JP2002021676A - 圧電素子を駆動する際の負荷減少を検出する装置および圧電素子を駆動する際の負荷減少を検出する方法 - Google Patents

圧電素子を駆動する際の負荷減少を検出する装置および圧電素子を駆動する際の負荷減少を検出する方法

Info

Publication number
JP2002021676A
JP2002021676A JP2001103840A JP2001103840A JP2002021676A JP 2002021676 A JP2002021676 A JP 2002021676A JP 2001103840 A JP2001103840 A JP 2001103840A JP 2001103840 A JP2001103840 A JP 2001103840A JP 2002021676 A JP2002021676 A JP 2002021676A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric element
voltage
piezoelectric
circuit
target voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001103840A
Other languages
English (en)
Inventor
Johannes-Joerg Rueger
リューガー ヨハネス−イェルク
Udo Schulz
シュルツ ウド
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of JP2002021676A publication Critical patent/JP2002021676A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/06—Drive circuits; Control arrangements or methods
    • H02N2/065—Large signal circuits, e.g. final stages
    • H02N2/067—Large signal circuits, e.g. final stages generating drive pulses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/06—Drive circuits; Control arrangements or methods
    • H02N2/062—Small signal circuits; Means for controlling position or derived quantities, e.g. for removing hysteresis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 圧電素子を駆動する際の負荷減少を検出する
方法および装置を提供すること。 【解決手段】 ここでこの圧電素子１０，２０，３０，
４０，又は６０、内燃機関の燃料噴射システムにおける
アクチュエータとして使用されている。この方法および
装置は、充電または放電動作中に、圧電素子が目標電圧
にあらかじめ定めた最小時間間隔よりも短時間で達した
場合にエラー信号が形成されることにより行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、請求項１の上位概念に記載され
た装置および請求項９の上位概念に記載された方法、す
なわち圧電素子を駆動する際の負荷減少を検出する装置
および方法に関する。
【０００２】圧電素子はアクチュエータとして使用可能
である。それは公知のように圧電素子は、それらに供給
される電圧またはそれらに発生した電圧の関数として収
縮または伸張する性質を有するからである。
【０００３】圧電素子を使用したアクチュエータの実践
的な実現は、殊にこのアクチュエータが高速および／ま
たは頻繁な運動を行わなければならない場合に有利であ
ることがわかっている。
【０００４】圧電素子をアクチュエータとして使用する
ことは、殊に内燃機関に対する燃料噴射ノズルにおいて
有利であることが判明している。燃料ノズルにおける圧
電素子の利便性については、例えば、ＥＰ０３７１４６
９Ｂ１およびＥＰ０３７９１８２Ｂ１を参照されたい。
【０００５】圧電素子は容量性の素子であり、これはす
でに上で少し触れたように、荷電状態にしたがって、ま
たはこれに発生する、またはこれに加えられる電圧にし
たがって収縮または伸張する。燃料噴射ノズルの例で
は、圧電素子の収縮および伸張は、噴射ニードルの線形
のストロークを操作するバルブを制御するために使用さ
れる。圧電素子を複動式両座弁と共に使用して、燃料噴
射システムの相応の噴射ニードルを制御することは、ド
イツ連邦共和国特許明細書ＤＥ１９７４２０７３Ａ１お
よびＤＥ１９７２９８４４Ａ１に示されている。これら
の明細書の全文を文献として援用する。
【０００６】圧電素子を例えばアクチュエータとして使
用する燃料噴射システムは、第１次近似において圧電素
子が、加えられる電圧と線形な伸張との間に比例関係を
有するという事実によって特徴付けられる。燃料噴射ノ
ズルにおいて例えば複動式両座弁として実現され、ニー
ドルの線形なストロークが制御され、これによって燃料
噴射が内燃機関のシリンダに行われると、相応するシリ
ンダに噴射される燃料の量は、バルブが開いている時間
の関数であり、また圧電素子をアクチュエータとして使
用する場合には、この圧電素子に供給される活動化電圧
の関数である。
【０００７】図１は、圧電素子２０１０をアクチュエー
タとして使用する燃料噴射システムを概略的に示す図で
ある。図１を参照すると、圧電素子２０１０は電気的に
エネルギー供給されて伸張し、供給される活動化電圧に
応じて収縮する。圧電素子２０１０はピストン２０１５
に結合されている。伸張した状態では、圧電素子２０１
０によって、ピストン２０１５は油圧アダプタ２０２０
に突き出る。この油圧アダプタは油圧媒体、例えば燃料
を含んでいる。圧電素子が伸張する結果、複動式制御弁
２０２５は油圧によって、ハイドリックアダプタ２０２
０から押し出され、弁体２０３５が、第１の閉位置２０
４０を離れる。複動式両座弁２０２５と中空孔部２０５
０との組み合わせはしばしば、複動式両座弁と称され
る。それは圧電素子２０１０が励振されていない状態で
は、この複動式両座弁２０２５がその第１閉位置２０４
０に静止するからである。その一方、圧電素子２０１０
が完全に伸張していると、複動式両座弁はその第２閉位
置２０３０に静止する。弁体２０３５の後者の位置が概
略的に図１において一点鎖線で示されている。
【０００８】この燃料噴射システムは噴射ニードル２０
７０を含んでおり、この噴射ニードルによって、加圧さ
れた燃料供給線路２０６０からの燃料を（図示しない）
シリンダに噴射することができる。圧電素子２０１０が
励振されていないかまたは完全に伸張しているかによっ
て、複動式制御弁２０２５はそれぞれ第１閉位置２０４
０または第２閉位置２０３０に停止する。どちらの場合
にも、ハイドロリックレールの圧力によって噴射ニード
ル２０７０は閉位置に維持される。したがって燃料混合
気は（図示しない）シリンダに進入しない。逆に圧電素
子２０１０が励振されて、複動式制御弁２０２５が、中
空孔部２０５０に対していわゆる中央位置にあるように
される場合、加圧された供給線路２０６０において圧力
が降下する。この圧力降下の結果、圧力差が、加圧され
た燃料供給線路２０６０において噴射ニードル２０７０
の先端部と底部との間に生じ、これによって噴射ニード
ル２０７０が持ち上げられ、（図示しない）シリンダに
燃料を噴射することができる。
【０００９】ここで重要であるのは、活動化電圧を十分
な精度で決定しかつこれを加え、これによって例えば、
相応する弁体が、燃料噴射サイクルにおいて適切な時点
に精確に位置決めされることである。したがってこの圧
電素子を駆動する電気回路において種々の問題が検出で
きることは重要である。このような問題の１つは、１つ
または複数の圧電素子内部またはその端子でバッテリ電
