(57)【要約】【課題】 圧電アクチュエータによって起動でき，特定タイプの動作を比較的低コストでかつ高信頼性を有して実現可能なインジェクションバルブを作動させる装置を提供する。【解決手段】 本発明によると，帯電および放電手段は，異なる開弁設定に対応する複数の電圧レベルを供給する電圧源と，複数の電圧レベル間を切り換える切換手段とを有する。また，帯電および放電手段は，充電電圧レベルおよび放電電圧レベルを備えた電圧源と，圧電アクチュエータに対して充電電圧レベルまたは放電電圧レベルを選択的に時間制御下で印加して，所期の圧電電圧をそれぞれ設定する時間制御式切換手段とを有する。本発明による装置は，例えば，内部混合物を用いる自動車用火花点火エンジンに使用される。【選択図】図１
2009013995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電アクチュエータ（８）によって起動可能であり，特に内部混合物を用いる火花点火エンジンのためのインジェクションバルブを作動させる装置において， 
前記圧電アクチュエータ（８）を所期の圧電電圧にそれぞれ充電および放電する充電および放電手段を有し， 
前記充電および放電手段が，異なる開弁設定に対応する複数の電圧レベルを供給する電圧源（２）と，前記複数の電圧レベル間の切り換えを行う切換手段（７）と，を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
圧電アクチュエータ（８）によって起動可能であり，特に内部混合物を用いる火花点火エンジンのインジェクションバルブを作動させる装置において， 
前記圧電アクチュエータ（８）を所期の圧電電圧にそれぞれ充電および放電する充電および放電手段を有し， 
前記充電および放電手段が，充電電圧レベルおよび放電電圧レベルを備えた電圧源（１２）と，前記圧電アクチュエータ（８）に対して前記充電電圧レベルまたは前記放電電圧レベルを選択的に時間制御下で印加して，前記所期の圧電電圧をそれぞれ設定する時間制御式切換手段（１１，１１ａ，１１ｂ）と，を有することを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２において， 
前記充電電圧レベルが最大所期圧電電圧よりも高いこと，および，前記放電電圧レベルが最小所期圧電電圧よりも低いこと，の双方またはいずれか一方を特徴とする装置。
【請求項４】
請求項２または３において， 
前記時間制御式切換手段が，前記圧電アクチュエータ（８）の第１端子を前記電圧源（１２’）の２つの異なる電圧出力（１３’，１４’）の第１または第２のいずれかに接続し，前記圧電アクチュエータの他方の端子を前記電圧源の他方の電圧出力に接続する完全ブリッジ型切換機構（１１ａ，１１ｂ）を有する，ことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項３または４において， 
前記充電および放電手段が，一定の充電電流強度および一定の放電電流強度の双方またはいずれか一方を設定する電流制御手段（１６）を有し，該一定の電流強度が，最大所期圧電電圧値における制御されていない最大充電電流強度に等しくなるように選択されることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項２から５のいずれか１項において， 
前記充電および放電手段は，前記圧電アクチュエータ（８）に印加される電圧および前記圧電アクチュエータ（８）のゼロ位置の双方またはいずれか一方を監視する監視手段（１７）と，前記時間制御式切換手段の制御時間を前記監視手段の監視情報に応じて定める時間設定手段と，を有することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，圧電アクチュエータによって起動可能なインジェクションバルブを作動させる装置に関し，特に，内部混合物を用いる火花点火エンジンのためのものであって，圧電アクチュエータを所期の圧電電圧にそれぞれ充電および放電する充電および放電手段を有する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直接噴射式の内燃エンジンの場合，例えば噴射の開弁角度，噴射の濃さ，噴射の方向，および特に微粒化の程度のような噴射ジェットの特徴がインジェクションバルブの開弁ストロークの間，規定通りに設定されるので，噴射工程の間，インジェクションバルブを規定通りに作動させることによって，燃料の消費および汚染物質の放出を最適化することができる。