Aus der DE 100 33 343 AI ist eine Kraftstoffeinspritz- anlage für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor bekannt, die eine Einspritzregelung zur Ü- berwachung und/oder zum Lösen eines Konfliktes beim An- steuern der Aktorelemente, insbesondere ein Konfliktma- nagement sich überlagernder Einspritzverläufe von Pie- zoaktoren aufweist.

Bei Piezo-Common-Rail-Aktoren kann nur gleichzeitig ei- ne Ansteuerflanke ausgeführt werden. Aus verbrennungs- technischen Gründen ist es aber erforderlich, Ansteue- rungen komplementärer Bänke so zu applizieren, daß sich Einspritzungen überlagern. Dies ist dann mit der aus der DE 100 33 343 AI bekannten Schaltungseinrichtung zur Verschaltung piezoelektrischer Elemente möglich, wenn die Lade-/Entladeflanken der piezoelektrischen E- lemente keine Überlappung aufweisen. Bei überlappenden Flanken ist bei der aus der DE 100 33 343 AI hervorge- henden Kraftstoffeinspritzanlage vorgesehen, daß die Ansteuerung mit niedriger Priorität (im folgenden nie- derpriore Ansteuerung genannt) verschoben oder verkürzt wird.

Gemäß der DE 100 33 343 A1 erfolgt jedoch nur eine Re- aktion bei niederprioren Einspritzungen, nämlich eine Verkürzung der niederprioren Einspritzung derart, daß nicht ein Aktor geladen ist, während ein anderer gela- den oder entladen werden soll, oder ein Verschieben der niederprioren Einspritzung derart, daß sich Flanken von Einspritzungen unterschiedlicher Aktoren nicht überlap- pen, oder ein Verzögern der niederprioren Einspritzung derart, daß sich Flanken unterschiedlicher Einspritzung nicht überlappen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritz- anlage für einen Verbrennungsmotor und ein Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffeinspritzanlage so weiter- zubilden, daß beliebige Kollisionen, insbesondere auch Kollisionen von Einspritzungen der gleichen Priorität verhindert werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoffeinspritzanlage für einen Verbrennungsmotor der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Einspritzregelung die Akto- relemente in Abhängigkeit von Lade-und/oder Entlade- flanken der Einspritzelemente bei Einspritzungen früher und/oder später oder nicht ansteuert.

Die Aufgabe wird ferner durch eine Kraftstoffeinspritz- anlage für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor, mit mindestens zwei Zylindern, wobei die Kraftstoffeinspritzanlage zumindest zwei piezoelektri- sche Elemente aufweist und jedem Zylinder zumindest je ein piezoelektrisches Elelment zur Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder durch Laden oder Entladen des piezoelektrischen Elements zugeordnet ist, wobei den piezoelektrischen Elementen eine einzige Versor- gungseinheit zum Laden oder Entladen des piezoelektri- schen Elementes zugeordnet ist, wobei die Kraftstoff- einspritzanlage ferner eine Einspritzregelung zur Über- wachung einer möglichen Überschneidung eines Zeitinter- valls, indem ein piezoelektrisches Element ge-oder entladen werden soll, mit einem Zeitintervall, in dem das andere piezoelektrische Element ge-oder entladen werden soll, aufweist, und wobei zumindest zwei Ein- spritzungen unterschiedliche Prioritäten derart zuge- ordnet sind, daß eine Einspritzung eine höhere Priori- tät (hochpriore Einspritzung) als wenigstens einer Ein- spritzung (niederpriore Einspritzung) zugeordnet ist, dadurch gelöst, daß die Einspritzregelung die wenigs- tens eine Einspritzung mit der geringeren Priorität und/oder die wenigstens eine Einspritzung mit der höhe- ren Priorität abhängig von Lade-und/oder Endladeflan- ken der Einspritzelemente bei Einspritzungen nach früh und/oder nach spät verschiebt und/oder löscht.

Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 5 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verschiebung abhängig von der Priorität der Einspritzung erfolgt.

Die Verschiebung kann aber auch bei einer anderen vor- teilhaften Ausführungsform der Erfindung unabhängig von der Priorität erfolgen.

Die Verschiebung kann ferner abhängig vom Typ der Ein- spritzung, d. h. abhängig davon ob eine Voreinspritzung, eine Haupteinspritzung oder eine Nacheinspritzung vor- liegt, erfolgen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er- findung erfolgt die Verschiebung abhängig von vorange- henden Verschiebungen.

Die Verschiebung kann ferner abhängig oder unabhängig von der Art der Überlappung wenigstens zweier Einsprit- zungen erfolgen.

Bei singulären Primärkollisionen, d. h. bei einer Über- lappung zweier beliebiger Flanken mit gleicher oder verschiedener Priorität, wenn kein anderes Flankenpaar überlappt, sind dabei folgende Verschiebungen möglich : a) Verschieben der Flanke mit niedriger Priorität (nie- derpriore Flanke) nach früh, oder b) Verschieben der niederprioren Flanke nach spät, oder c) Verschieben der Flanke höherer Priorität (höherprio- re Flanke) nach früh, oder d) Verschieben der höherprioren Flanke nach spät, oder e) Verschieben der höherprioren Flanke nach früh, gleichzeitiges Verschieben der niederprioren Flanke nach spät, oder f) Verschieben der höherprioren Flanke nach spät, gleichzeitiges Verschieben der niederprioren Flanke nach früh, oder g) Verschieben der höherprioren Flanke nach spät und gleichzeitiges Verschieben der niederprioren Flanke nach spät, oder h) Verschieben der höherprioren Flanke nach früh, gleichzeitiges Verschieben der niederprioren Flanke nach früh, wobei hierbei das Zeitintervall, in dem ein piezoelektrisches Element ge-oder entladen wer- den soll, nicht mit dem Zeitintervall überschneidet, in dem das andere piezoelektrische Element ge-oder entladen werden soll.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die nicht an der Überlappung beteiligten Flanken nach früh oder spät verschoben werden oder auch unverschoben belassen werden. Beispielsweise kann die der hochprio- ren Flanke zugeordnete Einspritzung oder die der nie- derprioren Flanke zugeordneten Einspritzung-sofern jeweils kausal möglich, nicht ausgeführt werden.

