノックセンサを組み込んだ場合、上記のセンサによって弁部材がその当接位置をとる少し手前で吸引電流を短期間遮断することができ、その結果、弁体の「バウンス」ひいては不明確な弁体状態の発生するおそれがなくなる。このような介入制御の期間ならびに時点は事前のセンサ信号に依存する。当接より少し手前で吸引電流を短期間投入することができ、そのことによっても弁体のバウンスならびに不確かな状態が抑圧される。このような介入制御において吸引電流の短期間の投入の時点や期間も、弁体の位置において事前に求められたセンサ信号に依存する。当接信号は高周波であるため、制御信号にそのまま挿入することができ、したがって付加的な信号ラインは不要である。後続処理のための信号の取り出しにあたり小さいコンデンサあるいはコンデンサと小さいコイルアセンブリを、コレクタとして動作するトランジスタと出力ピンとの間に組み込むことができるので、遮断フェーズを出力結合に利用できるようになる。
【００１６】
位置センサたとえば加速度センサあるいはピエゾセラミックスをばねに対する対向支持部材として使用することで、ニードルの精確な位置を識別することができ、その際、精確な位置設定のためにあらゆる評価手法を用いることができる。それぞれ制御される機械的な最終位置によって、温度ドリフトや経年変化現象が部品に及ぼす影響を補正できる。中間値を半行程について求めることができ、この場合、まずはじめに較正のために最終値まで動かし、ついで適正な中間位置まで調節することができる。吸引運動の開始も解離運動の開始も識別されるので、両方の領域について相応の限界値を求めることができる。弁体内の適切な組み込み位置において、内燃機関燃焼室内の燃焼を分析するためにセンサを利用することができる。
【００１７】
いっそう高速な吸引時間および解離時間を達成できるようにする目的で相応のポンプ回路を組み込むことができ、その際にコイルのインダクタンスが利用される。この回路には、蓄積器として用いられるコンデンサと充電ダイオードと切替素子が設けられている。制御に応じて、コンデンサ電圧を吸引の支援あるいは解離の支援に利用することができる。これに加えて弁のグループをポンプに統合することができ、さらに加速電圧を発生させるために点火コイルを利用することができる。このことはブレークオーバダイオードとの接続によって行われ、これによればブレークオーバダイオードのブレークダウン領域よりも低い電圧領域をポンピングに利用できる。これに加えて、加速電圧を発生させるために点火コイルをパルス列点火と結びつけて使用することができる。
【００１８】
本発明の基礎とする着想の実施形態によれば、たとえば力から信号への変換を保証するセラミックス圧電ファイバなどのように、低コストの特別な材料を使うことができる。このような材料は弁先端領域と上方のストッパのところにじかに取り付けることができるので、当接を時間的損失なくただちに転送できるようになる。最終位置を捕捉するためにダイナミック圧力センサを使用すれば、付随する高周波振動をアクチュエータラインを介してそのまま出力結合させることができる。噴射器内部で捕捉された弁体の運動時間に依存して、摩擦の増大などのような弁の特性に対する推定を行うことができ、診断に利用することができる。
【００１９】
次に、図面を参照しながら本発明について詳しく説明する。
【００２０】
【実施例】
図１には、噴射弁のいっそう高速なスイッチング時間を実現する回路が示されている。
【００２１】
図１に示されている回路装置１は、噴射弁の電磁コイル２の回路を表している。ＵＢａｔｔ により電圧源の端子が表され、これに第１のダイオード３が後置接続されている。第１のダイオード３の導通方向は電磁コイルを指している。さらにこの回路装置１は第１のコンデンサ５を有しており、これには第１のサイリスタ素子６が後置接続されている。第１のサイリスタ素子６の導通方向は電磁コイル２の方向を指している。回路装置１の分岐７には別の第２のサイリスタ素子８が設けられている。