圧に短絡してしまうことである。
【００１０】したがって本発明の課題は、請求項１の上
位概念に記載された装置と、請求項９の上位概念に記載
された方法とを改善して、１つまたは複数の圧電素子に
おける電気的負荷の低下が高い信頼性で検出できるよう
にすることである。
【００１１】この課題は、本発明により、請求項１の特
徴部分に記載された特徴的構成（装置）および請求項９
の特徴部分に記載された特徴的構成（方法）によって解
決される。
【００１２】ここでは、 − 目標電圧にあらかじめ定めた最小時間間隔よりも短
時間で達した場合に、エラー信号が形成され、 − 圧電素子に回路を適用して目標電圧まで圧電素子を
充電または放電し、この際に目標電圧に達する時間を監
視し、最終的に、目標電圧にあらかじめ定めた最小時間
間隔よりも短時間で達した場合にエラー信号を形成す
る。
【００１３】圧電素子の電気的負荷は容量性であるの
で、負荷の両端の電圧を瞬時に変更することはできな
い。むしろ容量性負荷の両端電圧は、圧電素子に供給さ
れる電流の、時間についての関数として増大する。圧電
素子における両端電圧のこの増大過程は「充電」と称さ
れる。同様にこの容量性負荷はその電圧を、時間の関数
として、電流が圧電素子からなくなるのに連れて「放
電」または減少しなければならない。
【００１４】圧電素子の負荷が低下すると、測定される
電圧は、加えられる「所望の」電圧に予想よりもはるか
に短時間で到達する。
【００１５】したがって本発明では、加えられる「所望
の」、圧電素子の両端電圧に、あらかじめ定めた最小時
間よりも短時間で達したか否かを監視することによっ
て、圧電素子の負荷の低下を検出できるとしたのであ
る。このような電圧に最小時間よりも短時間で達した場
合、この圧電素子に負荷の低下が発生したことを示す信
号が形成される。このような信号は、必要な対抗手段を
開始するために、または例えば修理工場における問題解
決に役立てるために、または電子メモリにエラーメッセ
ージを記憶するために使用可能である。
【００１６】本発明の有利な発展形態は、従属請求項、
以下の説明および図面に記載されている。
【００１７】本発明を以下、実施例と図面とを参照して
さらに詳細に説明する。ここで、図２は、例示的な制御
バルブストロークの概略プロフィールを示す２つの線図
を示しており、これによって複動式制御弁の動作が示さ
れている。図２の上側の線図でｘ軸は時間を表してお
り、ｙ軸は弁体の変位（バルブリフト）を表している。
図２の下側の線図でｘ軸は同様に時間を表しているが、
ｙ軸は燃料の流れを供給するノズルニードルリフトを表
しており、これは上側の線図のバルブリフトから結果的
に発生するものである。この上側および下側の線図は相
互に揃えられており、これによってそれぞれのｘ軸で表
される時間が一致する。
【００１８】噴射サイクル中に圧電素子は充電され、こ
の結果、より詳細に説明するようにこの圧電素子は伸張
し、これによって図２の上側の線図に示したように、相
応する弁体は予備噴射ストロークに対して第１閉位置か
ら第２閉位置に移動する。図３の下側の線図には、弁体
が複動式制御弁の２つの座の間を移動するのに伴って発
生する少量の燃料噴射と、この弁体がこれらの座の間を
移動するのに伴う弁の開閉とが示されている。
【００１９】一般的にこの圧電素子の充電は２つのステ
ップで行うことができる。第１のステップではこの素子
を所定の電圧まで充電してバルブを開く。第２のステッ
プはこの素子をさらに充電してバルブを再び閉じる。こ
れは弁体が第２の座に接触するのに伴って行われる。こ
れらの２つのステップ間に時間遅延を設けることができ
る。
【００２０】あらかじめ選択した時間の後、以下に詳細
に説明する放電動作がつぎに実行される。この放電動作
によって圧電素子内の電荷が減少し、同様に詳細に説明
するようにこの圧電素子は収縮し、これにより弁体が第
２閉位置から離れ、２つの座の間の点で保持される。圧
電素子内の活動化電圧は、Ｕｏｐｔに等しい値に到達す
べきであり、これによりこの活動化電圧が、主噴射に割
り当てられる期間中の最大の燃料の流れに相応する。図
２の上側および下側の線図は、バルブリフトが中間点で
保持されることを示しており、この結果、主燃料噴射が
行われる。
【００２１】この主噴射に対する期間の終わりにこの圧
電素子は活動化電圧０まで放電され、この結果、圧電素
子はさらに収縮して、これによって弁体は中間点から離
れ、第１閉位置に向かって移動し、バルブが閉じられて
燃料の流れが停止する。この様子は図２の上側および下
側の線図に示されている。この時点で弁体は、上記の別
の前噴射、主噴射を繰り返すための位置に再び位置付け
られる。当然のことながら任意の別の噴射サイクルを実
行することも可能である。
【００２２】図３は、本発明を適用可能な装置の例示的
な実施例のブロック回路図を示している。
【００２３】図３には詳細に示された領域Ａと、詳細に
示されていない領域Ｂとがあり、それらの区別は破線ｃ
によって示されている。詳細な領域Ａは、圧電素子１
０，２０，３０，４０，５０および６０を充電および放
電する回路を含んでいる。考察しているこの実施例では
これらの圧電素子１０，２０，３０，４０，５０および
６０は、内燃機関の燃料噴射ノズル（殊にいわゆるコモ
ンレールインジェクタ）におけるアクチュエータであ
る。圧電素子がこのような目的に使用できるのは、公知
のように、また上記のようにこれらの圧電素子が、これ
らに加えられる電圧またはこれらにおいて発生する電圧
の関数として収縮または伸張する特性を有するからであ
る。６つの圧電素子１０，２０，３０，４０，５０およ
び６０を、ここで説明する実施例において使用する理由
は、燃焼機関内の６つのシリンダを独立して制御するた
めである。したがって任意の別の目的には、別の任意の
数の圧電素子が適合し得る。
【００２４】詳細に示していない領域Ｂは、制御ユニッ
トＤと、活動化集積回路Ｅとを含んでおり、この２つに
よって詳細領域Ａ内の素子も、システム特性を測定する
測定装置Ｆも共に制御される。活動化集積回路Ｅは、圧
電素子駆動回路の残りの部分のいたるところから電圧お
よび電流の種々の測定値を受け取る。本発明では制御ユ
ニットＤおよび活動化集積回路Ｅは、圧電素子に対する
活動化電圧と活動化タイミングを制御するようにプログ
ラムされている。また制御ユニットＤおよび／または活
動化集積回路Ｅは、この圧電素子駆動ユニットにいたる
ところの種々の電圧および電流を監視するようにもプロ
グラムされている。
【００２５】本発明では殊に圧電素子における電圧を時
間について監視し、これによって加えられる所望の電圧
が、充電または放電の切換がそれぞれ活動化集積回路Ｅ
によって活動化された時点からどのくらいの時間で圧電
素子の両端に発生したかを決定する。所望の電圧がメモ
リに記憶されたプリセットの最小時間よりも短時間で発
生した場合、圧電素子に対して負荷の低下が発生したこ
とを識別する信号が形成される。制御ユニットＤをプロ
グラムして、その後、エラーのある圧電素子をサイクル
に組み入れないようにことができる。さらに診断および
修復のための信号を供給することができ、また活動化集
積回路Ｅのエラーメモリにエントリを作成することがで
きる。
【００２６】以下ではまず詳細領域Ａの個別素子を説明
し、つぎに圧電素子１０，２０，３０，４０，５０およ
び６０の充電および放電のプロシージャを一般的に説明
する。最後にこれら２つのプロシージャが、制御ユニッ
トＤおよび活動化集積回路Ｅによって本発明にしたがっ
てどのように制御および監視されるかを詳しく説明す
る。
【００２７】詳細領域Ａ内の回路は６つの圧電素子１
０，２０，３０，４０，５０および６０を含んでいる。
【００２８】圧電素子１０，２０，３０，４０，５０お
よび６０は、第１グループＧ１と第２グループＧ２とに
分類され、各々は３つの圧電素子を含む（すなわち圧電
素子１０，２０および３０は第１グループＧ１に、圧電
素子４０，５０および６０は第２グループＧ２にそれぞ
れ所属する）。グループＧ１およびＧ２は、相互に並列
接続された回路部分の構成要素である。グループ選択ス
イッチ３１０，３２０を使用して、圧電素子１０，２０
および３０，ないしは４０，５０および６０からなるい