Bei multiplen Primärkollisionen, d. h. bei einer zusam- menhängenden Überlappung von drei oder vier beliebigen Flanken, wobei beispielsweise bei einer Überlappung von vier Flanken diese entweder zusammenhängend oder ge- trennt überlappen, erfolgt folgende Verschiebung : a) Jede der überlappenden Flanken kann nach früh oder spät verschoben werden. b) Nicht alle überlappenden Flanken müssen verschoben werden. c) Zusätzlich werden nicht an der Überlappung beteilig- te Flanken nach früh oder spät verschoben.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfin- dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung.

In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Ver- schaltung piezoelektrischer Elemente ; Fig. 2a das Laden eines piezoelektrischen Elementes ; Fig. 2b das Laden eines piezoelektrischen Elementes ; Fig. 2c das Entladen eines piezoelektrischen Elemen- tes ; Fig. 2d das Entladen eines piezoelektrischen Elemen- tes ; Fig. 3 einen Ansteurungs-IC ; Fig. 4 den aus dem Stand der Technik bekannten zeit- lichen Ablauf von Interrupts ; Fig. 5 schematisch die Kombination überlappender Flanken zweier Einspritzungen ; Fig. 6 schematisch zu Zuweisung der Prioritäten und Fig. 7 die Maßnahmen zur Verschiebung bei singulärer Primärkollisionen von Flanken.

Fig. 1 zeigt piezoelektrische Elemente 10,20, 30,40, 50,60 sowie Mittel zu ihrer Ansteuerung. Dabei be- zeichnet A einen Bereich in detaillierter Darstellung sowie B einen Bereich in undetaillierter Darstellung, deren Trennung mit einer gestrichelten Linie c angedeu- tet ist. Der detailliert dargestellte Bereich A umfaßt eine Schaltung zum Laden und Entladen der piezoelektri- schen Elemente 10,20, 30,40, 50 und 60. In dem be- trachteten Beispiel handelt es sich bei den piezoelekt- rischen Elementen 10,20, 30,40, 50 und 60 um Aktoren in Kraftstoffeinspritzventilen (insbesondere in soge- nannten ACommon Rail Injektoren-) eines Verbrennungs- motors. In der beschriebenen Ausführungsform werden zur unabhängigen Steuerung von sechs Zylindern innerhalb eines Verbrennungsmotors sechs piezoelektrische Elemen- te 10,20, 30,40, 50 und 60 verwendet ; für beliebige andere Zwecke könnte jedoch eine beliebe andere Anzahl piezoelektrischer Elemente geeignet sein.

Der undetailliert dargestellte Bereich B umfaßt eine Einspritzregelung F mit einem Steuergerät D und einen Ansteuerungs-IC E, die der Steuerung der Elemente in- nerhalb des detailliert dargestellten Bereichs A dient.

Dem Ansteuerungs-IC E werden verschiedene Meßwerte von Spannungen und Strömen aus der gesamten restlichen An- steuerschaltung des piezoelektrischen Elements zuge- führt. Erfindungsgemäß sind der Steuerrechner D und der Ansteuerungs-IC E zur Regelung der Ansteuerspannungen sowie der Ansteuerzeiten für das piezoelektrischen Ele- ment ausgebildet. Der Steuerrechner D und/oder der Ansteuerungs-IC E sind ebenfalls zur Überwachung ver- schiedener Spannungen und Ströme der gesamten Ansteuer- schaltung des piezoelektrischen Elements ausgebildet.

In der nachfolgenden Beschreibung werden zunächst die einzelnen Elemente innerhalb des detailliert darge- stellten Bereichs A eingeführt. Es folgt eine allgemei- ne Beschreibung der Vorgänge des Ladens und Entladens der piezoelektrischen Elemente 10,20, 30,40, 50 und 60. Schließlich wird detailliert beschrieben, wie beide Vorgänge durch den Steuerrechner D und den Ansteue- rungs-IC E gesteuert und überwacht werden.

Die piezoelektrischen Elemente 10,20, 30,40, 50 und 60 sind in eine erste Gruppe G1 und eine zweite Gruppe G2 aufgeteilt, die jeweils drei piezoelektrische Ele- mente umfassen (d. h., piezoelektrische Elemente 10, 20 und 30 in der ersten Gruppe G1 bzw. piezoelektrische Elemente 40,50 und 60 in der zweiten Gruppe G2). Die Gruppen G1 und G2 sind Bestandteile parallelgeschalte- ter Schaltungsteile. Mit den Gruppenwahlschaltern 310, 320 ist festlegbar, welche der Gruppen G1, G2 der pie- zoelektrischen Elemente 10,20 und 30 bzw. 40,50 und 60 jeweils mit Hilfe einer gemeinsamen Lade-und Entla- deeinrichtung entladen werden (für Ladevorgänge sind die Gruppenwahlschalter 310,320, wie nachstehend noch näher beschrieben, jedoch ohne Bedeutung). Die piezo- elektrischen Elemente 10,20 und 30 der ersten Gruppe G1 sind auf einer Aktorbank und die piezoelektrischen Elemente 40,50 und 60 in der zweiten Gruppe G2 sind auf einer weiteren Aktorbank angeordnet. Als Aktorbank wird dabei ein Block bezeichnet, in dem zwei oder mehr Aktorelemente, insbesondere piezoelektrische Elemente, fest abgeordnet, z. B. vergossen, sind.