【００２２】
電磁コイル２に加わる電圧には参照符号ＵＶ が付されており、他方、電磁コイル２に流れるコイル電流には参照符号ＩＶ が付されている。回路装置１の電磁コイル２には第２のダイオード９が後置接続されており、その導通方向は第１のコンデンサ５に設定されており、そこにはコンデンサ電圧ＵＫ が発生する。電磁コイル２の出力端には、第２のダイオード９のほかに第２のコンデンサ１２ａも後置接続されている。第２のコンデンサのコンデンサ電圧は参照符号ＵＭ で表されている。さらに電磁コイル２にはメイントランジスタ１０が後置接続されており、このトランジスタのベースには参照符号１１が付されている。メイントランジスタ１０の後段には測定抵抗ＲＭ が接続されている。
【００２３】
図２．１、図２．２、図２．３によるシーケンスダイアグラムから、図１による回路装置の回路コンポーネントにおける電圧経過特性もしくは電流経過特性が詳しく示されている。
【００２４】
図１に示されている回路装置１のポンプフェーズ２０中、メイントランジスタ１０は第１、第２、第３のパルスフェーズ３２，３３，３４をとり、その際、個々のパルスフェーズ３２，３３，３４の間に休止が存在する。メイントランジスタ１０のパルスフェーズとパルス休止の比は、トランジスタのベース１１における適切な制御によって生じさせることができ、これはトランジスタ１１の結線の変更によって変えることもできる。参照符号２８はポンプフェーズ２０の終了を表す。
【００２５】
メイントランジスタ１０のパルスフェーズ３２，３３，３４の時間シーケンスとそれらのパルスフェーズ３２，３３，３４の間に位置するパルス休止の下方には、時間軸上にコンデンサ５におけるコンデンサ電圧の経過特性が示されており、図２．２によるグラフには電磁弁２の電圧経過特性が、図２．３には電磁コイル電流ＩＶ が、それぞれ時間軸ｔ上に描かれている。コンデンサ５における初期電圧はバッテリ電圧ＵＢａｔｔ に対応する。
【００２６】
メイントランジスタ１０のパルスフェーズ３２の間、メイントランジスタ１０のパルス開始３５とパルス終了３６の間でコイル電流の上昇３７が生じる。メイントランジスタ１０の第１のパルスフェーズに続いてパルス休止が生じる。第１のパルスフェーズ３２に続くパルス休止の間、電磁コイル２においてメイントランジスタ１０の第２のパルスフェーズ３３における後続のパルス開始３５までコイル電流降下３８が生じる。第１のパルスフェーズ３２と第２のパルスフェーズ３３との間のパルス休止中、第１のコンデンサ５において第１の電圧上昇２３が生じる。第２のパルスフェーズ３３のパルス開始３５の後、コンデンサ電圧２２は第１の電圧レベル２４で保持され、これはメイントランジスタ１０の第２のパルスフェーズ３３の期間にわたり変化しない。電磁コイル２において電流上昇３７が生じているメイントランジスタ１０の第２のパルスフェーズ３３が終了した後、第１のコンデンサ５において第２の電圧上昇２５が生じる一方、電磁コイル２においては電圧降下３８が生じる。第２のパルスフェーズ３３後のパルス休止の終了後、第１のコンデンサ５における電圧は第２の電圧レベルに保持され、これは参照符号２６で表されている。第１のコンデンサ５における電圧は、第３のパルスフェーズ３４が終了してしまうまで一定に保持される。メイントランジスタ１０の第３のパルスフェーズ３４と並行して、電磁コイル２に電流上昇３７が生じる。第３のパルスフェーズ３４の終了後、メイントランジスタ１０の後続のパルス休止中、第１のコンデンサ５における第３の電圧上昇２７が最大電圧まで発生し、これは電圧源４における電圧（バッテリ電圧）のレベルをかなり超えたものである。
【００２７】