ずれのグループＧ１，Ｇ２が、共通の充電および放電装
置によってそれぞれ放電されるのかを決定することがで
きる（しかしながらこのグループ選択スイッチ３１０，
３２０は、以下に詳しく説明するように充電のプロシー
ジャには意味がない）。
【００２９】グループ選択スイッチ３１０，３２０は、
コイル２４０と、それぞれのグループＧ１およびＧ２
（それらのコイル側の端子）との間に配置されており、
かつトランジスタとして実現されている。ここでは側方
の駆動器３１１，３２１が実装されており、これらは活
動化集積回路Ｅから受け取った制御信号を、必要に応じ
てスイッチを開閉するのに有利な電圧に変換する。
【００３０】ダイオード３１５および３２５（グループ
選択ダイオードと称する）は、それぞれ、グループ選択
スイッチ３１０，３２０に並列に設けられている。グル
ープ選択スイッチ３１０，３２０がＭＯＳＦＥＴまたは
ＩＧＢＴとして実現されている場合、例えば、これらの
グループ選択ダイオード３１５および３２５は寄生ダイ
オードによってそれ自体で構成することが可能である。
ダイオード３１５，３２５は充電プロシージャ中、グル
ープ選択スイッチ３１０，３２０をバイパスする。した
がってグループ選択スイッチ３１０，３２０の機能は、
圧電素子１０，２０および３０ないしは４０，５０およ
び６０からなるグループＧ１，Ｇ２をそれぞれ、放電プ
ロシージャに対してだけ選択するのに限定される。
【００３１】各グループＧ１ないしはＧ２内で圧電素子
１０，２０および３０、ないしは４０，５０および６０
はそれぞれ、圧電分岐路１１０，１２０および１３０
（グループＧ１）ならびに圧電分岐路１４０，１５０お
よび１６０（グループＧ２）の構成要素として配置され
ており、ここでこれらの圧電分岐路は並列接続されてい
る。各圧電分岐路は、第１並列回路と第２並列回路とか
らなる直列回路を含んでおり、ここで第１並列回路は、
圧電素子１０，２０，３０，４０，５０ないしは６０
と、抵抗１３，２３，３３，４３，５３ないしは６３
（分岐路抵抗と称する）とを含み、第２並列回路は、ト
ランジスタ１１，２１，３１，４１，５１ないしは６１
として実現された選択スイッチ（分岐路選択スイッチと
称する）と、ダイオード１２，２２，３２，４２，５２
ないしは６２（分岐路ダイオードと称する）とからな
る。
【００３２】分岐路抵抗１３，２３，３３，４３，５３
ないしは６３はそれぞれ、対応する各圧電素子１０，２
０，３０，４０，５０ないしは６０を、充電プロシージ
ャの間および充電プロシージャの後、連続的にそれ自体
で放電させる。それはこれらの抵抗は、容量性の各圧電
素子１０，２０，３０，４０，５０ないしは６０の両方
の端子を相互に接続するからである。しかしながら分岐
路抵抗１３，２３，３３，４３，５３ないしは６３はそ
れぞれ十分に大きいため、このプロシージャは以下に説
明する制御された充電および放電に比して緩慢になる。
したがって任意の圧電素子１０，２０，３０，４０，５
０または６０の電荷が、充電プロシージャ後の関連する
時間内で変化していないと考えることは引き続き理にか
なった仮定である（それにもかかわらず分岐路抵抗１
３，２３，３３，４３，５３および６３を設けるのは、
このシステムの故障または別の例外的な状況の場合に圧
電素子１０，２０，３０，４０，５０および６０に残余
する電荷を回避するためである）。したがって分岐路抵
抗１３，２３，３３，４３，５３および６３は以下の説
明では無視することができる。
【００３３】個々の圧電分岐路１１０，１２０，１３
０，１４０，１５０ないしは１６０のそれぞれの分岐路
選択スイッチ／分岐路ダイオード対、すなわち圧電分岐
路１１０の選択スイッチ１１およびダイオード１２、圧
電分岐路１２０の選択スイッチ２１およびダイオード２
２などは、寄生ダイオードを有する電子スイッチ（すな
わちトランジスタ）、例えば（上記のようにグループ選
択スイッチ／ダイオード対３１０および３１５ないしは
３２０および３２５に対して）ＭＯＳＦＥＴまたはＩＧ
ＢＴを使用して実現可能である。
【００３４】分岐路選択スイッチ１１，２１，３１，４
１，５１ないしは６１はそれぞれ、圧電素子１０，２
０，３０，４０，５０または６０のうちのいずれがそれ
ぞれ、共通の充電および放電装置によって充電されるか
を決定するために使用することができる。すなわちいず
れの場合においても、充電される圧電素子１０，２０，
３０，４０，５０または６０はすべて、その分岐路選択
スイッチ１１，２１，３１，４１，５１または６１がそ
れぞれ、以下に説明する充電プロシージャ中に閉じられ
ている圧電素子である。ふつう任意の時間において分岐
路選択スイッチのうちの１つだけが閉じられる。
【００３５】分岐路ダイオード１２，２２，３２，４
２，５２および６２は、分岐路選択スイッチ１１，２
１，３１，４１，５１ないしは６１を放電プロシージャ
中にバイパスするために使用される。したがって考察し
ている充電プロシージャに対する例では、任意の圧電素
子を個別に選択することができ、これに対して放電プロ
シージャに対しては圧電素子１０，２０および３０ない
しは４０，５０および６０からなる第１グループＧ１ま
たは第２グループＧ２のいずれか、または両方を選択し
なければならない。
【００３６】圧電素子１０，２０，３０，４０，５０お
よび６０それ自体に戻ると、分岐路選択圧電端子１５，
２５，３５，４５，５５ないしは６５のそれぞれは、分
岐路選択スイッチ１１，２１，３１，４１，５１ないし
は６１を介して、または対応するダイオード１２，２
２，３２，４２，５２ないしは６２を介して、またどち
らの場合も付加的に抵抗３００を介して接地される。
【００３７】抵抗３００の目的は、圧電素子１０，２
０，３０，４０，５０および６０を充電および放電中
に、分岐路選択圧電端子１５，２５，３５，４５，５５
ないしは６５とグランドとの間をそれぞれ流れる電流を
測定することである。これらの電流が分かれば、圧電素
子１０，２０，３０，４０，５０および６０の制御され
た充電および放電が可能である。殊に充電スイッチ２２
０および放電スイッチ２３０を、これらの電流の大きさ
に依存して開閉することによって、以下に詳しく説明す
るように、充電電流および放電電流を所定の平均値に設
定し、および／または所定の最大値および／または最小
値を上回らないかまたは下回らないように維持すること
ができる。
【００３８】考察している実施例では、測定器それ自体
にもさらに、例えば５Ｖの直流を供給する電圧源６２１
と、２つの抵抗６２２および６２３として実現される分
圧器とが必要である。これは活動化集積回路Ｅ（これに
よって測定が実行される）を負の電圧から防ぐためであ
る。ここでこの負の電圧は、上記の電圧源と分圧器がな
ければ測定点６２０に発生しかつ活動化集積回路Ｅでは
処理することができない。すなわちこのような負の電圧
は、電圧源６２１と分圧器６２２および６２３とによっ
て供給される正の電圧設定を付加することによって正の
電圧に変更されるのである。
【００３９】各圧電素子１０，２０，３０，４０，５０
および６０の他方の端子、すなわちグループ選択圧電端
子１４，２４，３４，４４，５４ないしは６４は電圧源
の正の極に接続することができ、また択一的または付加
的にグランドに接続することができる。ここでこの電圧
源の正の極との接続は、グループ選択スイッチ３１０な
いしは３２０を介して、またはグループ選択ダイオード
３１５ないしは３１５を介して、ならびにコイル２４
０、および充電スイッチ２２０と充電ダイオード２２１
とからなる並列回路を介して行われ、またグランドとの
接続は、グループ選択スイッチ３１０ないしは３２０を
介して、またはダイオード３１５ないしは３２５を介し
て、ならびコイル２４０、および放電スイッチ２３０ま
たは放電ダイオード２３１からなる並列回路を介して行
われる。充電スイッチ２２０および放電スイッチ２３０
は、例えば側方の駆動器２２２ないしは２３２を介して
制御されるトランジスタとして実現される。
【００４０】電圧源は容量性の特性を有する素子を含ん
でおり、この素子は、考察している実施例では（バッフ
ァ）キャパシタ２１０である。キャパシタ２１０は、バ
ッテリ２００（例えば自動車バッテリ）およびその下流