Die Gruppenwahlschalter 310,320 sind zwischen einer Spule 240 und den jeweiligen Gruppen G1 und G2 angeord- net (deren spulenseitigen Anschlüssen) und sind als Transistoren realisiert. Es sind Treiber 311,321 imp- lementiert, die von dem Ansteuerungs-IC E empfangene Steuersignale in Spannungen umformen, die nach Bedarf zum Schließen und Öffnen der Schalter wählbar sind.

Parallel zu den Gruppenwahlschaltern 310,320 sind (als Gruppenwahldioden bezeichnete) Dioden 315 bzw. 325 vor- gesehen. Wenn die Gruppenwahlschalter 310,320 als MOS- FETs bzw. IGBTs ausgeführt sind, können beispielsweise diese Gruppenwahldioden 315 und 325 durch die parasitä- ren Dioden selbst gebildet sein. Während Ladevorgängen werden die Gruppenwahlschalter 310,320 von den Dioden 315,325 überbrückt. Die Funktionalität der Gruppen- wahlschalter 310,320 reduziert sich daher auf die Aus- wahl einer Gruppe G1, G2 der piezoelektrischen Elemente 10,20 und 30 bzw. 40,50 und 60 lediglich für einen Entladevorgang.

Innerhalb der Gruppen G1 bzw. G2 sind die piezoelektri- schen Elemente 10,20 und 30 bzw. 40,50 und 60 jeweils als Bestandteile der parallelgeschalteten Piezozweige 110,120 und 130 (Gruppe G1) und 140,150 und 160 (Gruppe G2) angeordnet. Jeder Piezozweig umfaßt eine Serienschaltung bestehend aus einer ersten Parallel- schaltung mit einem piezoelektrischen Element 10,20, 30,40, 50 bzw. 60, und einem (als Zweigwiderstand be- zeichneten) Widerstand 13,23, 33,43, 53 bzw. 63 sowie einer zweiten Parallelschaltung mit einem als Transis- tor 11,21, 31,41, 51 bzw. 61 ausgeführten (als Zweig- wahlschalter bezeichneten) Wahlschalter und einer (als Zweigdiode bezeichneten) Diode 12,22, 32,42, 52 bzw.

62).

Die Zweigwiderstände 13,23, 33,43, 53 bzw. 63 bewir- ken, daß das jeweils entsprechende piezoelektrische E- lement 10,20, 30,40, 50 bzw. 60 sich während und nach einem Ladevorgang kontinuierlich entlädt, da sie je- weils beide Anschlüsse der kapazitiven piezoelektri- schen Elemente 10,20, 30,40, 50 bzw. 60 miteinander verbinden. Die Zweigwiderstände 13,23, 33,43, 53 bzw.

63 haben jedoch eine ausreichende Größe, um diesen Vor- gang gegenüber den gesteuerten Lade-und Entladevorgän- gen langsam zu gestalten, wie nachstehend beschrieben.

Daher ist die Ladung eines beliebigen piezoelektrischen Elements 10,20, 30,40, 50 bzw. 60 innerhalb einer re- levanten Zeit nach einem Ladevorgang als unveränderlich zu betrachten.

Die Zweigwahlschalter/Zweigdiodenpaare in den einzelnen Piezozweigen 110,120, 130,140, 150 bzw. 160, d. h., Wahlschalter 11 und Diode 12 in Piezozweig 110, Wahl- schalter 21 und Diode 22 in Piezozweig 120 usw., sind realisierbar als elektronische Schalter (d. h. Transis- toren) mit parasitären Dioden, beispielsweise MOSFETs bzw. IGBTs (wie vorstehend für die den Gruppenwahl- schalter/Diodenpaare 310 und 315 bzw. 320 und 325 ange- geben).

Mittels der Zweigwahlschalter 11,21, 31,41, 51 bzw.

61 ist festlegbar, welche der piezoelektrischen Elemen- te 10,20, 30,40, 50 bzw. 60 jeweils mit Hilfe einer gemeinsamen Lade-und Entladeeinrichtung geladen wer- den : Geladen werden jeweils all diejenigen piezoelekt- rischen Elemente 10,20, 30,40, 50 bzw. 60, deren Zweigwahlschalter 11,21, 31,41, 51 bzw. 61 während des nachfolgend beschriebenen Ladevorgangs geschlossen sind. Gewöhnlich ist immer nur einer der Zweigwahl- schalter geschlossen.

Die Zweigdioden 12,22, 32,42, 52 und 62 dienen der Überbrückung der Zweigwahlschalter 11,21, 31,41, 51 bzw. 61 während Entladevorgängen. Daher kann in dem be- trachteten Beispiel für Ladevorgänge jedes einzelne piezoelektrische Element ausgewählt werden, während für Entladevorgänge entweder die erste Gruppe G1 oder die zweite Gruppe G2 der piezoelektrischen Elemente 10,20 und 30 bzw. 40,50 und 60, bzw. beide ausgewählt werden müssen.