ポンプフェーズ２０の終了後、サイリスタ電圧が上昇し、それに応じて第１のコンデンサ５が急激に放電し、コイル電流ＩＶ の著しい上昇３９，４６が引き起こされ、この場合、電流上昇３９すなわち電流増幅つまり自己誘導による電流増幅２９は、参照符号３１で表された吸引電圧レベルを著しく超えている。
【００２８】
電流低減の加速を伴う遮断過程は上昇ポンプフェーズと同様に行われるが、サイリスタ２（８）とサイリスタ３（１３）との接続が行われる。
【００２９】
シーケンスダイアグラムである図２．１，図２．２，図２．３に示されているように図１に従って構成された回路装置によれば、サイリスタ６もしくは９と第１のコンデンサ５以外、回路装置において付加的なコンポーネントを必要とせず、電磁コイル２のコイルインダクタンスを利用することで昇圧が行われる。
【００３０】
図３には、２つの最終位置間の弁部材の運動と電磁コイルを介して導入される噴射弁吸引電流の経過特性が描かれている。
【００３１】
図３によれば、参照符号４０により表されている弁部材変位が時間軸上に記されている。弁部材たとえば噴射弁の噴射ノズルは、弁体における上方ストッパ４１と下方ストッパ４２間で移動可能である（図４参照）。弁体における弁部材の運動は実質的に３つのフェーズに分けられる。吸引フェーズ４３中、弁部材は上方ストッパ４１の方向へ移動する。この吸引フェーズ４３に続いて参照符号４４の付された保持フェーズが続き、このフェーズにはさらに遮断フェーズ４５が続き、そのフェーズ中、弁部材は上方ストッパ４１から下方ストッパ４２の方向へ戻される。
【００３２】
図３に示されている変位／時間ダイアグラムの下方には、発生した吸引電流４３すなわち電磁コイル２におけるコイル電流ＩＶ の経過が描かれている。ポンプフェーズ２０の終了２８後に第１のコンデンサ５が放電されると、コイル電流４６すなわち吸引電流の電流上昇３９が生じる。これにより弁体において弁部材は上方ストッパ４１へ向かって急激に動かされる。上方ストッパ４１へ到達させるための吸引電流４６の作用が弁部材に及ぼされるとバウンス４９が引き起こされることになり、これは強い機械的材料要求を成すとともに弁体における弁部材の不明確な状態を引き起こすおそれがある。本発明の方法によれば、弁部材が上方ストッパ４１に到達する前に吸引電流４６が短期間遮断され、その際、弁体中を移動可能な弁部材が上方のストッパ４１に到達したことが１つまたは複数のセンサ素子５９により検出され、このセンサは弁部材行程の最終位置領域に配置しておくのがよい。第１の遮断窓４７の間、弁部材が上方ストッパ４１に到達する前に吸引電流４６が遮断され、その際、吸引電流４６は４７．１のところで遮断され、上方のストッパに到達した後、４７．２において再び投入される。保持フェーズ４４中には全吸引電流４６が加えられ、次の遮断窓４８における開始点４８．１になってようやく再び遮断される。
【００３３】
噴射弁の弁体に収容された復帰ばねに支援されて、弁部材がその上方ストッパ４１から下方ストッパ４２へ走行する。したがって遮断フェーズ４５中に行われるこの運動は復帰ばねにより支援され、その結果、弁部材の復帰運動期間中、吸引電流４６を別の遮断窓４８において遮断したままにしておくことができるようになる。吸引電流４６はこの別の遮断窓４８の経過後、ポジション４８．２において再びその投入値をとる。
【００３４】
本発明の方法によれば遮断フェーズ４５中、吸引電流４６に対向パルス５０を加えることもでき、これはたとえば吸引電流４６の短いおよび再投入によって実現できる。これにより実質的に復帰ばねにより形成される下方ストッパ４２への弁部材の復帰運動が電磁コイル２の相応の給電４２により抑圧され、その結果、弁体における弁部材を第２のストッパすなわち下方のストッパ４２へ材料を傷めずソフトに到達させることができる。この場合も、弁部材がその下方のストッパ４２からリバウンドしてしまうことにより生じる望ましくない切替状態を回避することができる。