特に，電気信号を実質的に遅延することなく機械的な運動に変換できる圧電アクチュエータは，調節可能な開弁ストロークを備えたインジェクションバルブを駆動させるのに適している。この機械的運動は，圧電アクチュエータに印加される高電圧を調節することによって偏向および時間変化について正確に制御できる。このように，実質的に任意の望ましい方法で構成された噴射，例えば，ドイツ特許第196 42 653号（C1）に開示されているように２種類の開弁設定の間で連続的に減少する開弁ストロークを備えた噴射を実現できる。
【０００３】
共通のレール噴射装置を備えた内燃エンジンでの使用に特に適した，圧電アクチュエータを有するインジェクションバルブは，例えば，ドイツ特許出願公開公報第195 48 526号（A1），および定期刊行物に掲載されたM. Rumphorpt著「Ein neues elektronisches Hochdruck‐Einspritzsystero fur Dieselrootoren（ディーゼルエンジンのための新しい電子高圧噴射装置）」MTZ Motortechnlsche Zeitachrift（モータ技術定期刊行物）５６（１９９５年）の３の１４２ページに記述されている。ドイツ特許出願公開明細書第195 48 526号の装置では，圧電電圧が印加されたときにバルブが開くが，前述の定期刊行物の装置では，電圧印加によってバルブが閉じるようになっている。ここで，圧電アクチュエータの放電工程は，このようにバルブの異なる開弁設定を得るために異なる電圧レベルで生起させることができる。放電工程は，一定の放電電流により行われることが好ましい。
【０００４】
圧電アクチュエータによって起動することができ，冒頭に述べたタイプに対応するインジェクションバルブを作動させる装置は，米国特許第5,130,598号に開示されている。前記刊行物では，圧電アクチュエータを高圧電源に対して制御可能に接続および切断するために，圧電アクチュエータに印加される電圧が，所期の圧電電圧を表す基準電圧と比較される。比較器の出力信号は，エンジン作動パラメータを考慮した電子制御装置の出力信号とともに使用され，圧電アクチュエータ用の高圧電源の電力経路のゲート回路を作動させる。放電手段は，好ましくは，最大所期圧電電圧に対応する高電圧を供給できる一方，放電手段の放電電位はゼロ電位であることが好ましい。
【０００５】
ＥＰＯ特許出願公開公報第0 460 660号（A2）には，高電圧を印加することによって閉じるインジェクションバルブの圧電ドライブを作動させる別の装置が開示されている。基準電圧電位に対する圧電アクチュエータの放電タイミングを監視することにより，圧電電圧，したがって開弁ストロークを特定範囲に連続して設定することができる。
【特許文献１】ドイツ特許第196 42 653号
【特許文献２】ドイツ特許出願公開公報第195 48 526号
【非特許文献１】M. Rumphorpt著「Ein neues elektronisches Hochdruck‐Einspritzsystero fur Dieselrootoren（ディーゼルエンジンのための新しい電子高圧噴射装置）」MTZ Motortechnlsche Zeitachrift（モータ技術定期刊行物）５６（１９９５年）の３の１４２ページ
【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，圧電アクチュエータによって起動でき，特定タイプの動作を比較的低コストでかつ高信頼性を有して実現可能なインジェクションバルブを作動させる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は，請求項１または２の特徴を有する装置によって達成される。請求項１に記載の装置では，電圧源は，異なる開弁設定を行うために直接切り換えることができる複数の異なる電圧レベルを供給する。その結果，制御に余分のコストを伴うことなく，複数の必要なバルブ設定を正確に行うことができる。
【０００８】
請求項２に記載の装置には，圧電アクチュエータに対する充電電圧レベルまたは放電電圧レベルを時間制御により印加する手段が設けられる。そのため，電圧源は１つしか必要とされず，それにより，任意の所期の弁ストローク変化を実現することができる。
【０００９】