の直流電圧コンバータ２０１によって充電される。直流
電圧コンバータ２０１はバッテリ電圧（例えば１２Ｖ）
を実質的に任意の別の直流電圧（例えば２５０Ｖ）に変
換し、キャパシタ２１０をその電圧に充電する。直流電
圧コンバータ２０１は、トランジスタスイッチ２０２と
抵抗２０３とによって制御され、ここでこの抵抗２０３
は、測定点６３０から取り出される電流の測定に使用さ
れる。
【００４１】相互チェックのためにさらなる電流測定を
測定点６５０において、活動化集積回路Ｅと、抵抗６５
１，６５２および６５３と、例えば５Ｖ直流電圧源６５
４とによって行うことができる。さらに測定点６４０に
おける電圧測定を、活動化集積回路Ｅと、分圧抵抗６４
１および６４２とによって行うことができる。
【００４２】最後に抵抗３３０（全放電抵抗と称する）
と、トランジスタ３３１として実現されたストップスイ
ッチ（ストップスイッチと称する）と、ダイオード３３
２（全放電ダイオードと称する）とが、圧電素子１０，
２０，３０，４０，５０および６０を放電するために使
用される（万一これらが以下に説明する「通常の」放電
動作によって放電されない場合）。ストップスイッチ３
３１は有利には「通常の」放電プロシージャ（放電スイ
ッチ２３０を介してサイクリックに放電される）の後、
閉じられる。ここでこのスイッチは圧電素子１０，２
０，３０，４０，５０および６０を、抵抗３３０と３０
０とを介して接地し、これによって圧電素子１０，２
０，３０，４０，５０および６０に残っているかもしれ
ないすべての残余電荷が除去される。全放電ダイオード
３３２は、負の電圧が圧電素子１０，２０，３０，４
０，５０および６０で発生することを防ぐ。これらの圧
電素子は状況によってはこの負の電圧によって破損され
てしまうおそれがある。
【００４３】すべての圧電素子１０，２０，３０，４
０，５０および６０またはこれらのうちに任意の１つの
圧電素子の充電および放電は、単一の充放電装置（全グ
ループとその圧電素子に共通である）によって行われ
る。考察している実施例ではこの共通の充放電装置は、
バッテリ２００と、直流電圧コンバータ２０１と、キャ
パシタ２１０と、充電スイッチ２２０と、放電スイッチ
２３０と、充電ダイオード２２１と、放電ダイオード２
３１と、コイル２４０とを含んでいる。
【００４４】各圧電素子の充放電は同じように行われ
る。これを以下に説明するが第１圧電素子１０だけにつ
いて述べる。
【００４５】充電および放電プロシージャの間に発生す
る状態を、図４Ａ〜図４Ｄを参照して説明する。このう
ち図４Ａおよび図４Ｂは圧電素子１０の充電を、または
図４Ｃおよび図４Ｄは圧電素子１０の放電を示してい
る。
【００４６】充電または放電すべき１つまたは複数の圧
電素子１０，２０，３０，４０，５０または６０の選択
と、以下に説明する充電プロシージャと、放電プロシー
ジャとは、活動化集積回路Ｅおよび制御ユニットＤによ
って駆動される。ここでこれは上記の１つまたは複数の
スイッチ１１，２１，３１，４１，５１，６１；３１
０，３２０；２２０，２３０および３３１を開閉するこ
とにより行われる。詳細領域Ａ内の素子と、活動化集積
回路Ｅおよび制御ユニットＤとの間の相互作用を以下に
詳しく説明する。
【００４７】充電プロシージャについては、まず充電す
べき任意の圧電素子１０，２０，３０，４０，５０また
は６０を選択しなければならない。第１圧電素子１０を
排他的に充電するためには第１分岐１１０の分岐選択ス
イッチ１１が閉じられ、これに対して別の分岐選択スイ
ッチ２１，３１，４１，５１および６１は開いたままで
ある。任意の別の圧電素子２０，３０，４０，５０，６
０を排他的に充電するため、またはこれらのうちのいく
つかを同時に充電するためには、相応する分岐選択スイ
ッチ２１，３１，４１，５１および／または６１を閉じ
ることによってこれらの圧電素子を選択する。
【００４８】つぎに充電プロシージャそれ自体が行われ
る：考察している実施例では一般的に、充電プロシージ
ャには正の電位差が、キャパシタ２１０と、第１圧電素
子１０のグループ選択圧電端子１４との間に必要であ
る。しかしながら充電スイッチ２２０および放電スイッ
チ２３０が開いているかぎり、圧電素子１０の充電も放
電も発生しない。この状態では図３に示した回路は定常
状態にあり、すなわち圧電素子１０はその荷電状態を実
質的に変化がないように維持し、電流は流れない。
【００４９】第１圧電素子１０を充電するためには充電
スイッチ２２０が閉じられる。理論的には第１圧電素子
１０をこれだけで充電することができる。しかしながら
これによって大電流が発生してしまい、この大電流によ
って関連する素子が破壊されてしまうおそれがある。こ
のため、発生する電流は測定点６２０において測定さ
れ、検出した電流が所定の限界を上回ると直ちにスイッ
チ２２０が再度開かれる。これにより任意の所望の電荷
を第１圧電素子１０に得るために、充電スイッチ２２０
は繰り返して開閉される。これに対して放電スイッチ２
３０は開いたままである。
【００５０】さらに詳しくいうと、充電スイッチ２２０
が閉じられている場合、図４Ａに示した状態が発生す
る。すなわち圧電素子１０、キャパシタ２１０およびコ
イル２４０からなる直列回路を含む閉回路が形成され、
この閉回路に電流ｉＬＥ(ｔ)が、図４Ａで矢印によって
示したように流れる。このように電流が流れる結果とし
て両方の正の電荷が、第１圧電素子１０のグループ選択
圧電端子１４に供給され、エネルギーがコイル２４０に
蓄積される。
【００５１】充電スイッチ２２０が閉じられた後、これ
が短時間（例えば数μｓ）、開かれる場合、図４Ｂに示
した状態が発生する。すなわち圧電素子１０と、充電ダ
イオード２２１と、コイル２４０とからなる直列回路を
含む閉回路が形成され、この閉回路に電流ｉＬＡ(ｔ)が
図４Ｂで矢印によって示したように流れる。このように
電流が流れる結果として、コイル２４０に蓄積されたエ
ネルギーが圧電素子１０に流れ込む。圧電素子１０に供
給されるエネルギーに応じて、電圧が後者において発生
し、その外形寸法が増大する。エネルギーの伝送がコイ
ル２４０から圧電素子１０に行われると、図３に示しか
つすでに述べたように回路の定常状態が再び得られる。
【００５２】上記の時点、またはより早い時点、または
より遅い時点（充電動作の所望の時間プロフィールに依
存する）に、充電スイッチ２２０が再度閉じられ、再度
開かれて上記のプロセスが繰り返される。充電スイッチ
２２０を再閉成および再開成する結果、圧電素子１０に
蓄積されるエネルギーが増大し（圧電素子１０にすでに
蓄積されているエネルギーと、新たに供給されるエネル
ギーとが互いに加算される）、圧電素子１０に発生する
電圧と、その外形寸法がこれに応じて増大する。
【００５３】充電スイッチ２２０の上記の開閉が何度か
繰り返されると、圧電素子１０に発生する電圧が段階的
に増大し、圧電素子１０の段階的に伸張する。
【００５４】充電スイッチ２２０が所定の回数だけ開閉
されると、および／または圧電素子１０が所望の充電状
態に達すると、圧電素子の充電は、充電スイッチ２２０
を開いたままにすることによって終了される。
【００５５】放電プロシージャについては、考慮してい
る例では圧電素子１０，２０，３０，４０，５０または
６０を、グループ（Ｇ１および／またはＧ２）単位で以
下のように放電する：まず、放電すべき圧電素子の所属
する１つまたは複数のグループＧ１および／またはＧ２
のグループ選択スイッチ３１０および／または３２０が
閉じられる（分岐選択スイッチ１１，２１，３１，４
１，５１，６１は、放電プロシージャに対して圧電素子
１０，２０，３０，４０，５０，６０の選択に影響しな
い。それはこの場合に分岐選択スイッチは分岐ダイオー
ド１２，２２，３２，４２，５２および６２によってバ
イパスされるからである）。したがって圧電素子１０を
第グループＧ１の一部として放電するために第１グルー
プ選択スイッチ３１０が閉じられる。
【００５６】放電スイッチ２３０が閉じられると、図４
Ｃに示した状態が発生する。すなわち圧電素子１０およ
びコイル２４０からなる直列回路を含む閉回路が形成さ
れ、この閉回路に電流ｉＥＥ(ｔ)が、図４ｃで矢印によ