Zurückkommend auf die piezoelektrischen Elemente 10, 20,30, 40,50 und 60 selbst, können die Zweigwahlpie- zoanschlüsse 15,25, 35,45, 55 bzw. 65 entweder mit Hilfe der Zweigwahlschalter 11,21, 31,41, 51 bzw. 61 oder über die entsprechenden Dioden 12,22, 32,42, 52 bzw. 62 sowie in beiden Fällen zusätzlich über Wider- stand 300 an Masse gelegt werden.

Mittels des Widerstands 300 werden die während des La- dens und Entladens der piezoelektrischen Elemente 10, 20,30, 40,50 und 60 zwischen den Zweigwahlpiezoan- schlüssen 15,25, 35,45, 55 bzw. 65 und Masse fließen- den Ströme gemessen. Eine Kenntnis dieser Ströme ermög- licht ein gesteuertes Laden und Entladen der piezo- elektrischen Elemente 10,20, 30,40, 50 und 60. Insbe- sondere durch Schließen und Öffnen des Ladeschalter 220 bzw. Entladeschalters 230 in Abhängigkeit des Betrags der Ströme, ist es möglich, den Ladestrom bzw. Entlade- strom auf vorgegebene Mittelwerte einzustellen und/oder zu verhindern, daß sie vorgegebene Maximalwerte und/oder Minimalwerte überschreiten bzw. unterschrei- ten.

In dem betrachteten Beispiel, ist für die Messung selbst noch eine Spannungsquelle 621 erforderlich, die eine Spannung von beispielsweise 5 V DC liefert, sowie ein Spannungsteiler, in Form zweier Widerstände 622 und 623. Damit soll der Ansteuerungs-IC E (der die Messun- gen durchführt) vor negative Spannungen geschützt wer- den, die andernfalls an Meßpunkt 620 auftreten könnten, und die mit dem Ansteuerungs-IC E nicht beherrschbar sind : Derartige negative Spannungen werden durch Addi- tion mit einer von der genannten Spannungsquelle 621 und den Spannungsteiler-Widerständen 622 und 623 gelie- ferten positiven Spannungsanordnung verändert.

Der andere Anschluß des jeweiligen piezoelektrischen Elements 10,20, 30,40, 50 und 60, d. h. die jeweilige Gruppenwahlpiezoanschluß 14,24, 34,44, 54 bzw. 64, kann über den Gruppenwahlschalter 310 bzw. 320 oder ü- ber die Gruppenwahldiode 315 bzw. 325 sowie über eine Spule 240 und eine Parallelschaltung bestehend aus ei- nem Ladeschalter 220 und einer Ladediode 221 an den Pluspol einer Spannungsquelle angeschlossen werden, so- wie alternativ bzw. zusätzlich über den Gruppenwahl- schalter 310 bzw. 320 oder über die Diode 315 bzw. 325 sowie über die Spule 240 und eine Parallelschaltung be- stehend aus einem Entladeschalter 230 und einer Entla- dediode 231 an Masse gelegt werden. Ladeschalter 220 und Entladeschalter 230 sind beispielsweise als Tran- sistoren realisiert, die über Treiber 222 bzw. 232 an- gesteuert werden.

Die Spannungsquelle umfaßt einen Kondensator 210. Der Kondensator 210 wird von einer Batterie 200 (beispiels- weise einer Kraftfahrzeugbatterie) und einem nachge- schalteten Gleichspannungswandler 201 geladen. Der Gleichspannungswandler 201 formt die Batteriespannung (beispielsweise 12 V) in im wesentlichen beliebige an- dere Gleichspannungen (beispielsweise 250 V) um, und lädt den Kondensator 210 auf diese Spannung auf. Die Steuerung des Gleichspannungswandlers 201 erfolgt über den Transistorschalter 202 und den Widerstand 203, der der Messung von am Messpunkt 630 abgegriffenen Strömen dient.

Zum Zwecke der Gegenkontrolle wird durch den Ansteue- rungs-IC E sowie durch die Widerstände 651,652 und 653 und beispielsweise eine 5 V Gleichspannungsquelle 654 eine weitere Strommessung am Meßpunkt 650 ermöglicht ; des weiteren ist durch den Ansteuerungs-IC E sowie durch die spannungsteilenden Widerstände 641 und 642 eine Spannungsmessung am Meßpunkt 640 möglich.

Ein (als Totalentladungswiderstand bezeichneter) Wider- stand 330, ein (als Stoppschalter bezeichneter) Schal- ter 331 sowie eine (als Totalentladungsdiode bezeichne- te) Diode 332 dienen schließlich der Entladung der pie- zoelektrischen Elemente 10,20, 30,40, 50 und 60 (falls sie außerhalb des Normalbetreibers, wie nachste- hend beschrieben, nicht durch den Anormalen-Entlade- vorgang entladen werden). Der Stoppschalter 331 wird vorzugsweise nach Anormalen-Entladevorgängen (zykli- sches Entladen über Entladeschalter 230) geschlossen und legt dadurch die piezoelektrischen Elemente 10,20, 30,40, 50 und 60 über die Widerstände 330 und 300 an Masse. Somit werden jegliche, eventuell in den piezo- elektrischen Elementen 10,20, 30,40, 50 und 60 ver- bliebene Restspannungen beseitigt. Die Totalentladungs- diode 332 verhindert ein Auftreten von negativen Span- nungen an den piezoelektrischen Elementen 10,20, 30, 40,50 und 60, die unter Umständen durch die negativen Spannungen beschädigt werden könnten.