請求項３に記載の本発明の発展態様では，充電電圧レベルが最大所期圧電電圧よりも高くなるように選択され，および／または，放電電圧レベルは最小所期圧電電圧よりも低くなるように選択される。これにより，最大または最小圧電電圧レベルに素早く充電または放電することが可能となる。
【００１０】
請求項４に記載の発展態様では，時間制御による切換手段によって，圧電アクチュエータに印加される電圧差を反転させることができる。これにより，２つの異なる電圧だけを供給する電圧源を使用することができる。
【００１１】
請求項５に記載の発展態様において，充電および放電手段は，一定の充電電流および放電電流をそれぞれ設定するための電流制御手段を有し，制御される一定の充電電流の値は，最大圧電電圧レベルにおける制御されていない最大充電電流の値と等しくなるように選択される。これにより，損傷を与えないように圧電素子を充電することができる。
【００１２】
請求項６に記載の本発明の改良形態において，充電および放電手段は，圧電アクチュエータに印加される電圧，および／または，圧電アクチュエータのゼロ位置を監視する監視手段と，時間制御される切換手段の制御時間を，監視手段の監視情報に応じて定める時間設定手段と，を有する。これにより，電圧レベルを，例えば，種々のインジェクションバルブの特性変動に応じて，また，バルブの経年変化現象に応じて，適応させて調節することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の有利な実施形態の例は，図面に示され，また，以下に説明される。
【００１４】
図１に示す装置１は，圧電アクチュエータ８によって起動可能なインジェクションバルブを作動させる装置である。この装置１は，端子３〜６で４種類の異なる電圧レベルを提供できる高圧電源２を含んでいる。４種類の異なる電圧レベルは，具体的には，端子３で０Ｖ，すなわち接地，端子４で５０Ｖ，端子５で１００Ｖ，および端子６で２００Ｖの電圧レベルである。切換制御装置７により，端子３〜６は，インジェクションバルブ（図示略）に割り当てられている圧電アクチュエータ８に接続される。切換制御装置７は，信号線を介してエンジンコントローラ９に接続されている。エンジンコントローラ９は，圧電アクチュエータ８によってインジェクションバルブで目標とされるべき特定の開弁設定の時間帯を示す情報を切換制御装置７に供給する。そして，切換制御装置７は，このエンジンコントローラの制御信号に基づいて，高圧電源２の端子３〜６の１つを圧電アクチュエータ８に接続する。多気筒内燃エンジンの複数のインジェクションバルブは，それぞれに対する１つの切換制御装置を介して高圧電源２の端子３〜６に接続することができる。
【００１５】
図２は，圧電アクチュエータ８によって駆動され，基本的に３通りのバルブストロークで実行されるインジェクションバルブの噴射工程の一例の時間変化を示している。図２において，圧電アクチュエータ８の電圧の望ましい理想的なグラフが破線で示され，圧電アクチュエータ８において技術的に実現された実際の電圧のグラフが，実線により時間の経過に応じて表わされている。０Ｖの電圧が圧電アクチュエータ８に印加されている場合に，インジェクションバルブは，その閉じた位置にある。まず，エンジンのシリンダ室に燃料を予備噴射するために，切換制御装置７は，エンジンコントローラ９からの信号に基づいて，インジェクションバルブの中間開弁設定ａに対応する＋１００Ｖの電圧レベルを，時間ｔ1の間，圧電アクチュエータ８に印加する。これにより，圧電アクチュエータ８は，指数関数的な形状を有する充電曲線に沿って充電される。時間ｔ1の経過後，圧電アクチュエータ８は，エンジンコントローラ９による信号に基づいて，高圧電源２の＋２００Ｖの端子６に接続される。その後，圧電アクチュエータ８は充電し続け，インジェクションバルブは，時間ｔ2の間，燃料最大流量の噴射が行われる主噴射設定ｂまで主噴射ストロークで開く。その後，時間ｔ3の間，最終噴射設定ｃに向かうために，エンジンコントローラ９は，切換制御装置７によって５０Ｖの電圧レベルを圧電アクチュエータ８に印加させる。これにより，圧電アクチュエータ８の電圧が指数関数的に降下する。続いて，端子３の印加電圧レベルが“０Ｖ”であるので，インジェクションバルブは閉じ，したがって噴射工程は終了し，その後，内燃エンジンの該当する気筒室内の燃料混合気が点火される。その後，インジェクションバルブは，エンジンコントローラ９が切換制御装置７を作動することによって新しい動作サイクルの新しい噴射工程を始めるまで，閉じた状態を維持する。