り示したように流れる。このように電流が流れる結果、
圧電素子に蓄積されたエネルギー（その一部）がコイル
２４０に伝送される。圧電素子１０からコイル２４０へ
のエネルギー伝送に応じて、圧電素子１０に発生する電
圧と、その外形寸法とが減少する。
【００５７】放電スイッチ２３０が閉じられた後、これ
が短時間（例えば数μｓ）開かれると、図４Ｄに示した
状態が発生する。すなわち圧電素子１０、キャパシタ２
１０、放電ダイオード２３１およびコイル２４０からな
る直列回路を含む閉回路が形成され、この閉回路に電流
ｉＥＡ(ｔ)が図４Ｄで矢印によって示したように流れ
る。このように電流が流れる結果、コイル２４０に蓄積
されたエネルギーはキャパシタ２１０に再度供給され
る。エネルギーの伝送がコイル２４０からキャパシタ２
１０に行われると、図３に示しかつすでに説明したよう
にこの回路の定常状態が再び得られる。
【００５８】この時点、またはより早い時点、またはよ
り遅い時点（充電動作の所望の時間プロフィールに依存
する）に放電スイッチ２３０が再度閉じられ、再度開か
れて上記のプロセスが繰り返される。放電スイッチ２３
０を再閉成および再開成する結果、圧電素子１０に蓄積
されるエネルギーがさらに減少し、同様に圧電素子１０
に発生する電圧と、その外形寸法とがこれに応じて減少
する。
【００５９】放電スイッチ２３０の上記の開閉が何度か
繰り返されると、圧電素子１０に発生する電圧が段階的
に減少し、圧電素子１０が段階的に収縮する。
【００６０】放電スイッチ２３０が所定の回数だけ開閉
されると、および／またはこの圧電素子が所望の放電状
態に達すると、圧電素子の放電は、放電スイッチ２３０
を開いたままにすることによって終了される。
【００６１】活動化集積回路Ｅおよび制御ユニットＤ
と、活動化集積回路Ｅと詳細領域Ａ内の素子との間の相
互作用は、活動化集積回路Ｅから詳細領域Ａ内の素子へ
送信される制御信号によって実行され、これは分岐選択
制御線路４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，４
６０，グループ選択制御線路５１０，５２０，ストップ
スイッチ制御線路５３０、充電スイッチ制御線路５４
０，放電スイッチ制御線路５５０，および制御線路５６
０を介して行われる。その一方、詳細領域Ａの測定点６
００，６１０，６２０，６３０，６４０，６５０で得た
センサ信号があり、これらは活動化集積回路Ｅにセンサ
線路７００，７１０，７２０，７３０，７４０，７５０
を介して伝送される。
【００６２】これらの制御線路は、トランジスタのベー
スに電圧を加えるためないしは加えないために使用さ
れ、これによって圧電素子１０，２０，３０，４０，５
０または６０が選択されて、単一またはいくつかの圧電
素子１０，２０，３０，４０，５０，６０の充電または
放電プロシージャが実行される。ここでこれは相応する
スイッチを上記のように開閉することによって行われ
る。これらのセンサ信号は殊に、圧電素子１０，２０お
よび３０ないしは４０，５０および６０の結果的に得ら
れる電圧を測定点６００ないしは６１０からそれぞれ決
定するため、ならびに充電および放電電流を測定点６２
０から決定するために使用される。制御ユニットＤおよ
び活動化集積回路Ｅは、これらの２つの種類の信号を結
合するために使用され、これにより、以下で図３および
５を参照して詳しく説明するように両者の相互作用が行
われる。
【００６３】図３に示したように、制御ユニットＤと活
動化集積回路Ｅとはパラレルバス８４０により、また付
加的にシリアルバス８５０により相互に接続されてい
る。パラレルバス８４０は殊に制御信号を制御ユニット
Ｄから活動化集積回路Ｅに高速に伝送するために使用さ
れ、これに対してシリアルバス８５０は比較的遅いデー
タ伝送に使用される。
【００６４】図５にはいくつかのコンポーネントが示さ
れており、これらは活動化集積回路Ｅを構成している。
これらは論理回路８００，ＲＡＭメモリ８１０，デジタ
ルアナログ変換器システム８２０、および比較器システ
ム８３０である。さらに示されているのは、高速のパラ
レルバス８４０（制御信号のために使用される）が活動
化集積回路Ｅの論理回路８００に接続されており、これ
に対して比較的遅いシリアルバス８５０がＲＡＭメモリ
８１０に接続されていることである。論理回路８００
は、ＲＡＭメモリ８１０と、比較器システム８３０と、
信号線路４１０，４２０，４３０，４４０，４５０およ
び４６０；５１０および５２０；５３０；５４０，５５
０および５６０とに接続されている。ＲＡＭメモリ８１
０は、論理回路８００にも、デジタルアナログ変換器シ
ステム８２０にも接続されている。デジタルアナログ変
換器システム８２０はさらに比較器システム８３０に接
続されている。比較器システム８３０は、さらにセンサ
線路７００および７１０；７２０；７３０，７４０およ
び７５０に、また（すでに述べたように）論理回路８０
０に接続されている。
【００６５】上に挙げたコンポーネントは充電プロシー
ジャにおいて例えば以下のように使用することができ
る：制御ユニットＤによって圧電素子１０，２０，３
０，４０，５０または６０が決定され、これが所定の目
標電圧にまで充電される。このためにまず目標電圧の値
が（デジタルの数によって表される）がＲＡＭメモリ８
１０に比較的遅いシリアルバス８５０を介して伝送され
る。この目標電圧は例えば主噴射に使用されるＵｏｐｔ
に対する値とすることができる。この後または同時に、
選択すべき圧電素子１０，２０，３０，４０，５０また
は６０に相応する符号と、ＲＡＭメモリ８１０内の所望
電圧のアドレスとが、論理回路８００にパラレルバス８
４０を介して伝送される。この後、ストローブ信号が論
理回路８００にパラレルバス８４０を介して送信され、
これによって充電プロシージャに対するスタート信号が
得られる。
【００６６】このスタート信号によって、まず論理回路
８００は、目標電圧のデジタル値をＲＡＭメモリ８１０
から取り出し、それをデジタルアナログ変換器システム
８２０に供給する。ここで変換器８２０の１アナログ出
力側に所望の電圧が発生する。さらに（図示しない）こ
のアナログ出力側は比較器システム８３０に接続されて
いる。これに加えて論理回路８００は、（第１グループ
Ｇ１の圧電素子１０，２０または３０のうちの任意の圧
電素子に対する）測定点６００か、または（第２グルー
プＧ２の圧電素子４０，５０または６０のうちの任意の
圧電素子に対する）測定点６１０のいずれか一方を比較
器システム８３０に対して選択する。この結果、選択し
た圧電素子１０，２０，３０，４０，５０または６０に
おける目標電圧と、目下の電圧とが比較しシステム８３
０によって比較される。この比較の結果、すなわち目標
電圧と目下の電圧との差分は、論理回路８００に伝送さ
れる。ここで目標電圧と目下の電圧とが相互に等しくな
ると、直ちに論理回路８００によってこのプロシージャ
を停止することができる。
【００６７】つぎに論理回路８００は、制御信号を、選
択される任意の圧電素子１０，２０，３０，４０，５０
または６０に対応する分岐選択スイッチ１１，２１，３
１，４１，５１または６１に供給する。これによってこ
のスイッチが閉じる（ここで説明する実施例では、すべ
ての分岐選択スイッチ１１，２１，３１，４１，５１お
よび６１は、充電プロシージャがオンにセットされる
前、開いている状態にあるとする）。つぎに論理回路８
００は制御信号を充電スイッチ２２０に供給し、これに
よってこのスイッチが閉じる。さらに論理回路８００
は、測定点６２０に発生する任意の電流の測定を開始
（または継続）する。ここでこの測定電流と、所定の任
意の最大値とが比較器システム８３０によって比較され
る。検出した電流が所定の最大値に達すると直ちに、論
理回路８００は充電スイッチ２２０を再度開く。
【００６８】再度、測定点６２０に残る電流が、検出さ
れて所定の任意の最小値と比較される。この所定の最小
値に達すると直ちに、論理回路８００は充電スイッチ２
２０を再度閉じ、プロシージャが再スタートされる。
【００６９】充電スイッチ２２０の開閉は、測定点６０
０または６１０で検出される電圧が目標電圧を下回って
いる限り繰り返される。この目標電圧に達すると直ち
