JP2008190528A - 圧電アクチュエータの動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インゼクタの寿命を改善するために圧電的に作動される燃料インゼクタを動作させる方法、および本発明の方法を実施するための駆動回路を提供する。
【解決手段】インゼクタのニードル弁の動きを制御する圧電アクチュエータを有するインゼクタを動作させる方法であり、本方法は、最初の噴射４２を開始するためにアクチュエータの両端間の電圧を第１の速度ＲＴ１で減少させるステップと、噴射を終わらせるためにアクチュエータの両端間の電圧を増加させるステップと、いったん最初の噴射が終わると、次の噴射が開始される前に、アクチュエータを減勢するように、しかし噴射を開始することなしに、第１の速度よりも小さい第２の速度ＲＴ２、ＲＴ３でアクチュエータの両端間の電圧を減少させるステップと、を含む。本発明は、インゼクタがそれのアクチュエータの両端間に高電圧の掛かった状態で費やす寿命の期間が相当に減少することを保証する。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧電アクチュエータを動作させる方法に関する。より詳細には、本発明は、インゼクタの寿命を改善するために圧電作動燃料インゼクタを動作させる方法に関する。本発明は、また、本発明の方法を実施するための駆動回路に関する。

直接噴射式内燃機関において、燃料インゼクタは、点火の前に燃焼室に１回分の燃料の量を射出するように設けられている。一般に、燃焼室に１回分の燃料の量を射出するために、燃料インゼクタは、それの先端が燃焼室の中に僅かに突き出るように燃焼室に対してシリンダヘッドに取り付けられている。

直接噴射式機関で使用するのに特に適した燃料インゼクタの１つの型は、いわゆる圧電インゼクタである。そのようなインゼクタは、燃料噴射事象のタイミングおよび全射出量の正確な制御を可能にする。このことは、排気ガス放出の点で有益な改善された燃焼プロセスの制御を可能にする。

知られている圧電インゼクタ２およびそれの関連した制御システム４が図１に模式的に示されている。圧電インゼクタ２は、機関制御装置８（ＥＣＵ）の一体部分を形成するインゼクタ制御装置６（ＩＣＵ）によって制御される。ＥＣＵ８は、複数の機関パラメータ１０を監視し、ＩＣＵ６に入力される機関出力要求信号（図示されない）を計算する。そして今度は、ＩＣＵ６は、機関に要求された出力を供給するために必要な噴射事象のシーケンスを計算し、第１および第２の電力供給リード線１４、１６を有するインゼクタ駆動回路１２を動作させ、さらにリード線１４、１６を介してインゼクタ２に差電圧を加えるように動作することができる。

圧電インゼクタ２は、ニードル弁の弁座２２に対するインゼクタのニードル弁２０の位置を制御するように動作することができる圧電アクチュエータ１８を含む。圧電アクチュエータ１８は、駆動回路１２によって供給される差電圧に依存して伸縮する圧電素子のスタック２４を含む。ニードル弁２０の軸方向位置、または「上昇」は、アクチュエータ１８の両端間の差電圧を変えることによって制御される。

アクチュエータ１８の両端間に適切な差電圧を加えることによって、ニードル弁２０は、弁座２２を切り離すようになり、この場合、一組のノズル出口２６を通して関連した燃焼室（図示されない）の中に燃料が射出され、または、弁座２２と係合するようになり、この場合、出口２６を通した燃料射出は妨げられる。

前述の型の圧電制御インゼクタは、本出願者のヨーロッパ特許第１１７４６１５Ｂ号および第０９９５９０１Ｂ号に記載されている。インゼクタ２は、アクチュエータ１８の両端間の電圧の減少が噴射事象を引き起こす減勢噴射型である。インゼクタは非噴射状態でその寿命の大部分を費やすので、減勢噴射型のインゼクタでは、その寿命の大部分（少なくとも９０％）で、アクチュエータ１８の両端間の電圧が比較的高い。このことは、圧電アクチュエータの寿命とアクチュエータの両端間に比較的高い電圧が掛かっている時間量との間に相関関係があるので、インゼクタの耐用寿命に悪影響を及ぼす可能性がある、ことが確認されている。
ヨーロッパ特許第１１７４６１５Ｂ号 ヨーロッパ特許第０９９５９０１Ｂ号 同時係属ヨーロッパ特許出願０５２５７５５９．４

本発明の目的は、前述の問題を軽減する、圧電作動燃料インゼクタの改善された動作方法を提供することである。

本発明の第１の態様に従って、インゼクタのニードル弁の動きを制御する圧電アクチュエータを有するインゼクタを動作させる方法が提供され、本方法は、最初の噴射を開始するためにアクチュエータの両端間の電圧を第１の速度で減少させるステップと、噴射を終わらせるためにアクチュエータの両端間の電圧を増加させるステップと、いったん最初の噴射が終わると、次の噴射が開始される前に、アクチュエータを減勢するように、しかし噴射を開始することなしに、第１の速度よりも小さい第２の速度でアクチュエータの両端間の電圧を減少させるステップと、を含む。