Das Laden und Entladen aller piezoelektrischen Elemente 10,20, 30,40, 50 und 60, bzw. eines bestimmten piezo- elektrischen Elements 10,20, 30,40, 50 bzw. 60, er- folgt mit Hilfe einer einzigen (allen Gruppen und ihren piezoelektrischen Elementen gemeinsamen) Lade-und Ent- ladeeinrichtung. In dem betrachteten Beispiel umfaßt die gemeinsame Lade-und Entladeeinrichtung die Batte- rie 200, den Gleichspannungswandler 201, den Kondensa- tor 210, den Ladeschalter 220 und den Entladeschalter 230, Ladediode 221 und Entladediode 231 sowie die Spule 240.

Das Laden und Entladen eines jeden piezoelektrischen Elements erfolgt auf die gleiche Art und Weise und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf lediglich das erste piezoelektrische Element 10 erläutert.

Die während der Lade-und Entladevorgänge auftretenden Zustände werden mit Bezug auf die Figuren 2A bis 2D er- läutert, von denen die Figuren 2A und 2B das Laden des piezoelektrischen Elements 10, sowie die Figuren 2C und 2D das Entladen des piezoelektrischen Elements 10 ver- anschaulichen.

Die Steuerung der Auswahl eines oder mehrerer zu laden- der bzw. zu entladender piezoelektrischer Elemente 10, 20,30, 40,50 und 60, der im folgenden beschriebene Ladevorgang sowie der Entladevorgang erfolgt durch den Ansteuerungs-IC E und das Steuergerät D durch Öffnen bzw. Schließen eines oder mehrerer der oben eingeführ- ten Schalter 11,21, 31,41, 51,61 ; 310,320 ; 220,230 und 331. Die Wechselwirkungen zwischen den Elementen innerhalb des detailliert dargestellten Bereichs A ei- nerseits sowie des Ansteuerungs-IC E und des Steuer- rechners D andererseits wird nachfolgend noch näher er- läutert.

In bezug auf den Ladevorgang, muß zunächst ein aufzula- dendes piezoelektrisches Element 10,20, 30,40, 50 bzw. 60 ausgewählt werden. Um lediglich das erste pie- zoelektrische Element 10 zu laden, wird der Zweigwahl- schalter 11 des ersten Zweiges 110 geschlossen, während alle übrigen Zweigwahlschalter 21,31, 41,51, und 61 geöffnet bleiben. Um ausschließlich ein beliebiges an- deres piezoelektrisches Element 20,30, 40,50, 60 zu laden, bzw. um mehrere gleichzeitig zu laden, würde dessen/deren Auswahl durch Schließen der entsprechenden Zweigwahlschalter 21,31, 41,51, und/oder 61 erfolgen.

Sodann kann der Ladevorgang selbst erfolgen : Innerhalb des betrachteten Beispiels ist für den Lade- vorgang im allgemeinen eine positive Potentialdifferenz zwischen dem Kondensator 210 und Gruppenwahlpiezo- anschluß 14 des ersten piezoelektrischen Elements 10 erforderlich. Solange jedoch Ladeschalter 220 und Ent- ladeschalters 230 geöffnet sind, erfolgt kein Laden bzw. Entladen des piezoelektrischen Elements 10. In diesem Zustand befindet sich die in Fig. 1 abgebildete Schaltung in einem stationären Zustand, d. h. das piezo- elektrische Element 10 behält seinen Ladungszustand im wesentlichen unverändert bei, wobei keine Ströme flie- ßen.

Zum Laden des ersten piezoelektrischen Elements 10 wird Schalter 220 geschlossen. Theoretisch könnte das erste piezoelektrische Element 10 allein dadurch geladen wer- den. Dies würde jedoch zu großen Strömen führen, die die betreffenden Elemente beschädigen könnten. Daher werden die auftretenden Ströme am Meßpunkt 620 gemessen und Schalter 220 wird wieder geöffnet sobald die erfaß- ten Ströme einen bestimmten Grenzwert überschreiten. Um auf dem ersten piezoelektrischen Element 10 eine belie- bige Ladung zu erreichen, wird daher Ladeschalter 220 wiederholt geschlossen und geöffnet, während Entlade- schalter 230 geöffnet bleibt.

Bei näherer Betrachtung ergeben sich bei geschlossenem Ladeschalter 220 die in Fig. 2A dargestellten Verhält- nisse, d. h. es entsteht eine geschlossene Schaltung um- fassend eine Reihenschaltung bestehend aus dem piezo- elektrischen Element 10, Kondensator 210 und der Spule 240, wobei in der Schaltung ein Strom iLE (t) fließt, wie in Fig. 2A durch Pfeile angedeutet. Aufgrund dieses Stromflusses werden sowohl dem Gruppenwahlpiezoanschluß 14 des ersten piezoelektrischen Elements 10 positive Ladungen zugeführt als auch in der Spule 240 Energie gespeichert.

Wenn der Ladeschalter 220 kurz (beispielsweise einige us) nach dem Schließen öffnet, ergeben sich die in Fig.

2B dargestellten Verhältnisse : es entsteht eine ge- schlossene Schaltung umfassend eine Reihenschaltung be- stehend aus dem piezoelektrischen Element 10, Entlade- diode 231 und Spule 240, wobei in der Schaltung ein Strom iLA (t) fließt, wie in Fig. 2B durch Pfeile ange- deutet. Aufgrund dieses Stromflusses fließt in der Spu- le 240 gespeicherte Energie in das piezoelektrische E- lement 10. Entsprechend der Energiezufuhr an das piezo- elektrische Element 10, erhöht sich die in diesem auf- tretende Spannung und vergrößern sich dessen Außenab- messungen. Bei erfolgter Energieübertragung von der Spule 240 an das piezoelektrische Element 10, ist der in Fig. 1 dargestellte und bereits beschriebene statio- näre Zustand der Schaltung wieder erreicht.