に、論理回路はこのプロシージャの継続を停止する。
【００７０】放電プロシージャも相応に行われる。すな
わち圧電素子１０，２０，３０，４０，５０または６０
の選択が、グループ選択スイッチ３１０ないしは３２０
によって行われ、放電スイッチ２３０が充電スイッチ２
２０に代って開閉され、所定の最小目標電圧が達成され
る。
【００７１】充電および放電動作のタイミングおよび圧
電素子１０，２０，３０，４０，５０または６０におけ
る電圧レベルのホールド、例えば主噴射の時間は、例え
ば図３に示したように弁のストロークに従わせることが
できる。
【００７２】充電または放電プロシージャの実行の仕方
についての上の説明は、単なる例であると理解された
い。したがって上記の回路または別の回路を利用する別
の任意のプロシージャが所望の任意の目的に適合するこ
とができ、相応する任意のプロシージャを上に説明した
例の代わりに使用することができる。
【００７３】圧電素子を活動化するための目標電圧は、
ＲＡＭメモリ８１０に記憶されている。ＲＡＭメモリ８
１０に記憶されている値は、計量ユニットの時間計算
と、例えばＵｏｐｔに対する初期値とを含み、ここでＵ
ｏｐｔは、上の説明したように充電および放電プロシー
ジャにおける目標電圧として使用される。
【００７４】Ｕｏｐｔ値は、例えば燃料圧力のような燃
料噴射システムの動作特性の関数として変化することが
可能である。これは本明細書と同じ日に提出された"Met
hodand Apparatus for Charging a Piezoelectric Elem
ent"（代理人名簿番号１０７４４／１１）なる名称の同
時係属出願に十分に記載されている。したがってＲＡＭ
メモリ８１０に記憶されている値には、設定された初期
のＵｏｐｔ電圧に加算される、ないしはこれから減算さ
れるデルタ値が、測定した燃料圧力の関数として含まれ
ている。これは本明細書と同じ日に提出された"Method
and Apparatus for Charging a Piezoelectric Elemen
t"（代理人名簿番号１０７４４／１１）なる名称の同時
係属出願に記載されている。記憶されたこれらの目標電
圧はまた変更および連続的に最適化することができ、こ
れはこの明細書と同じ日に提出された"Online Optimiza
tion of Injection Systems Having Piezoelectric Ele
ment"（代理人名簿番号１０７４４／１１）なる名称の
同時係属出願に記載されているように行うことができ
る。
【００７５】圧電素子を駆動する一方で負荷減少を検出
する本発明は、上記の実施形態を使用してたやすく実現
することができる。上記のように圧電素子の通常の容量
性負荷によって、この圧電素子の両端の電圧は瞬時に変
化することができない。本発明はこの特性の利点を利用
して負荷の減少を検出し、ここでこれは目標電圧に達す
る時間を監視することによって行われる。
【００７６】充電の試行の前または試行中に圧電素子の
負荷の低下が発生すると、電流の流れが中断される。し
たがって充電スイッチが閉じられている場合、仮想的に
はインダクタンス２４０の両端における電圧降下はな
く、バッファ回路から供給される全電圧は、測定点６０
０または６１０（どの圧電素子グループ、Ｇ１またはＧ
２のどちらが目下、充電のサイクルにあるかに依存す
る）に相応する分圧器の両端で降下する。このようにし
て目標電圧が満され、圧電素子のすべての電気負荷が関
与する場合よりも短時間で目標電圧を上回る。
【００７７】放電の試行の前または試行中に負荷の低下
が発生する場合、欠陥のある圧電素子から電流は流れ
ず、また放電スイッチが閉じられている場合、測定点６
００または６１０に相応する分圧器の両端における電圧
はない。したがって負荷の低下が放電サイクル中に発生
する場合、放電フェーズに対する目標電圧は短時間で満
たされ、またはこれを上回り、測定点６００および６１
０における電圧は０になる。
【００７８】負荷の低下が充電または放電動作中、例え
ば最小の時間閾値が満たされた後に発生する場合、この
負荷の低下はこの充電または放電動作中に検出されず、
負荷のこの低下はつぎの充電または放電の試行中に検出
される。
【００７９】充電または放電フェーズは、充電スイッチ
２２０または放電スイッチ２３０のどちらか一方がそれ
ぞれ閉じられた場合に開始される。論理回路８００によ
って、電圧の監視点６００または６１０が（第１グルー
プＧ１の圧電素子が充電されるのか、または第２グルー
プＧ２の圧電素子が充電されるのかに依存して）選択さ
れ、これが比較器システム８３０によって目標電圧と比
較される。計量ユニットのクロックを利用して論理回路
８００は、充電スイッチ２２０または放電スイッチ２３
０が閉じられて圧電素子の相応する充電または放電フェ
ーズが開始された時間を記憶する。監視点６００および
６１０は、充電または放電フェーズが開始された時の、
相応する圧電素子グループの両端にある電圧を（分圧器
を介して）示す。目標電圧と（測定点６００または６１
０で測定される）目下の電圧との間の差分は比較器シス
テム８３０によって論理回路８００に伝送される。目下
の電圧が目標電圧に達した場合、論理回路８００は、こ
のプロシージャを停止することができ、目下の充電また
は放電フェーズが開始された時間から目標電圧に達する
までの時間間隔を計算する。
【００８０】論理回路８００はつぎに、目下の充電また
は放電時間間隔と、あらかじめ定めた最小時間間隔とを
比較することができる。目下の時間間隔が、あらかじめ
定めた最小時間間隔よりも短い場合、負荷減少が圧電素
子において発生しており、エラー信号が形成される。こ
のエラー信号は、活動化集積回路Ｅのエラーメモリにエ
ントリを作成するために使用することができ、これによ
って欠陥のある圧電素子が識別される。さらに制御ユニ
ットＤおよび活動化集積回路Ｅをプログラムして、この
欠陥のある圧電素子に対して充電および放電フェーズの
起動を止めるようにすることができる。これはエラー信
号の発生に基づいて行われる。
【００８１】少なくとも部分的に充電されている圧電素
子に負荷減少が発生した場合、この圧電素子を放電スイ
ッチ２３０を介して放電することはできない。それは制
御ユニットが放電サイクルを中止しているか、または圧
電素子駆動回路に問題があるかのいずれかだからであ
る。このような場合、この圧電素子を、相応する分岐抵
抗１３，２３，３３，４３，５３または６３を介して放
電することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧電素子をアクチュエータとして使用する燃料
噴射システムの概略図である。
【図２】例示的な制御弁ストロークの概略プロフィール
を示す図である。
【図３】本発明を実現可能な装置の実施例のブロック回
路図である。
【図４Ａ】図３の回路の第１充電フェーズ中（充電スイ
ッチ２２０が閉じられている）に発生する状態を説明す
る図である。
【図４Ｂ】図３の回路の第２充電フェーズ中（充電スイ
ッチ２２０は再度開かれている）に発生する状態を説明
する図である。
【図４Ｃ】図３の回路の第１放電フェーズ中（放電スイ
ッチ２３０は閉じられている）に発生する状態を説明す
る図である。
【図４Ｄ】図３の回路の第２放電フェーズ中（放電スイ
ッチ２３０は再度開かれている）に発生する状態を説明
する図である。
【図５】同様に図３に示されている活動化集積回路Ｅの
コンポーネントのブロック回路図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 41/09 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｕ (72)発明者 ウド シュルツ ドイツ連邦共和国 ファイヒンゲン／エン ツ コルンブルーメンヴェーク 34 Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB01 AC09 AD12 BA28 BA31 CC06U CD26 CE27 CE29 DA01 DA04 DC26 3G301 HA02 JB02 LB11 LC05 NA07 NA08 NC01 PG00A