本発明の方法は、アクチュエータが例えば流体継手によってインゼクタのニードル弁に結合され、それによって、アクチュエータの伸縮が、弁座に向かう、また弁座から遠ざかるニードル弁の動きをもたらしてインゼクタ出口を通過する噴射を制御する圧電燃料インゼクタを動作させるために使用されてもよい。アクチュエータを減勢することで、アクチュエータが縮むようになり、これによって、今度は、噴射を開始するためにニードル弁が持ち上がるようになる。

通常の動作では、噴射事象を開始するために、アクチュエータは、比較的高速度で減勢される（すなわち、アクチュエータの両端間の電圧が急速に減少される）。噴射事象を終わらせるために、アクチュエータの両端間の電圧は増加される。最初の噴射と次の噴射の間で、アクチュエータが比較的ゆっくり減勢されると（すなわち、アクチュエータの両端間の電圧がゆっくり減少される）、噴射が起こらないことは、今日、認められている。したがって、本発明は、アクチュエータがその両端間に比較的高電圧を経験する時間の割合を減少させるように、しかし噴射を開始することなしに、噴射と噴射の間でアクチュエータの両端間の電圧を減少させることができるようにする。このことは、アクチュエータの寿命のためになり、したがって、インゼクタの耐用寿命を延ばす。

本発明の一実施形態では、アクチュエータの両端間の電圧は、第２の速度で減少された後で、他の次の噴射の前に、増加されてもよい。このことは、噴射事象の制御のより高い精度および再現性を確実にする。

アクチュエータの両端間の電圧は、最初の噴射から経過した時間の関数としての第２の速度で減少されてもよい。例えば、複数噴射シーケンスの場合、そのシーケンスの全ての噴射（例えば、試験、主、事後）が完了し、アクチュエータが第２の速度で放電されることを確実にするために、このことが使用されてもよい。例えば、アクチュエータの両端間の電圧は、最初の噴射後の予め決められた時間、第２の速度で減少されてもよい。

１つの特定の例では、最初の噴射は、噴射シーケンスの最初の噴射であり、次の噴射は同じ噴射シーケンスの次の噴射である。したがって、最初の噴射は、噴射シーケンスの試験噴射であってもよく、次の噴射は、同じ噴射シーケンスの主噴射であってもよい。

代わりに、最初の噴射は、噴射シーケンスの試験噴射であってもよく、次の噴射は、同じ噴射シーケンスの他の試験噴射であってもよい。
さらに他の代替えでは、最初の噴射は、第１のシーケンスの主噴射であり、次の噴射は、第２の遅い方のシーケンスの主噴射である。この場合、次の噴射が開始される前に、アクチュエータの両端間に最初の高電圧を再設定することが非常に望ましい。

他の実施形態では、本方法は、アクチュエータの両端間の電圧の関数としての第２の速度で、アクチュエータの両端間の電圧を減少させるために使用されてもよい。
本方法は、いくつかのやり方で実施されることがある。例えば、本方法は、インゼクタに関連した抵抗を介して（例えば、アクチュエータの端子間の抵抗を介して）第２の速度でアクチュエータの両端間の電圧を受動的なやり方で減少させることを含むことができる。

代わりに、本方法は、例えば機関制御手段の制御の下で、第２の速度でアクチュエータの両端間の電圧を能動的なやり方で減少させることによって実施されてもよい。機関制御手段によって能動的に電圧を減少させることが好ましい可能性がある。というのは、これは、より高い水準の噴射の制御を提供し、抵抗部品の形をした追加のハードウェア部品の必要性を無くするからである。

本発明の第２の態様に従って、インゼクタのニードル弁の動きを制御する圧電アクチュエータを有するインゼクタの駆動回路が提供される。本駆動回路は、最初の噴射を開始するためにアクチュエータの両端間の電圧を第１の速度で減少させる主放電手段と、噴射を終わらせるためにアクチュエータの両端間の電圧を増加させる手段と、いったん最初の噴射が終わると、次の噴射が開始される前に、アクチュエータを減勢するように、しかし噴射を開始することなしに、第１の速度よりも小さい第２の速度でアクチュエータの両端間の電圧を減少させる第２の放電手段と、を備える。

一実施形態では、アクチュエータの両端間の電圧を第１の速度で減少させる主放電手段は、誘導回路を通してアクチュエータの放電を制御する放電スイッチを含むスイッチング回路を備える。

さらに、アクチュエータの両端間の電圧を第２の速度で減少させる第２の放電手段は、誘導回路を通してインゼクタの放電を能動的なやり方で制御する機関制御手段を含む。
代わりに、またはそれに加えて、アクチュエータの両端間の電圧を第２の速度で減少させる第２の放電手段は、アクチュエータの両端間に接続された抵抗器を備える。