Zu diesem Zeitpunkt bzw. früher oder später (je nach gewünschtem Zeitprofil des Ladevorgangs), wird Lade- schalter 220 erneut geschlossen und wieder geöffnet, so daß die vorstehend beschriebenen Vorgänge erneut ablau- fen. Aufgrund des erneuten Schließens und erneuten Öff- nens des Ladeschalters 220 erhöht sich die in dem pie- zoelektrischen Element 10 gespeicherte Energie (die in dem piezoelektrischen Element 10 bereits gespeicherte Energie und die neu zugeführte Energie summieren sich), und die an dem piezoelektrischen Element 10 auftreten- den Spannung erhöht sich und dessen Außenabmessungen vergrößern sich entsprechend.

Werden das oben erwähnte Schließen und Öffnen des Lade- schalters 220 vielfach wiederholt, so erfolgt die Erhö- hung der an dem piezoelektrischen Element 10 auftreten- den Spannung sowie die Ausdehnung des piezoelektrischen Elements 10 stufenweise.

Wenn Ladeschalter 220 eine vorgegebene Anzahl von Malen geschlossen und geöffnet wurde und/oder das piezoelekt- rische Element 10 den gewünschten Ladezustand erreicht hat, wird das Laden des piezoelektrischen Elements durch Offenlassen des Ladeschalters 220 beendet.

In bezug auf den Entladevorgang, werden in dem betrach- teten Beispiel die piezoelektrischen Elemente 10,20, 30,40, 50 und 60 in Gruppen (G1 und/oder G2) wie nach- folgend beschrieben entladen : Zunächst werden der Gruppenwahlschalter 310 und/oder 320 der Gruppe G1 und/oder G2, deren piezoelektrische Elemente zu entladen sind, geschlossen (die Zweigwahl- schalter 11,21, 31,41, 51,61 haben keinen Einfluß auf die Auswahl der piezoelektrischen Elemente 10,20, 30,40, 50,60 für den Entladevorgang, da sie in diesem Fall durch die Dioden 12,22, 32,42, 52 und 62 über- brückt werden). Um das piezoelektrische Element 10 as Teil der ersten Gruppe G1 zu entladen, wird daher der erste Gruppenwahlschalter 310 geschlossen.

Wenn der Entladeschalter 230 geschlossen ist, ergeben sich die in Fig. 2C dargestellten Verhältnisse : es ent- steht eine geschlossene Schaltung umfassend eine Rei- henschaltung bestehend aus dem piezoelektrischen Ele- ment 10 und der Spule 240, wobei in der Schaltung ein Strom iEE (t) fließt, wie in Fig. 2C durch Pfeile ange- deutet. Aufgrund dieses Stromflusses wird die in dem piezoelektrischen Element gespeicherte Energie (ein Teil davon) in die Spule 240 übertragen. Entsprechend der Energieübertragung von dem piezoelektrischen Ele- ment 10 zur Spule 240, sinkt die an dem piezoelektri- schen Element 10 auftretende Spannung und verringern sich dessen Außenabmessungen.

Wenn der Entladeschalter 230 kurz (beispielsweise, ei- nige us) nach dem Schließen öffnet, ergeben sich die in Fig. 2D dargestellten Verhältnisse : es entsteht eine geschlossene Schaltung umfassend eine Reihenschaltung bestehend aus dem piezoelektrischen Element 10, Konden- sator 210, Ladediode 221 und der Spule 240, wobei in der Schaltung ein Strom iEA (t) fließt, wie in Fig. 2D durch Pfeile angedeutet. Aufgrund dieses Stromflusses wird in der Spule 240 gespeicherte Energie in den Kon- densator 210 rückgeführt. Bei erfolgter Energieübertra- gung von der Spule 240 in den Kondensator 210, ist der in Fig. 1 dargestellte und bereits beschriebene statio- näre Zustand der Schaltung wieder erreicht.

Zu diesem Zeitpunkt bzw. früher oder später (je nach gewünschtem Zeitprofil des Entladevorgangs), wird Ent- ladeschalter 230 erneut geschlossen und wieder geöff- net, so daß die vorstehend beschriebenen Vorgänge er- neut ablaufen. Aufgrund des erneuten Schließens und er- neuten Öffnens des Entladeschalters 230 nimmt die in dem piezoelektrischen Element 10 gespeicherte Energie weiter ab, und die an dem piezoelektrischen Element auftretenden Spannung und dessen Außenabmessungen neh- men ebenfalls entsprechend ab.

Werden das oben erwähnte Schließen und Öffnen des Ent- ladeschalters 230 vielfach wiederholt, so erfolgt die Abnahme der an dem piezoelektrischen Element 10 auftre- tenden Spannung sowie der Ausdehnung des piezoelektri- schen Elements 10 stufenweise.

Wenn Entladeschalter 230 eine vorgegebene Anzahl von Malen geschlossen und geöffnet wurde und/oder das pie- zoelektrische Element den gewünschten Ladezustand er- reicht hat, wird das Entladen des piezoelektrischen E- lements durch Offenlassen des Entladeschalters 230 be- endet.