【００１６】
図３は，圧電アクチュエータ８によって起動可能なインジェクションバルブを作動させる他の装置を示す。この装置は時間制御式切換制御装置１１を有する。この時間制御式切換制御装置１１は，図１の例と異なり，２つの端子１３，１４だけで−１２０Ｖまたは＋３２０Ｖの電圧を供給できる高圧電源１２に接続されている。図１の例のように，エンジン制御装置９が設けられ，このエンジン制御装置９は，インジェクションバルブ用の特定の開弁設定を目標とする時間帯を示す情報を切換制御装置１１に信号線を介して供給する。圧電アクチュエータ８の電圧の設定は，高圧電源１２の端子１４の充電電圧レベルまたは放電電圧レベル１３を，インジェクションバルブの目標開弁設定に必要となる正確な時間の間，切換制御装置１１によって圧電アクチュエータ８に，制御されたタイミングで印加することによって行われる。これを行うために，切換制御装置１１は，その内部に記憶されている充電および放電曲線を使用して，圧電アクチュエータ８と高圧電源１２の端子１３または１４の一方との接続を確立する時間帯を，目標とされるべき圧電アクチュエータ８の入力電圧に割り当てる。適切な充電および放電曲線を切換制御装置１１に記憶する代わりに，個々の開始条件によって，圧電アクチュエータ８の所期の電圧に必要な充電および放電時間を更新式で計算することもできる。
【００１７】
インジェクションバルブの種々の開弁設定に必要な各電圧に，一定時間をかけてほぼ直線的に圧電アクチュエータ８を充電するために，高圧電源の端子１４の陽極端子電圧＋３２０Ｖは，圧電アクチュエータ８の最大必要電圧＋２００Ｖより極めて高くなっている。負の放電電圧−１２０Ｖが圧電アクチュエータ８の最小電圧０Ｖを極めて低くなっていることにより，圧電アクチュエータ８は，これに対応する直線形式で一定時間をかけて放電する。当該例では，最大圧電電圧の１．５７倍の充電電圧によって，個々の充電は，遅くとも，指数関数的な充電曲線の時定数に対応する充電時間後に終了することとなる。同じことが放電にも該当する。
【００１８】
図４は，図３の装置で制御される噴射工程期間中における圧電アクチュエータ８の電圧の時間変化の説明図である。図２に説明された工程の場合と同様に，一例として，圧電アクチュエータ８が割り当てられたインジェクションバルブによって，３通りの開弁設定ａ，ｂ，およびｃが設定される。実線は，時間の経過に伴う圧電アクチュエータ８の電圧である。圧電アクチュエータ８の理想的な電圧変化が破線で示されている。図２と同様に，一点鎖線は，圧電アクチュエータ８の最大電圧レベルを示し，さらに別の２種類の曲線Ｌ１，Ｌ２およびＥ１，Ｅ２は，圧電アクチュエータ８が充電または放電端子１３，１４に接続され続けている各場合において，圧電アクチュエータ８が受ける指数関数的な形状の充電および放電曲線の時間変化を示している。
【００１９】
インジェクションバルブをその閉位置から開位置ａに変位させるために，電圧レベル＋３２０Ｖが，切換制御装置１１によって，図４に示す時間ｔ*1の間，印加される。圧電アクチュエータ８は，充電曲線Ｌ１にしたがって充電され，インジェクションバルブのバルブストロークを再び開始する。時間ｔ*1経過後，圧電アクチュエータ８の電圧は１００Ｖに上昇し，そして，所期の時間帯ｔ1−ｔ*1の間，圧電電圧をこの値に引き続き維持するために，充電工程は，制御されたタイミングで終了する。インジェクションバルブを主噴射位置ｂに変位させるために，再び，電圧レベル３２０Ｖが，時間帯ｔ*2の間，印加される。この時間帯ｔ*2の電圧の印加は，充電曲線Ｌ２に従って圧電アクチュエータ８の電圧を２００Ｖに昇圧させるのに必要なものである。その後，所期の時間帯ｔ2−ｔ*2の間，圧電アクチュエータの電圧は，その電圧レベルに維持される。次に，時間帯ｔ*3の間，高圧電源１２の端子１３に負の電圧レベル−１２０Ｖを印加することにより，放電曲線Ｅ１に従って狭められた開弁状態が設定される。この狭められた開弁状態は，圧電アクチュエータ８によりインジェクションバルブを閉位置に変位させる信号をエンジンコントローラ９が切換制御装置１１に出力するまで，時間帯ｔ3−ｔ*3の間，維持される。閉位置への変位は，−１２０Ｖの電圧レベルを放電曲線Ｅ２に従って，時間帯ｔ*4の間，印加することによって実行される。このようにして噴射サイクルが終了する。その後，噴射サイクルは，エンジンコントローラ９による対応した制御の下，再び開始される。