【００３５】
ストッパ４１，４２に到達する直前に吸引電流４６を短期間オンオフすることにより、弁体内部における弁部材のバウンスならびにそれに続いて発生する弁体の不確かな状態を回避することができる。上方ストッパ４１もしくは下方ストッパ４２への到達時に発生する当接信号は高周波であり、たとえば制御信号にそのまま挿入することができるので、付加的な信号ラインは不要となる。制御装置５７（図４参照）における後続処理にあたり信号を取り出すために、トランジスタならびに取り出し用コンデンサと出力ピントとの間にコイルを組み込むことで容量的に出力結合することができるので、出力結合のために遮断フェーズを利用することができる。
【００３６】
図４には、弁体に収容されているセンサ素子の基本構成が詳しく描かれている。
【００３７】
弁体５３内において弁部材５４が垂直方向に可動に収容されている。この場合、弁部材５４を噴射ノズルとしてもよいし、噴射器のタペット等とすることもできる。弁体５３に対し相対的な弁部材５４の垂直方向の行程運動は電磁コイル２，５５によって形成される。電磁コイル２，５５はライン接続部５６を介して、ここには略示されているにすぎない制御装置５７と接続されている。弁部材５４もしくは弁体５３にはセンサ素子がそれぞれ設けられており、これらのセンサは弁部材５４に対し平行な位置６１に組み込んでもよいし、弁体５３内の弁部材５４の運動方向を横切る方向での組み込みの向き６０をとらせることもできる。センサ素子５９はこのような組み込み位置６０または６１に左右されずに、ライン５８を介して既述の接続装置５７と接続されている。加速度センサや圧電セラミクスセンサ、位置センサあるいはノックセンサであるようなセンサ素子５９の幾何学的形状は、クリティカルな運動領域すなわち弁体５３における弁部材５４のストッパ４１，４２の手前の領域が捕捉されるように選定されている。組み込み位置６０もしくは６１に応じて、弁部材５４の運動の捕捉範囲を組み込み事例に依存させて事前に大きくまたは小さく選定することができる。
【００３８】
このような解決手段によって、弁部材５４（たとえば噴射ノズル）の精確な位置を識別して精確なポジション設定を求めることができる。ばね部材６２を使用すれば、電磁コイル２または５０の適切な給電によって半行程について中間値をとらせることができ、その際に較正のためまずはじめに最終値をとらせ、ついで望ましい中間位置をとらせることができる。さらに制御信号に対し精確な時間的対応づけを行うことができ、それにより診断を行うことができる。ばね部材６２にセンサ素子５９を配置させることにより、吸引電流４６の投入による吸引運動の開始も吸引電流の遮断とばね部材６２の作用による解離運動の開始も識別できるので、吸引領域および解離領域に対する相応の限界値を求めることができるようになる。
【００３９】
上方ストッパ４１もしくは下方ストッパ４２に対応づけられた終端磁石を配置することにより規定された戻し力を取り入れることができ、その際に適切なガイド板を組み込むことで行程領域を制御することができる。終端磁石により強い戻し力を形成できるので、弁体５３内部における弁部材５４の高い加速ひいては急速な運動を達成できる。したがって本発明による回路構成により達成可能な吸引電流４６の電流上昇３９を、なおいっそう効率的に利用できるようになる。
【００４０】
図５および図６には、圧電セラミックスとして構成されたセンサ素子の弁体内での位置が示されている。
【００４１】
図５には、ばね部材６２の上のセンサ素子５９の配置が示されている。信号ライン５８は弁体５３から側方に延び出ている。参照符号６４の付されたセンサ位置は、図４に示されているセンサ素子５９のセンサ位置６０に対応する。図５に示されている弁部材は、弁体５３内で移動可能な噴射ノズル５４として構成されている。弁部材として機能する噴射ノズル５４の操作は、弁部材５４をリング状に取り囲む電磁コイル２，５５により行われる。