本発明の他の態様は、実行環境で実行されたとき本発明の第１の態様の方法を実施するように動作することができる少なくとも１つのコンピュータ・プログラム・ソフトウェア部分を含むコンピュータプログラム製品、前記コンピュータ・プログラム・ソフトウェア部分または各コンピュータ・プログラム・ソフトウェア部分が格納されたデータ記憶媒体、および前記データ記憶媒体を備えたマイクロコンピュータ、を含む。

本発明の第１の態様の方法の態様は、単独で、または適切な組合せで、本発明の第２の態様の駆動回路の中に組み込まれてもよいことは、理解されるであろう。
知られている圧電インゼクタ２およびそれの関連した制御システムの模式化図である図１は、既に参照された。

より容易に理解されるために、本発明は、これから、以下の図も参照して説明される。

本発明の方法は、図１を参照して説明された型の圧電燃料インゼクタに応用することができる。特に、本発明は、例えば、本出願人のヨーロッパ特許第１１７４６１５Ｂ号および第０９９５９０１Ｂ号に記載されているように、油圧増幅器を含む継手を介してニードル弁に結合された圧電アクチュエータを有する型の圧電燃料インゼクタに応用することができる。

本方法は、インゼクタ制御装置（ＩＣＵ）６および駆動回路１２を含んだ図１に示されたものなどの機関制御装置８で実施される。本発明の第１の実施形態では、以下でさらに詳細に説明されるように、駆動回路は、図１に示されたものと違っている。

噴射を開始するために、インゼクタ駆動回路１２は、アクチュエータ１８の両端間の差電圧を、燃料射出が起きない高いレベル（一般に、２００Ｖ）から比較的低いレベル（一般に、＋４０Ｖと−３０Ｖの間）に遷移させ、それによって、アクチュエータ１８が縮み、したがって、ニードル弁２０をニードル弁の弁座２２から離すように持ち上げて、出口２６を通した燃料射出を可能にする。インゼクタは、単一噴射事象の中で１つまたは複数の燃料噴射を射出するように動作することができる。例えば、噴射事象は、１つまたは複数のいわゆる「事前」または「試験」噴射、主噴射、および１つまたは複数の「事後」噴射を含むことができる。一般に、機関の燃焼効率を高めるために噴射シーケンスの中にいくつかのそのような噴射を含むことが好ましい。

理解すべきことであるが、図１にはただ１つのインゼクタが示されているが、実際には、ＩＣＵ６と駆動回路１２の共同制御の下にいくつかの燃料インゼクタが設けられるだろう。したがって、図２を参照すると、ＥＣＵ８の駆動回路は、第１および第２のインゼクタ３４および３６をそれぞれ備えるインゼクタバンク回路３２と共にスイッチング回路３０を含むようにより詳細に示されている。インゼクタバンク回路３２のインゼクタ３４、３６の各々は、図１に示された型のものであり、それぞれの圧電アクチュエータを有している。

スイッチング回路３０は、３つの入力電圧レール、すなわち高電圧レールＶ_ＨＩ（一般に、２５５Ｖ）、中間電圧レールＶ_ＭＩＤ（一般に、５５Ｖ）、および接地レールＧＮＤを含む。スイッチング回路３０は、また、高電圧側出力Ｖ１および低電圧側出力Ｖ２を含み、第１および第２のスイッチ手段Ｑ１、Ｑ２によって高電圧側出力Ｖ１を、インダクタＬを通して、高電圧レールＶ_ＨＩか接地レールＧＮＤかのどちらかに接続するように動作することができる。第１のスイッチ手段は、放電スイッチＱ１と呼ばれ、第２のスイッチ手段は、充電スイッチＱ２と呼ばれる。第１のダイオードＤ_Ｑ１は、放電スイッチＱ１の両端間に接続され、第２のダイオードは、充電スイッチＱ２の両端間に接続されている。

スイッチング回路３０は、また、高電圧側出力Ｖ１を高電圧レールＶ_ＨＩに接続するダイオードＤ１を備える。ダイオードＤ１は、電流が高電圧側出力Ｖ１から高電圧レールＶ_ＨＩに流れることができるようにするが、高電圧レールＶ_ＨＩから高電圧側出力Ｖ１への電流の流れを妨げるように方向付けされている。

インゼクタバンク回路３２は、第１および第２の枝路３８、４０を備え、その各々は、スイッチング回路３０の高電圧側出力Ｖ１と低電圧側出力Ｖ２の間に並列に接続されている。したがって、スイッチング回路３０の高電圧側出力Ｖ１は、また、インゼクタバンク回路３２の高電圧側入力であり、スイッチング回路３０の低電圧側出力Ｖ２は、また、バンク回路３２の低電圧側入力である。インゼクタバンク回路３２の第１の枝路３８は第１のインゼクタ３４を含み、第２の枝路４０は第２のインゼクタ３６を含む。