【００２０】
図５は，他の実施形態の一例としての圧電素子噴射バルブを作動させる装置１５を示している。図３の例と同様に，圧電アクチュエータ８を充電するために，高圧電源１２が設けられ，この高圧電源１２は，端子１３，１４により−１２０Ｖまたは＋３２０Ｖの電圧を供給できる。また同様にして，圧電アクチュエータ８は，切換制御装置１１によって高圧電源１２に接続される。一方，図３の示す実施形態とは異なり，切換制御装置１１と圧電アクチュエータ８との間の信号線には，定電流レギュレータ１６が配置されている。この定電流レギュレータ１６は，常に一定の充電電流Ｉ0を圧電アクチュエータ８に送り出し，また，圧電アクチュエータ８から受け取り，時間上，充電または放電を同じ直線状に行う。また，装置１５には，圧電アクチュエータ８用のＡ／Ｄコンバータを備えた電圧監視装置１７が設けられている。この電圧監視装置１７は，図３の例のように切換制御装置１１によって時間制御下で圧電アクチュエータ８に設定される電圧を監視し，切換制御装置１１に補正信号を供給する。電圧監視装置１７により，例えば，経年変化または異なるバルブ間のパラメータの変動により圧電アクチュエータ８のキャパシタンスなどのインジェクションバルブの動作パラメータに変動がある場合に不正確となりうる充電および放電時間の計算を補正することができる。
【００２１】
図６は，噴射工程において，閉設定と，予備噴射が行われる中間開弁設定ａと，主噴射ストロークでインジェクションバルブが開かれている主噴射設定ｂと，噴射終了設定ｃとの間で，インジェクションバルブのストロークを制御するための，圧電アクチュエータ８の電圧の時間変化を示している。
【００２２】
図６は，圧電アクチュエータ８の電圧を示しており，実線は特性曲線を，破線は理想的な電圧変化を，それぞれ示している。図２および図４と同様に，一点鎖線は圧電アクチュエータ８の最大電圧レベルを表す。また，２つの充電および放電曲線Ｌ３，Ｌ４およびＥ３，Ｅ４は，定電圧調整を行わない各場合における充電および放電電圧の時間変化を表す。インジェクションバルブを中間開位置ａに変位させるために，圧電アクチュエータ８は，時限ｔ+1の間，時間制御の下，一定の充電電流により充電される。この充電は，正の高電圧を供給できる高圧電源１２の端子１４を介して行われる。時間帯ｔ1経過後，エンジンコントローラ９は，切換制御装置１１に対して，インジェクションバルブを主噴射設定ｂにするように命じる。その後，圧電アクチュエータ８は，時間帯ｔ2+の間，必要な電圧になるまで，一定の充電電流により，再び充電される。必要な電圧に達するとすぐに，区間ａに示すように，充電工程が中止される。最終噴射設定ｃを行うために，圧電アクチュエータ８は，対応する方法で放電される。この放電電流は，負電圧−１２０Ｖが印加されている高圧電源１２の端子１３へ流れる。時間間隔ｔ3が経過した後，エンジンコントローラ９は，インジェクションバルブを閉位置に変位させる信号を切換制御装置１１に出力し，続いて，切換制御装置１１は，圧電アクチュエータ８を一定の放電電流で放電させる。このため，圧電アクチュエータ８は，再び時間間隔ｔ+4の間，高圧電源１２の負電位の端子１３に接続される。このようにして噴射サイクルが終了し，噴射サイクルは，その後，エンジンコントローラ９による対応する制御を受けて再び開始される。反応時間を短くするために，一定の充電電流強度Ｉ0はできるだけ大きくなるように選択される。この一定の充電電流強度は，制御されていない充電工程の場合の最大圧電電圧における最大充電電流強度，すなわち，最大圧電電圧＋２２０Ｖにおける充電曲線Ｌ３に対して得られる充電電流強度に一致していることが好ましい。また，放電電流強度は，同じ大きさとなるように選択されることが好ましい。
【００２３】
図７は，他の実施形態例として，完全ブリッジ型切換装置を使用した圧電素子インジェクションバルブを作動させる装置１８を示している。ここでは，圧電アクチュエータ８を充電するために，高圧電源１２’が設けられている。この高圧電源１２’は，関連端子１３’，１４’において，アースを含む２種類の供給電圧，具体的には０Ｖおよび＋３２０Ｖの電圧のみを供給する。圧電アクチュエータ８は，２つの切換装置１１ａ，１１ｂにより構成される完全ブリッジを介して高圧電源１２’に接続されている。一方の切換装置１１ａと圧電アクチュエータ８との間の信号線上には，定電流レギュレータ１６が配置されている。この定電流レギュレータ１６は，圧電アクチュエータ８に一定の充電電流Ｉ0を流し，または，圧電アクチュエータ８から一定の放電電流Ｉ0を受け取り，これにより，時間上，同じ直線状に充電または放電が行われる。また，圧電アクチュエータ８用のＡ／Ｄコンバータを備えた電圧監視装置１７’が設けられ，圧電アクチュエータ８の前記電圧を監視する。上述したのと同様に，電圧監視装置１７’によって，例えば，経年変化または異なるバルブ間のパラメータの変動により圧電アクチュエータ８のキャパシタンスなどのインジェクションバルブの動作パラメータに変動がある場合に不正確となりうる充電および放電時間の計算を補正することができる。