【００４２】
さらに図６に描かれている弁体５３によれば、弁部材５４は２つのガイドセクション６５中を案内される噴射ノズルとして示されている。参照符号６６によって、センサ素子５９として設けられた加速度センサの組み込み位置が表されており、このセンサ素子は図６には描かれていない制御装置５７（図４参照）と信号ライン５８を介して接続されている。
【００４３】
この場合、制御装置はリアルタイムで動作するコンピュータを含むのが有利であり、それによればセンサ素子５９により捕捉された加速度信号または当接信号が電磁コイル２，５５の制御信号にじかに変換され、それにより弁体５３内における弁部材５４の運動を事前に検出されたセンサ素子５９および事前にとった最終位置に依存して行わせることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】いっそう高速なスイッチング時間を達成するための回路を示す図である。
【図２】いっそう高速なスイッチング時間におけるスイッチングシーケンスを示す図である。
【図３】ノズルニードルの当接と解離を識別する回路の変形実施形態を示す図である。
【図４】噴射器本体に収容されたセンサを示す基本図である。
【図５】圧電セラミクスとして構成されたセンサ素子もしくはノックセンサに関して噴射弁における位置を示す図である。
【図６】圧電セラミクスとして構成されたセンサ素子もしくはノックセンサに関して噴射弁における位置を示す図である。
【符号の説明】
１  回路装置
２  電磁コイル
３  第１のダイオード
４  電圧源
５  第１のコンデンサ
６  第１のサイリスタ素子
７  分岐
８  第２のサイリスタ素子
９  第２のダイオード
１０  メイントランジスタ
１１  トランジスタのベース
１２ａ  第２のコンデンサ
１２ｂ  コイル
１３  第３のサイリスタ素子
ＵＢａｔｔ  バッテリ電圧
ＵＶ  コイル電圧
ＩＶ  コイル電流
ＵＫ  コンデンサ電圧
ＵＭ  測定電圧
ＲＭ  測定抵抗
２０  ポンプフェーズ
２１  サイリスタ制御電圧
２２  コンデンサ電圧経過特性
２３  第１の電圧上昇
２４  第１の電圧レベル
２５  第２の電圧上昇
２６  第２の電圧レベル
２７  第３の電圧上昇
２８  ポンプフェーズ終了
２９  吸引フェーズ
３０  電圧ピーク
３１  吸引電流
３２  第１のパルスフェーズ  トランジスタ
３３  第２のパルスフェーズ  トランジスタ
３４  第３のパルスフェーズ  トランジスタ
３５  パルス開始
３６  パルス終了
３７  ＩＶ  上昇
３８  ＩＶ  降下
３９  電圧上昇
４０  弁部材変位
４１  上方ストッパ
４２  下方ストッパ
４３  吸引フェーズ
４４  保持フェーズ
４５  遮断フェーズ
４６  吸引電流経過特性
４７  第１の遮断窓
４７．１  遮断開始
４７．２  遮断終了
４８  別の遮断窓
４８．１  遮断開始
４８．２  遮断終了
４９  バウンス経過特性
５０  対向パルス
５１  ローレベルの対向パルス
５２  ハイレベルの対向パルス
５３  弁体
５４  弁部材（噴射ニードル）
５５  電磁コイル
５６  接続部
５７  制御装置
５８  信号ライン
５９  センサ素子
６０  第１の組み込み位置
６１  別の組み込み位置
６２  復帰ばね部材
６３  接続部
６４  センサ位置
６５  ニードルガイド
６６  加速度センサ位置
６７  カウンタ制御における当接パルス
【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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