各枝路３８、４０は、また、関連したインゼクタ選択スイッチＱＳ１、ＱＳ２を含み、この選択スイッチよってインゼクタ３４または３６のそれぞれの１つが動作するように選ばれてもよいことを意味するが、このことは後で説明される。インゼクタ３４、３６の各々は、関連した抵抗器Ｒ１、Ｒ２がその両端間に接続されている。例として、各抵抗器Ｒ１、Ｒ２は、本出願人の同時係属ヨーロッパ特許出願０５２５７５５９．４に記載されているように、インゼクタのアクチュエータ（すなわち、図１のアクチュエータ１８）の端子間に接続されてもよく、または、インゼクタのアクチュエータのスタック構造の中に組み込まれてもよい。一般に、各抵抗器は、３００から５００オームの値である。以下でさらに説明されるように、抵抗器Ｒ１、Ｒ２の最適値は、抵抗器で損失される電力を減少させるために必要な比較的高い値と、噴射と噴射の間でインゼクタの両端間の電圧が妥当な時間内に満足なレベルに確実に減少されるようにするために必要な比較的低い値との間の妥協であるように選ばれる。

第１および第２のインゼクタ３４、３６は、インゼクタバンク回路３２の一部を成すように示されているが、実際は、インゼクタバンク回路３２の他の部品は、インゼクタ３４、３６から遠く離れており、電力供給リード線によってインゼクタに接続されるであろう。

各インゼクタ３４、３６の圧電アクチュエータは、コンデンサと電気的に同等であると考えられ、高電圧側出力Ｖ１と低電圧側出力Ｖ２の間の電圧差が、アクチュエータによって蓄えられる電荷量（すなわちアクチュエータの両端間の電圧）、したがってインゼクタのニードル弁の上昇位置を決定する。

使用中に、スイッチング回路３０の放電スイッチは、活動化されたとき、高電圧側出力Ｖ１を、インダクタＬを通して接地レールＧＮＤに接続する。したがって、選ばれたインゼクタ（第１のインゼクタ３４が、選ばれたインゼクタであると想定する）のアクチュエータからの電荷は、インゼクタ３４から、インダクタＬおよび放電スイッチＱ１を通って接地レールＧＮＤに流れることができるようになり、それにより、インゼクタ放電段階中に、選ばれたインゼクタ３４を放電するように作用にする。

充電スイッチＱ２の両端間に接続されたダイオードＤ_Ｑ２は、放電スイッチＱ１が非活動化されたとき、電流をインダクタＬから高電圧レールＶ_ＨＩに流すことができるように方向付けされているので、インダクタＬの両端間の電圧ピークに対処する。

対照的に、充電スイッチＱ２は、活動化されたとき、インダクタＬを介して高電圧側出力Ｖ１を高電圧レールＶ_Ｈ１に接続する。第１のインゼクタ３４が放電される状況で、充電スイッチＱ２を活動化すると、インゼクタ充電段階中に、電荷は、高電圧レールＶ_Ｈ１から充電スイッチＱ２およびインダクタＬを通って第１のインゼクタ３４に流れ込むようになり、遂には、平衡電圧に達する（インゼクタ３４のアクチュエータによって蓄えられた電荷による電圧が、高電圧側出力Ｖ１と低電圧側出力Ｖ２の間の電圧差に等しくなる）。放電スイッチＱ１の両端間に接続されたダイオードＤ_Ｑ１は、充電スイッチＱ２が非活動化されたとき、電流を接地レールＧＮＤからインダクタＬを通って高電圧側出力Ｖ１に流すことができるように方向付けされているので、インダクタＬの両端間の電圧ピークに対処する。

前述の説明から、電流は、インゼクタ放電段階中に第１の方向でインダクタＬを通って流れ、インゼクタ充電段階中に反対方向でインダクタＬを通って流れるので、インダクタＬが双方向電流路を構成することは明らかである。

インゼクタバンク回路３２の低電圧側出力Ｖ２は、電圧感知抵抗器４４を介して中間電圧レールＶ_ＭＩＤに接続されている。電流感知比較手段４６（以後、比較器モジュールと呼ばれる）は、感知抵抗器４４と並列に接続され、抵抗器４４を流れる電流を監視するように動作することができる。抵抗器４４を流れる電流に応じて、比較器モジュール４６は制御信号Ｑ_{ＣＯＮＴＲＯＬ}を出力し、この制御信号Ｑ_{ＣＯＮＴＲＯＬ}は、選ばれたインゼクタ３４から、または選ばれたインゼクタ３４へ流れるピーク電流を調節するように、放電スイッチＱ１および充電スイッチＱ２の活動化状態を制御する。実際上、比較器モジュール４６は、インゼクタ電流を最大電流限界と最低電流限界の間で「チョップ」し「電流設定点」と呼ばれる予め決められた平均充電電流レベルまたは放電電流レベルを実現するように、放電スイッチＱ１および充電スイッチＱ２の活動化状態を制御する。この方法によって、インゼクタ放電段階中に、選ばれたインゼクタから運ばれ、また逆に、インゼクタ充電段階中に、選ばれたインゼクタへ運ばれる電荷量に対する高水準の制御がもたらされる。

図３は、ただ１つの燃料噴射４２を含む噴射シーケンスの場合の第１のインゼクタ３４の一般的な電圧の軌跡を示す。図３に示されたただ１つの噴射４２を実現するために、充電段階が後に続く放電段階中の駆動回路１２の動作が、ここで説明される。