【００２４】
図８は，前述したのと同様に，噴射工程において，閉設定と，予備噴射が行われる中間の開弁設定ａと，主噴射ストロークでインジェクションバルブが開かれている主噴射設定ｂと，噴射終了設定ｃとの間で，インジェクションバルブのストロークを制御するための，圧電アクチュエータ８の電圧の時間変化を参照しながら，図７の装置の動作を説明している。
【００２５】
図８は，圧電アクチュエータ８の電圧を示しており，実線は特性曲線を，破線は理想的な電圧変化を，それぞれ示している。図２，図４，および図６と同様に，一点鎖線は圧電アクチュエータ８の最大電圧レベルを表す。また，２つの充電および放電曲線Ｌ３’，Ｌ４’およびＥ５，Ｅ６は，定電圧調整を行わない各場合における充電および放電電圧の時間変化を表す。インジェクションバルブを中間開位置ａに変位させるために，圧電アクチュエータ８は，時間制御の下，時間間隔ｔ5の間，一定の充電電流により充電される。圧電アクチュエータ８の端子は，切換装置１１ａによって高圧電源１２’の端子１４’に接続されている。この端子１４’には，正の高電圧＋３２０Ｖが供給されている。圧電アクチュエータ８の他の端子は，切換制御装置１１ｂによって０Ｖに接続されている。時間帯ｔ6経過後，エンジンコントローラ９’は，切換制御装置１１ａ，１１ｂに対して，インジェクションバルブを主噴射設定ｂにするように命じる。その後，圧電アクチュエータ８は，時限ｔ7の間，再び一定の充電電流により必要電圧まで充電される。必要電圧に達するとすぐに，区間ａに示すように，充電工程が中止される。
【００２６】
圧電アクチュエータ８を放電して最終噴射設定ｃを行うために，前述した充電と逆の方法で，圧電アクチュエータ８の一方の端子は，特定の時間帯ｔ8の間，切換制御装置１１ｂを介して＋３２０Ｖに接続され，他方の端子は，切換制御装置１１ｂによってアースに接続される。その結果，充電工程とは逆の電位差が圧電アクチュエータ８に印加される。時間間隔ｔ9経過後，エンジンコントローラ９’は，インジェクションバルブを閉設定に変位させる信号を切換制御装置１１ａ，１１ｂに出力する。このために，圧電アクチュエータ８の一方の端子は，再び切換制御装置１１ｂによって３２０Ｖに接続され，他方の端子は，時間間隔ｔ9の間，アースに接続される。その結果，圧電アクチュエータ８は，一定の放電電流により完全に放電される。圧電アクチュエータ８が完全に放電した状態は，電圧監視装置１７’による電圧ゼロ交差検出によって検出される。このようにして噴射サイクルが終了する。その後，噴射サイクルは，エンジンコントローラ９’による対応する制御を受けて再び開始される。反応時間を短くするために，一定の充電電流強度Ｉ0はできるだけ大きくなるように選択される。この一定の充電電流強度は，制御されていない充電工程の場合の最大圧電電圧における最大充電電流強度，すなわち，最大圧電電圧＋３２０Ｖにおける充電曲線Ｌ３’に対して得られる充電電流強度に一致していることが好ましい。また，放電電流強度は，同じ大きさとなるように選択されることが好ましい。
【００２７】
図７の装置は，アースを含む２種類の出力電圧しか要しないという利点を有し，電位差は，圧電アクチュエータに対して一方または他方のいずれかの方向に印加される。定電流調整により，非対称の充電および放電電圧にもかかわらず，対称的な充電および放電工程が得られる。
【００２８】
図５および図７に示す電圧監視装置１７，１７’により，長期間にわたってインジェクションバルブの信頼性の高いメンテナンスフリーの動作が可能となる。当然のことながら，図３に示し装置に，対応する電圧監視装置を設けることも可能であり，その結果，バルブ動作の長時間にわたる安定性が向上する。
【００２９】