Die Wechselwirkung zwischen dem Ansteuerungs-IC E und dem Steuerrechner D einerseits sowie den Elementen in- nerhalb des detailliert dargestellten Bereichs A ande- rerseits erfolgt mit Hilfe von Steuersignalen, die über Zweigwahlsteuerleitungen 410,420, 430,440, 450,460, Gruppenwahlsteuerleitungen 510,520, Stoppschaltersteu- erleitung 530, Ladeschaltersteuerleitung 540 und Entla- deschaltersteuerleitung 550 sowie Steuerleitung 560 E- lementen innerhalb des detailliert dargestellten Be- reichs A von dem Ansteuerungs-IC E zugeführt werden.

Andererseits werden an den Meßpunkten 600,610, 620, 630,640, 650 innerhalb des detailliert dargestellten Bereichs A Sensorsignale erfaßt, die dem Ansteuerungs- IC E über die Sensorleitungen 700,710, 720,730, 740, 750 zugeführt werden.

Zur Auswahl der piezoelektrischen Elemente 10,20, 30, 40,50 bzw. 60 für die Ausführung von Lade-bzw. Entla- devorgängen einzelner oder mehrerer piezoelektrischer Elemente 10,20, 30,40, 50,60 durch Öffnen und Schließen der entsprechenden Schalter wie vorstehend beschrieben, werden an die Transistorbasen mittels der Steuerleitungen Spannungen angelegt bzw. nicht ange- legt. Mittels der Sensorsignale erfolgt insbesondere eine Bestimmung der sich ergebenden Spannung der piezo- elektrischen Elemente 10,20 und 30, bzw. 40,50 und 60 anhand der Meßpunkte 600 bzw. 610 sowie der Lade-und Entladeströme anhand des Meßpunkts 620.

In Fig. 3 sind einige der in dem Ansteuerungs-IC E ent- haltenen Bauelemente angegeben : Eine Logik-Schaltung 800, Speicher 810, Digital-Analog-Umsetzerbaustein 820 sowie Komparatorbaustein 830. Ferner ist angegeben, daß der (für Steuersignale verwendete) schnelle Parallelbus 840 mit der Logik-Schaltung 800 des Ansteuerungs-IC E verbunden ist, während der langsamere serielle Bus 850 mit dem Speicher 810 verbunden ist. Die logische Schal- tung 800 ist mit dem Speicher 810, mit dem Komparator- baustein 830 sowie mit den Signalleitungen 410,420, 430,440, 450 und 460 ; 510 und 520 ; 530,540, 550 und 560 verbunden. Der Speicher 810 ist mit der logischen Schaltung 800 sowie mit dem Digital-Analog- Umsetzerbaustein 820 verbunden. Des weiteren ist der Digital-Analog-Umsetzerbaustein 820 mit dem Komparator- baustein 830 verbunden. Darüber hinaus ist der Kompara- torbaustein 830 mit den Sensorleitungen 700 und 710, 720,730, 740 und 750 und-wie bereits erwähnt-mit der Logik-Schaltung 800 verbunden.

Die Einspritzung der piezoelektrischen Elemente wird durch eine Lade-und eine Entladeflanke gekennzeichnet, wie sie beispielsweise aus Fig. 4 hervorgeht. Im fol- genden wird die Ladeflanke als Beginnflanke B, die Ent- ladeflanke als Endeflanke E bezeichnet. Wie vorstehend erwähnt, ist es bei Piezoelementen eine konzeptbedingte Restriktion, daß nur eine Lade-oder Entladeflanke gleichzeitig stattfinden kann. Daher muß bei einer er- kannten Überlappung nach einer definierten Strategie eine Reaktion erfolgen. Zunächst wird von einer belie- bigen Kombination von überlappenden Flanken zweier Ein- spritzungen ausgegangen, wie sie in Fig. 5 schematisch dargestellt ist.

Die möglichen Strategien sind beliebige Kombinationen aus folgenden Maßnahmen : 1. Den vier Flanken werden beliebige Prioritäten zuge- wiesen, wie es aus Fig. 6 hervorgeht. Dabei können alle vier Flanken entweder a) nur verschiedene oder b) teilweise verschiedene oder c) gleiche Priorität aufweisen.

2. Nachfolgend wird eine Maßnahme bei singulären Pri- märkollisionen beschrieben. Als singuläre Primärkol- lision wird eine Überlappung zweier beliebiger Flan- ken mit gleicher oder verschiedener Priorität be- zeichnet, wenn gleichzeitig kein anderes Flankenpaar überlappt. Dabei sind folgende Verschiebungen mög- lich : a) Verschieben der niederprioren Flanke nach früh, oder b) Verschieben der niederprioren Flanke nach spät, oder c) Verschieben der höherprioren Flanke nach früh, o- der d) Verschieben der höherprioren Flanke nach spät, o- der e) Verschieben der höherprioren Flanke nach früh, gleichzeitiges Verschieben der niederprioren Flanke nach spät, oder f) Verschieben der höherprioren Flanke nach spät, gleichzeitiges Verschieben der höherprioren Flan- ke nach früh, oder g) Verschieben der höherprioren Flanke nach spät, gleichzeitiges Verschieben der niederprioren Flanke nach spät, oder h) Verschieben der höherprioren Flanke nach früh, gleichzeitiges Verschieben der niederprioren Flanke nach früh, so daß sich das Zeitintervall, in dem ein piezo- elektrisches Element ge-oder entladen werden soll, nicht mit dem Zeitintervall überschneidet, in dem das andere piezoelektrische Element ge-oder entla- den werden soll.

Wenn die Priorität beider Flanken gleich ist, können in beliebiger Weise die höher-oder die niederpriore Einspritzung nach früh oder spät verschoben werden.