最初に、時間Ｔ_０より前に、両方のインゼクタ３４、３６のアクチュエータは、燃料噴射が起こらないように十分に充電される。この状況で、ＩＣＵ６は、待ち状態にあり、ＥＣＵ８からの噴射指令信号を待っている。

ＥＣＵ８から噴射指令を受け取った後で、ＩＣＵ６は、適切なインゼクタ選択スイッチＱＳ１またはＱＳ２を活動化して、噴射するように要求されるインゼクタを選ぶ。以下の説明のために、選ばれたインゼクタは第１のインゼクタ３４である。実質的に同時に（すなわち、図３の時間Ｔ_０に）、ＩＣＵ６は、第１のインゼクタ３４が第１の放電速度ＲＴ１で放電するように放電スイッチＱ１をオンにして、放電段階を開始する。Ｔ_０とＴ_１の間で、感知抵抗器４４を流れる電流の流れが感知され、比較器モジュール４６は、電流が予め決められた限界内にとどまるように放電スイッチＱ１を何度も非活動化し、また再活動化するために、信号Ｑ_{ＣＯＮＴＲＯＬ}を出力する。したがって、予め決められた平均放電電流レベル（電流設定点）が、第１のインゼクタ３４を通して維持される。

ＩＣＵ６は、第１のインゼクタ３４から予め決められた電荷量を移動させるのに十分な時間の間（Ｔ_０からＴ_１まで）、予め決められた平均放電電流レベルを加え、したがって噴射を開始する。放電段階のタイミングは、燃料射出量に対して放電段階の時間を関係づけるタイミング図から読み取られる。アクチュエータは、ＲＴ１で示される第１の速度で放電する。時間Ｔ_１に、ＩＣＵ６は第１のインゼクタ選択スイッチＱＳ１を非活動化し、放電スイッチＱ１をオフにし、したがって、第１のインゼクタ３４がさらに放電するのを防止するために制御信号Ｑ_{ＣＯＮＴＲＯＬ}を終わらせる。したがって、Ｔ_０からＴ_１の時間の間、インゼクタＩＮＪ１の両端間の電圧は、充電電圧レベルＶ_{ＣＨＡＲＧＥ}（２００Ｖ）から放電電圧レベルＶ_{ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ}（−５５Ｖ）に下がる。これによって、第１のインゼクタ３４のアクチュエータが縮むようになり、したがって、第１のインゼクタ３４のニードル弁がその弁座から持ち上がって燃料噴射を開始するようになる。

ＩＣＵ６は、予め決められたドエル時間Ｔ_１からＴ_２の間、第１のインゼクタ３４を放電電圧レベルＶ_{ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ}に維持し、その間、インゼクタのニードル弁は、噴射を行なうように開いた状態に保たれる。ドエル時間の終わりに、噴射を終わらせるようにインゼクタ充電段階を始めるために、ＩＣＵ６は、充電スイッチＱ２を活動化し、放電スイッチＱ１を非活動化する。充電スイッチＱ２が活動化され、さらに放電スイッチＱ１が非活動化された状態で、スイッチング回路３０の高電圧側出力Ｖ１は高電圧レールＶ_Ｈ１に接続され、電荷は第１のインゼクタ３４に移動し始める。

第１のインゼクタ３４に流れ込む電流が増加するときに、比較器モジュール４６は感知抵抗器４４を流れる電流を監視し、予め決められた平均充電電流レベルを保証するように制御信号Ｑ_{ＣＯＮＴＲＯＬ}によって充電スイッチＱ２の活動化状態を制御する。時間Ｔ_２とＴ_３の間に、ＩＣＵ６は、予め決められた電荷量をインゼクタ３４に移動させるのに十分な時間の間、予め決められた平均充電電流レベルを第１のインゼクタ３４に加え、したがって噴射を終わらせる。時間Ｔ_３で、ＩＣＵ６は充電スイッチＱ２をオフにし、ＥＣＵ８が次の噴射を指令するのを待つ。

噴射の終わりに、インゼクタ選択スイッチＱＳ１および充電スイッチＱ１は非活動化される。第１のインゼクタ３４の両端間に抵抗器Ｒ１が存在するために、第１のインゼクタ３４のアクチュエータの電荷は、アクチュエータの端子を越えてゆっくり放電し、それによって、インゼクタの両端間の電圧が第２の速度ＲＴ２で減衰するようになる。抵抗器Ｒ１の値は、噴射の終わりにおける第１のインゼクタ３４の両端間の電圧の放電速度ＲＴ２が次の燃料噴射を引き起こすのに十分でないことを確実にするように選ばれる。これが可能である理由は、アクチュエータが比較的低速度で放電して比較的ゆっくり伸びるようになる場合、アクチュエータとニードル弁の間の流体継手の配列のせいで、アクチュエータはインゼクタのニードル弁の対応する動きを引き起こさないからである。第１のインゼクタ３４の両端間の抵抗器Ｒ１が３００から５００オームの抵抗である場合、一般に、インゼクタは、約１０から２０ミリ秒の時間でＶ_{ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ}に放電する。