圧電アクチュエータの充電および放電を時間制御で行う前述の３種類の実施形態は，１つの開弁電源電圧レベルのみを必要とし，それにより急峻な立ち上がりおよび立下りエッジを有する充電および放電工程を可能とし，任意の望ましいバルブニードルストローク特性が実質的に実現される。また，定電流調整を行うことにより，特に損傷を与えない圧電アクチュエータの充電および放電方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】圧電アクチュエータによって起動可能なインジェクションバルブを作動させる装置のブロック図である。
【図２】図１の装置の動作を説明する圧電電圧／時間図である。
【図３】圧電アクチュエータによって起動可能なインジェクションバルブを作動させる別の装置のブロック図である。
【図４】図３の装置の動作を説明する圧電電圧／時間図である。
【図５】圧電アクチュエータによって起動可能なインジェクションバルブを作動させる更に別の装置のブロック図である。
【図６】図５の装置の動作を説明する圧電電圧／時間図である。
【図７】圧電アクチュエータによって起動可能なインジェクションバルブを作動させる更に別の装置のブロック図である。
【図８】図７の装置の動作を説明する圧電電圧／時間図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，１０，１５，１８ 装置 ２，１２，１２’ 高圧電源 ３〜６，１３，１４，１３’，１４’ 端子 ７ 切換制御装置 ８ 圧電アクチュエータ ９，９’ エンジンコントローラ １１ 時間制御式切換制御装置 １１ａ，１１ｂ 切換装置 １６ 定電流レギュレータ １７，１７’ 電圧監視装置
【図１】
2009013995.tif 000003
【図２】
2009013995.tif 000004
【図３】
2009013995.tif 000005
【図４】
2009013995.tif 000006
【図５】
2009013995.tif 000007
【図６】
2009013995.tif 000008
【図７】
2009013995.tif 000009
【図８】
2009013995.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年10月9日(2008.10.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電アクチュエータ（８）によって起動可能であり，特に内部混合物を用いる火花点火エンジンのインジェクションバルブを作動させる装置において， 
前記圧電アクチュエータ（８）を所期の圧電電圧にそれぞれ充電および放電する充電および放電手段を有し， 
前記充電および放電手段が，充電電圧レベルおよび放電電圧レベルを備えた電圧源（１２）と，前記圧電アクチュエータ（８）に対して前記充電電圧レベルまたは前記放電電圧レベルを選択的に時間制御下で印加して，前記所期の圧電電圧をそれぞれ設定する時間制御式切換手段（１１，１１ａ，１１ｂ）と，を有し，
前記充電電圧レベルが最大所期圧電電圧よりも高いこと，および，前記放電電圧レベルが最小所期圧電電圧よりも低いこと，の双方またはいずれか一方であることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１において， 
前記時間制御式切換手段が，前記圧電アクチュエータ（８）の第１端子を前記電圧源（１２’）の２つの異なる電圧出力（１３’，１４’）の第１または第２のいずれかに接続し，前記圧電アクチュエータの他方の端子を前記電圧源の他方の電圧出力に接続する完全ブリッジ型切換機構（１１ａ，１１ｂ）を有する，ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１または２において， 
前記充電および放電手段が，一定の充電電流強度および一定の放電電流強度の双方またはいずれか一方を設定する電流制御手段（１６）を有し，該一定の電流強度が，最大所期圧電電圧値における制御されていない最大充電電流強度に等しくなるように選択されることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項において， 
前記充電および放電手段は，前記圧電アクチュエータ（８）に印加される電圧および前記圧電アクチュエータ（８）のゼロ位置の双方またはいずれか一方を監視する監視手段（１７）と，前記時間制御式切換手段の制御時間を前記監視手段の監視情報に応じて定める時間設定手段と，を有することを特徴とする装置。