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧電素子（１０，２０，３０，４０，５
    ０または６０）が目標電圧にあらかじめ定めた最小時間
    間隔よりも短時間で達した場合、論理回路（８００）に
    よってエラー信号が形成されることを特徴とする、 圧電素子（１０，２０，３０，４０，５０または６０）
    を駆動する際の負荷減少を検出する装置。
  2. 【請求項２】 前記論理回路（８００）によって、１つ
    または複数のスイッチが制御されて圧電素子（１０，２
    ０，３０，４０，５０または６０）の両端の充電または
    放電回路が給電され、これによって当該圧電素子が目標
    電圧に到達させられる請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 電圧比較器によって、圧電素子（１０，
    ２０，３０，４０，５０または６０）の両端からの電圧
    測定値が受信されかつ圧電素子（１０，２０，３０，４
    ０，５０または６０）の両端における電圧測定値と、前
    記目標電圧との差分を表す差分信号が前記論理回路に供
    給される請求項１または２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 クロック回路によってタイミング信号が
    前記論理回路に供給され、 前記タイミング信号は論理回路によって使用され、これ
    によって圧電素子（１０，２０，３０，４０，５０また
    は６０）が目標電圧に達する時間区間が測定され、かつ
    当該測定した時間区間と、前記のあらかじめ定めた最小
    時間間隔とが比較される請求項１から３までのいずれか
    １項に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記差分信号は、圧電素子の両端におけ
    る電圧測定値が、目標電圧よりも高いか否かを示す請求
    項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記電圧比較器は、目下の電圧測定値を
    分圧器回路における測定点から受け取る請求項１から５
    までのいずれか１項に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記圧電素子（１０，２０，３０，４
    ０，５０または６０）は燃料噴射システムにおけるアク
    チュエータである請求項１から６までのいずれか１項に
    記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記エラー信号は、エラーメモリの１エ
    ントリとして記録される請求項１から７までのいずれか
    １項に記載の装置。
  9. 【請求項９】 圧電素子（１０，２０，３０，４０，５
    ０または６０）を駆動する際の負荷減少を検出する方法
    であって、 前記駆動は、圧電素子（１０，２０，３０，４０，５０
    または６０）に回路を適用して、該圧電素子を目標電圧
    に充電または放電することによって行われる形式の、圧
    電素子を駆動する際の負荷減少を検出する方法におい
    て、 圧電素子（１０，２０，３０，４０，５０または６０）
    が目標電圧に達するのに要する時間を監視し、 圧電素子（１０，２０，３０，４０，５０または６０）
    が目標電圧に、あらかじめ定めた最小時間間隔よりも短
    時間で到達した場合にエラー信号を形成する圧電素子を
    駆動する際の負荷減少を検出する方法。
  10. 【請求項１０】 前記圧電素子（１０，２０，３０，４
    ０，５０または６０）は燃料噴射システムにおけるアク
    チュエータである請求項９に記載の方法。
JP2001103840A 2000-04-01 2001-04-02 圧電素子を駆動する際の負荷減少を検出する装置および圧電素子を駆動する際の負荷減少を検出する方法 Pending JP2002021676A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP00106964.0 2000-04-01
EP00106964A EP1138905B1 (en) 2000-04-01 2000-04-01 Apparatus and method for detecting a load decrease when driving piezoelectric elements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002021676A true JP2002021676A (ja) 2002-01-23