次の噴射がＥＣＵ８によって要求される前に、高い差電圧Ｖ_{ＣＨＡＲＧＥ}が第１のインゼクタ３４の両端間に再び設定される（これは、図３に示されていない）。第１のインゼクタ選択スイッチＱＳ１を活動化させて第１のインゼクタ３４を再び選び、前に説明したように、噴射を終わらせるために使用される充電ステップを実行することによって、この高電圧Ｖ_{ＣＨＡＲＧＥ}がインゼクタ３４の両端間に再設定される。一般に、この再充電プロセスは、次の噴射より数ミリ秒前に起きる。

第１のインゼクタ３４の両端間にいったん高電圧レベルＶ_{ＣＨＡＲＧＥ}が再設定されると、インゼクタ３４は、ＥＣＵ８によって要求される次の噴射を行なう用意ができている。しかし、最初の噴射の終わりに第１のインゼクタ３４をゆっくり放電させたことの利点は、インゼクタが噴射と噴射の間で高電圧レベルに充電されたままである従来の動作方法に比べてインゼクタ３４のアクチュエータが非常に短い時間その両端間に高電圧レベルを経験することである。したがって、本発明の方法は、アクチュエータの耐用寿命を延ばし、したがって、インゼクタの耐用寿命を延ばす。

前述の方法は、同様なやり方で、同様に有利に、機関のインゼクタのうちのどれにでも、例えばインゼクタバンク３２の第２のインゼクタ３６に応用されてもよい。
前に説明したものの代替の実施形態（図示されない）では、インゼクタ３４、３６の両端間に設けられた抵抗器Ｒ１およびＲ２は除去されてもよく、代わりに、噴射の終わりおよび次の噴射より前のインゼクタ３４、３６の放電は、ＥＣＵ８によって制御されてもよい。この場合、噴射の終わりのインゼクタ３４、３６の放電は、抵抗器Ｒ１、Ｒ２に頼って受動的にではなく、ＥＣＵ８によって能動的に制御される。第１のインゼクタ３４の噴射の終わりに、インゼクタ選択スイッチＱＳ１が再び選ばれ（既に選ばれていない場合）、放電段階は、放電スイッチＱ１を活動化することによって第２の放電速度ＲＴ２で開始される。この第２の放電段階中の放電速度ＲＴ２を制御するために、電流が予め決められた限界内にとどまり、かつ予め決められた平均放電電流レベルが第１のインゼクタ３４を通して維持されるように、比較器モジュール４６および放電スイッチＱ１は、ＥＣＵによって前に説明したように動かされる。前に言及したように、第２の放電中にインゼクタのニードル弁が確実に開かないようにすることができるほど第２の放電速度ＲＴ２がゆっくりであるような方法で、ＥＣＵが放電スイッチＱ１を制御することが不可欠である。

さらに他の代替えの実施形態では、この機能を行なうためにＥＣＵだけに頼るのではなく、抵抗器Ｒ１、Ｒ２が、これらの抵抗器を制御する追加の電気部品（図示されていない）と共にインゼクタバンク回路３２の中に維持される。追加の電気部品は、インゼクタのアクチュエータの両端間の電圧を感知し、アクチュエータの両端間の電圧の関数としてアクチュエータの放電速度を調整する手段を含むことができる。代わりに、追加の電気部品は、最後の噴射の終わりから経過した時間の関数としてアクチュエータを放電する手段を含むことができる。実際には、ソフトウェアを使って、または抵抗器Ｒ１、Ｒ２を制御することによって、噴射と噴射の間の放電を制御するようにＥＣＵを利用することが好ましいだろう。というのは、これは電気部品の追加のハードウェアを必要としないだろうからである。

多くの状況で、いくつかの別個の燃料噴射を含む噴射シーケンスを有することが望ましい。そのような噴射シーケンスが図４に示され、第１の試験燃料噴射５０、その後に続く第２の試験燃料噴射５２、その後に続く主燃料噴射５４を含んでいる。いくつかの状況では、第２の試験噴射に続く主噴射の前に、選ばれたインゼクタのアクチュエータの両端間の電圧が、遅い方の噴射が行なわれる前に、十分に高いレベルに確実に再設定されるようにすることが重要である可能性がある。同じことは、第１の試験噴射に続く第２の試験噴射にも当てはまる。

図２の回路において、このことは、例えば、全噴射シーケンスの間、すなわち試験噴射５０、５２の両方および主噴射５４の間ずっと、選ばれたインゼクタのインゼクタ選択スイッチを活動化状態に保つことによって、達成されてもよい。選ばれたインゼクタに関して、電流が放電抵抗器Ｒ１またはＲ２を流れるが、この電流が供給電圧からの電流の流れで補償されるように、インゼクタは供給電圧に接続されたままである。これが図４に示された効果であり、第１の試験噴射５０と第２の試験噴射５２の間、および第２の試験噴射５２と主噴射５４の間で、インゼクタの放電はない。