Ist die nach früh verschobene Flanke eine Beginn- flanke, so entspricht die Maßnahme einer Verschie- bung der Einspritzung nach früh, sofern die zugehö- rige Endeflanke mit gleichem Betrag nach früh ver- schoben wird.

Ist die nach früh verschobene Flanke eine Endeflan- ke, so entspricht die Maßnahme einer Verkürzung der Einspritzdauer, sofern die zugehörige Beginnflanke unverändert bleibt.

Ist die nach spät verschobene Flanke eine Beginn- flanke, so entspricht die Maßnahme einer Verschie- bung der Einspritzung nach spät, sofern die zugehö- rige Endeflanke mit gleichem Betrag nach spät ver- schoben wird.

Ist die nach spät verschobene Flanke eine Endeflan- ke, so entspricht die Maßnahme einer Verlängerung der Einspritzdauer, sofern die zugehörige Beginn- flanke unverändert bleibt. Außerdem ist zusätzlich möglich, die nicht an der Überlappung beteiligten Flanken nach früh oder spät zu verschieben. Alle möglichen Kombinationen sind in Fig. 7 dargestellt.

Werden beide überlappenden Flanken nach früh ver- schoben, muß der Grad der Verschiebung unterschied- lich sein, gleiches gilt für das Verschieben beider überlappender Flanken nach spät.

3. Maßnahmen bei singulärer Sekundärkollision Als singuläre Sekundärkollision wird eine aufgrund der Verschiebung der Primärkollision resultierende Überlappung zweier beliebiger Flanken mit gleicher oder verschiedener Priorität bezeichnet, wenn gleichzeitig kein anderes Flankenpaar überlappt. Da- bei sind dieselben Maßnahmen zur Verschiebung wie bei einer singulären Primärkollision möglich. Die Maßnahme zur Verschiebung bei singulärer Sekundär- kollision sollte so gewählt werden, daß keine weite- re Folgekollision eintritt. Ansonsten ist eine Ter- tiär-oder höherwertige Kollision möglich, auf die entsprechend zur Primär-und Sekundärkollision zu reagieren ist.

4. Maßnahmen bei multipler Primärkollision Als multiple Primärkollision wird eine zusammenhän- gende Überlappung von drei oder vier beliebigen Flanken bezeichnet. Bei einer Überlappung von vier Flanken können diese entweder zusammenhängend oder getrennt überlappen. Dabei sind beliebige Maßnahmen zur Verschiebung unter Einhaltung der folgenden Randbedingungen möglich : a) Jede der überlappenden Flanken kann nach früh o- der spät verschoben werden ; b) nicht alle überlappenden Flanken müssen verscho- ben werden. c) Nach der Verschiebung sind die zuvor überlappen- den Flanken überlappungsfrei, so daß sich das Zeitintervall, in dem ein piezoelektrisches Ele- ment ge-oder entladen werden soll, nicht mit dem Zeitintervall überschneidet, in dem das andere piezoelektrische Element ge-oder entladen werden soll. d) Zusätzlich können nicht an der Überlappung betei- ligte Flanken nach früh oder spät verschoben wer- den.

5. Maßnahmen bei multipler Sekundärkollision Als multiple Sekundärkollision wird eine aus der Maßnahme zur Verschiebung einer Primärkollision re- sultierende zusammenhängende Überlappung von drei o- der vier beliebigen Flanken bezeichnet. Dabei sind dieselben Maßnahmen wie bei multipler Primärkollisi- on möglich. Die Maßnahme bei multipler Sekundärkol- lision sollte sinnvoll sein, damit nicht eine weite- re Folgekollision eintritt. Ansonsten ist eine Ter- tiär-oder höherwertige Kollision möglich, auf die analog zur Primär-und Sekundärkollision zu reagie- ren ist.

6. Varianten dieser Maßnahmen sind möglich, wobei neben den unter Punkt 2. bis 5. genannten Maßnahmen zur Verschiebung noch folgendes zu berücksichtigen ist : a) Bei der Auswahl der Verschiebungen werden nicht nur die Prioritäten, sondern auch die Typen der kollidierenden Einspritzungen berücksichtigt ; b) bei der Auswahl der Verschiebungen werden die Verschiebungen der Vergangenheit bei derselben und/oder anderen Überlappungsart als der betrach- teten berücksichtigt ; c) die der hochprioren Flanke zugeordnete Einsprit- zung wird, sofern kausal möglich, nicht durchge- führt ; d) die der niederprioren Flanke zugeordnete Ein- spritzung wird, sofern kausal möglich, nicht aus- geführt ; e) es wird eine oder mehrere Einspritzungen hinzuge- fügt, damit z. B. bei einer Verkürzung die Soll- menge erreicht wird ; f) wird eine Einspritzung nach früh oder spät ver- schoben und/oder verkürzt bzw. verlängert, so wird/werden eine/mehrere andere, von der Überlap- pung nicht betroffene Einspritzung (en) in glei- cher oder anderer Art und Weise verändert, so kann beispielsweise bei einer veränderten ersten Nacheinspritzung die dann nicht betroffene zweite Nacheinspritzung verändert werden. Die Einsprit- zung kann unter Umständen auch nicht ausgeführt werden. Außerdem ist es denkbar, daß sich Flanken von mehr als zwei Einspritzungen überlappen bzw. daß durch eine Maßnahme eine Kollision mit einer weiteren Einspritzung folgt. Auch hier sind die oben unter Punkt 4. a) bis d) beschriebenen Maß- nahmen zur Verschiebung möglich.