Family

ID=8168314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001103840A Pending JP2002021676A (ja) 2000-04-01 2001-04-02 圧電素子を駆動する際の負荷減少を検出する装置および圧電素子を駆動する際の負荷減少を検出する方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6573637B2 (ja)
EP (1) EP1138905B1 (ja)
JP (1) JP2002021676A (ja)
DE (1) DE60011993T2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002185056A (ja) * 2000-12-18 2002-06-28 Denso Corp ピエゾアクチュエータの異常検出装置
JP2009270569A (ja) * 2008-04-30 2009-11-19 Delphi Technologies Inc 噴射器構成における故障検出
JP2011521171A (ja) * 2008-05-26 2011-07-21 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 負荷脱落を診断するための方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10033196A1 (de) * 2000-07-07 2002-01-17 Bosch Gmbh Robert Verfahren bzw. Vorrichtungzur Erkennung eines Fehlerstromes an einem piezoelektrischen Aktor eines Einspritzventils oder an dessen Hochspannung führende Zuleitung
DE10149671A1 (de) * 2001-10-09 2003-04-24 Eppendorf Ag Verfahren zum Steuern eines Piezoantriebes und Piezoantrieb zur Durchführung des Verfahrens
JP3765282B2 (ja) * 2002-04-01 2006-04-12 株式会社デンソー ピエゾアクチュエータ駆動回路および燃料噴射装置
DE10236819A1 (de) 2002-08-10 2004-02-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren, Computerprogramm, sowie Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben eines Aktors mit einem kapazitiven Element, sowie Brennkraftmaschine
DE102004007798A1 (de) * 2004-02-18 2005-09-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Ladeflanken eines piezoelektrischen Aktors
US7837675B2 (en) * 2004-07-22 2010-11-23 Shaser, Inc. Method and device for skin treatment with replaceable photosensitive window
ES2293438T3 (es) * 2005-07-22 2008-03-16 Delphi Technologies, Inc. Procedimiento y dispositivo para controlar y analizar el funcionamiento de un actuador piezoelectrico.
DE102008001571A1 (de) * 2008-05-06 2009-11-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Piezoaktors
DE102008002131A1 (de) 2008-05-30 2009-12-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Erkennen einer Unterbrechung in mindestens einer elektrischen Leitung
DE102008002485B4 (de) 2008-06-17 2018-08-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Überprüfen einer widerstandsabhängigen Funktion eines Piezostellers
CA2860585C (en) * 2012-01-20 2019-02-26 Rosemount Inc. Field device with self-testing of a piezoelectric transducer
CN113586303B (zh) * 2021-08-23 2022-07-19 一汽解放汽车有限公司 一种喷油时刻确定***及车辆

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999007026A1 (de) * 1997-08-02 1999-02-11 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zum laden und entladen eines piezoelektrischen elements

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0371469B1 (en) 1988-11-30 1995-02-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Apparatus for driving piezoelectric element for closing and opening valve member
JP2536114B2 (ja) 1989-01-18 1996-09-18 トヨタ自動車株式会社 圧電素子の駆動装置
JPH04286657A (ja) * 1991-03-18 1992-10-12 Fujitsu Ltd 圧電素子の異常検出回路
JP2773585B2 (ja) * 1992-11-11 1998-07-09 トヨタ自動車株式会社 圧電素子駆動回路
DE19729844A1 (de) 1997-07-11 1999-01-14 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzvorrichtung
DE19742073A1 (de) 1997-09-24 1999-03-25 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen
DE19810525C2 (de) * 1998-03-11 2000-07-27 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern kapazitiver Stellglieder
KR100638939B1 (ko) * 1998-06-25 2006-10-25 지멘스 악티엔게젤샤프트 용량성 액추에이터를 제어하기 위한 방법 및 상기 제어 방법 실행 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999007026A1 (de) * 1997-08-02 1999-02-11 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zum laden und entladen eines piezoelektrischen elements

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002185056A (ja) * 2000-12-18 2002-06-28 Denso Corp ピエゾアクチュエータの異常検出装置
JP4547796B2 (ja) * 2000-12-18 2010-09-22 株式会社デンソー ピエゾアクチュエータの異常検出装置
JP2009270569A (ja) * 2008-04-30 2009-11-19 Delphi Technologies Inc 噴射器構成における故障検出
US7966871B2 (en) 2008-04-30 2011-06-28 Delphi Technologies Holding S.Arl Detection of faults in an injector arrangement
JP2011137473A (ja) * 2008-04-30 2011-07-14 Delphi Technologies Holding Sarl 噴射器構成における故障検出
JP2011521171A (ja) * 2008-05-26 2011-07-21 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 負荷脱落を診断するための方法

Also Published As

Publication number Publication date
US6573637B2 (en) 2003-06-03
US20020030418A1 (en) 2002-03-14
DE60011993D1 (de) 2004-08-12
EP1138905A1 (en) 2001-10-04
DE60011993T2 (de) 2004-12-09
EP1138905B1 (en) 2004-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4625196B2 (ja) 燃料噴射装置および該燃料噴射装置の作動方法
JP4669147B2 (ja) 燃料噴射装置および燃料噴射装置の操作方法
US6564771B2 (en) Fuel injection system for an internal combustion engine
JP2002021676A (ja) 圧電素子を駆動する際の負荷減少を検出する装置および圧電素子を駆動する際の負荷減少を検出する方法
EP1139442B1 (en) Apparatus and method for detecting a short circuit to the battery voltage when driving piezoelectric elements
US6680620B2 (en) Method for timed measurements of the voltage across a device in the charging circuit of a piezoelectric element
EP1138909B1 (en) Method and apparatus for controlling a fuel injection process
JP2001349238A (ja) 圧電素子を有する燃料噴射システムおよび圧電素子を有する燃料噴射システムを操作する方法
JP4723108B2 (ja) 圧電素子を充電するための装置および圧電素子を充電するための方法
JP4950385B2 (ja) 圧電素子を充電するための装置および圧電素子を充電する方法
JP2002034271A (ja) システムパラメータを制御するための方法及び装置
JP2001349237A (ja) 圧電素子を有する燃料噴射系及び圧電素子を有する燃料噴射系の作動方法
EP1139444B1 (en) Fuel injection system
JP2001349259A (ja) 圧電素子の充電装置及び圧電素子の充電方法
EP1138935B1 (en) Determination of the piezoelectric element temperature and its utilization for correcting the drive voltage
EP1138906A1 (en) Optimization of injection systems having piezoelectric elements by compensating for temperature dependence
JP4824187B2 (ja) 圧電素子の充電のための装置及び方法
JP2001349236A (ja) とりわけ燃料噴射におけるシステムパラメータを制御する方法およびとりわけ燃料噴射におけるシステムパラメータを制御する装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080401

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100416

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100422

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20100716

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20100722

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20100823

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20100826

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20101126