いくつかの状況では、噴射シーケンスの間中インゼクタ選択スイッチを活動化状態に保つことが望ましくないことがある。しかし、インゼクタ選択スイッチが噴射と噴射の間（すなわち、第１の試験噴射と第２の試験噴射の間、および第２の試験噴射と主噴射の間）で非活動化されている場合でも、そのシーケンスの次の噴射の開始前に電圧が著しく下がらないので、性能は犠牲にされない。第１の試験噴射が終わるやいなや、インゼクタは、最初の放電速度ＲＴ１よりも遥かに小さい比較的低速度で放電し（図４に示されていない）、その結果、第２の試験噴射５２が起きるとき電圧は著しく下がっていない。同様に、主燃料噴射５４が要求されたとき電圧が著しく下がっていないように、第２の試験噴射５２の後の放電速度も比較的小さい。

２回以上の近接した間隔の燃料噴射（例えば、試験、試験、主）を含む噴射シーケンスに対処する前述の方法を修正したものでは、選ばれたインゼクタの両端間の電圧放電の速度を、抵抗器Ｒ１、Ｒ２を使用することに頼るのではなく噴射シーケンスの開始からの時間の関数として調節するように、ＥＣＵ８が構成されてもよい。インゼクタは、第１の比較的高い速度ＲＴ１で放電される（すなわち、図３の噴射４２に関して前に説明したように）。次に、ＥＣＵ８は、第１の試験噴射５０を終わらせるようにインゼクタの両端間の電圧が増加されるように、インゼクタの両端間の電圧を制御する。いったん第１の試験噴射が終わると、第２の試験噴射５２が開始されるまで、インゼクタは、依然として比較的高いレベルのままである。前のように、いったん第２の試験噴射が終わると、ＥＣＵ８は、インゼクタの両端間の電圧を、主噴射５４が開始されるまで依然として高いままであるように制御する。主噴射５４の後で、ＥＣＵ８は、インゼクタの両端間の電圧を第２の速度ＲＴ３で減少させ、この速度ＲＴ３は、噴射のために要求される速度ＲＴ１よりも相当に小さい。

必要であれば、ＥＣＵ８は、シーケンスの噴射と噴射の間でインゼクタを比較的低速度で放電するために使用されることがある（例えば、第１の試験噴射と第２の試験噴射の間、および第２の試験噴射と主噴射の間）。必要な放電速度は、予め決められ、ＥＣＵ８のルックアップ表に格納されてもよい。時間が許す場合には、インゼクタは、第１と第２の試験噴射の間および／または第２の試験噴射と主噴射の間で再充電されてもよい。

さらに他の例として、ＥＣＵ８が２回以上の燃料噴射を含む噴射方法を要求する場合には、第１の試験噴射が始まった後の一定時間の間、最初の放電速度がインゼクタに適用されてもよく、この一定時間が経過するやいなや、第２のより大きな放電速度がインゼクタに適用されてもよい。この一定時間は、第２のより小さな放電速度（例えば、ＲＴ３）が適用される前に、噴射シーケンスの全ての噴射（例えば、試験噴射５０、５２および主噴射５４）が確実に行なわれるように設定される。

代替の実施では、ＥＣＵ８は、インゼクタの両端間の電圧に従って放電速度を調節することができる。
上述の実施形態のどれでも、全般に、インゼクタが完全充電状態で費やす時間が相当に減少するように、インゼクタが噴射しないときインゼクタのアクチュエータの両端間の電圧が減少されるという有利点が実現され、したがってインゼクタの耐用寿命を延ばす。

知られている圧電インゼクタおよびそれの関連した制御システムを示す模式図である。 本発明に従って修正されたインゼクタ駆動回路を示す回路図である。 図２のインゼクタ駆動回路を使用して実施された、ただ１回の燃料噴射を有する噴射シーケンスについて、時間に対する電圧を示す模式的なグラフである。 本発明の代替えの実施形態で実施されたように、試験燃料噴射、その後に続く主燃料噴射が、その後に続く事後燃料噴射を有する噴射シーケンスについて、時間に対する電圧を示す模式的なグラフである。

符号の説明

２、３４、３６ インゼクタ
８ 機関制御装置（ＥＣＵ）
６ インゼクタ制御装置（ＩＣＵ）
１２ インゼクタ駆動回路
１８ 圧電アクチュエータ
２０ ニードル弁
２２ ニードル弁の弁座
２６ ノズル出口
３０ スイッチング回路
３２ インゼクタバンク回路
４２、５０、５２、５４ 噴射
ＲＴ１ 第１の放電速度
ＲＴ２、ＲＴ３ 第２の放電速度
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗器
Ｑ１ 放電スイッチ
Ｑ２ 充電スイッチ
ＱＳ１、ＱＳ２ インゼクタ選択スイッチ

Claims (19)

1. インゼクタのニードル弁の動きを制御する圧電アクチュエータ（１８）を有するインゼクタ（３４、３６）を動作させる方法であって、
   最初の噴射（４２、５０、５２）を開始するために前記アクチュエータの両端間の電圧を第１の速度（ＲＴ１）で減少させるステップと、
   前記噴射を終わらせるために前記アクチュエータの両端間の電圧を増加させるステップと、
   いったん前記最初の噴射（４２、５０、５２）が終わると、次の噴射（５２、５４）が開始される前に、前記アクチュエータを減勢するように、しかし噴射を開始することなしに、前記第１の速度（ＲＴ１）よりも小さい第２の速度（ＲＴ２、ＲＴ３）で前記アクチュエータの両端間の電圧を減少させるステップと、を含む方法。
2. 前記アクチュエータの両端間の電圧が前記第２の速度（ＲＴ２、ＲＴ３）で減少された後で、さらに次の噴射より前に、前記アクチュエータの両端間の電圧を増加させるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記最初の噴射（５０）から経過した時間の関数としての前記第２の速度（ＲＴ２、ＲＴ３）で、前記アクチュエータの両端間の電圧を減少させるステップを含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記最初の噴射（５０）後の予め決められた時間、前記第２の速度（ＲＴ２、ＲＴ３）で前記アクチュエータの両端間の電圧を減少させるステップを含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記最初の噴射は、噴射シーケンスの最初の噴射（５０、５２）であり、前記次の噴射は、同じ噴射シーケンスの次の噴射（５２、５４）である、請求項４に記載の方法。
6. 前記最初の噴射は、前記噴射シーケンスの試験噴射（５２）であり、前記次の噴射は、同じ噴射シーケンスの主噴射（５４）である、請求項５に記載の方法。
7. 前記最初の噴射は、前記噴射シーケンスの試験噴射（５０）であり、前記次の噴射は、同じ噴射シーケンスのさらに他の試験噴射（５２）である、請求項５に記載の方法。
8. 前記予め決められた時間は、前記噴射シーケンスが完了する時間よりも長いように選ばれる、請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記アクチュエータの両端間の電圧の関数としての前記第２の速度（ＲＴ２、ＲＴ３）で、前記アクチュエータの両端間の電圧を減少させるステップを含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
10. 前記インゼクタに関連した抵抗（Ｒ１、Ｒ２）を介して前記第２の速度（ＲＴ２、ＲＴ３）で前記アクチュエータの両端間の電圧を減少させるステップを含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記アクチュエータの端子間の抵抗（Ｒ１、Ｒ２）を介して前記第２の速度（ＲＴ２、ＲＴ３）で前記アクチュエータの両端間の電圧を減少させるステップを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 機関制御手段（８）の制御の下で能動的に前記第２の速度（ＲＴ２、ＲＴ３）で前記アクチュエータの両端間の電圧を減少させるステップを含む、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
13. 実行環境で実行されたとき、請求項１から１２のいずれかに記載の前記方法を実施するように動作することができる少なくとも１つのコンピュータ・プログラム・ソフトウェア部分を含むコンピュータプログラム製品。
14. 請求項１３に記載の前記コンピュータ・プログラム・ソフトウェア部分または各コンピュータ・プログラム・ソフトウェア部分が格納されたデータ記憶媒体。
15. 請求項１４に記載の前記データ記憶媒体を備えたマイクロコンピュータ。
16. インゼクタのニードル弁の動きを制御する圧電アクチュエータを備えるインゼクタ（３４、３６）用の駆動回路であって、
    最初の噴射（４２）を開始するために前記アクチュエータの両端間の電圧を第１の速度（ＲＴ１）で減少させる主放電手段（Ｑ１）と、
    前記噴射を終わらせるために前記アクチュエータの両端間の電圧を増加させる手段（Ｑ２）と、
    いったん前記最初の噴射（４２）が終わると、次の噴射が開始される前に、前記アクチュエータを減勢するように、しかし噴射を開始することなしに、前記第１の速度（ＲＴ１）よりも小さい第２の速度（ＲＴ２、ＲＴ３）で前記アクチュエータの両端間の電圧を減少させる第２の放電手段（Ｒ１、Ｒ２）と、を備える駆動回路。
17. 前記アクチュエータの両端間の電圧を前記第１の速度（ＲＴ１）で減少させる前記主放電手段は、誘導回路を通して前記アクチュエータの放電を制御する放電スイッチ（Ｑ１）を含むスイッチング回路（３０）を備える、請求項１６に記載の駆動回路。
18. 前記第２の速度（ＲＴ２、ＲＴ３）で前記アクチュエータの両端間の電圧を減少させる前記第２の放電手段は、前記誘導回路を通して前記インゼクタの放電を能動的に制御する機関制御手段（８）を含む、請求項１７に記載の駆動回路。
19. 前記アクチュエータの両端間の電圧を前記第２の速度（ＲＴ２、ＲＴ３）で減少させる前記第２の放電手段は、前記アクチュエータの両端間に接続された抵抗器（Ｒ１、Ｒ２）を含む、請求項１７に記載の駆動回路。

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