DE102011051570A1

DE102011051570A1 - Piezoaktoransteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102011051570A1
Application number: DE201110051570
Authority: DE
Inventors: Takaaki Aoki; Yasuhiro Fukagawa; Takashi Naoi
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2012-01-12
Also published as: JP2012019594A

Abstract

Bei einer Piezoaktoransteuervorrichtung (1) weist ein Steuerteil (19-1) einem Störsignaltibertragungsschutzschalter (18) an, eingeschaltet zu sein, so dass der Piezoaktor (50) als Steuereinheit geladen wird und expandiert, wenn ein Piezostromerfassungsteil (16) einen Piezostrom während einer Auflade- und Entladesteuerung, die durch ein Auflade- und Entladesteuerteil (17-1) ausgeführt wird, erfasst. Ferner weist das Steuerteil (19-1) dem Schalter (18) an, ausgeschaltet zu sein, so dass der Piezoaktor (50) entladen wird und sich zusammenzieht, wenn das Piezostromerfassungsteil (16) keinen Piezostrom während der Auflade- und Entladesteuerung durch das Auflade- und Entladesteuerteil (17-1) erfasst. Diese Steuerung ermöglicht es, einen Strompfad, der aus einer Diode (Da), einer Diode (Db), einem Auflade- und Entladeinduktor (11) (bspw. Einer Spule) und dem Piezoaktor (50) besteht, zu unterbrechen, wenn ein Leerlaufstrom Null wird, und das Erzeugen eines Störsignals bzw. eines Rauschens zu unterdrücken.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Piezoaktoransteuervorrichtung zum Ansteuern eines oder mehrerer Piezoaktoren, die in Injektoren platziert sind, welche Kraftstoff zu entsprechenden Zylindern einer Verbrennungsmaschine zuführen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Es sind Piezoaktoren bekannt, die jeweils expandieren und sich zusammenziehen, wenn sie elektrische Leistung empfangen, und geladene elektrische Leistung entladen. Die Expansions- und Kontraktionsbewegung von jedem der Piezoaktoren bewegt einen entsprechenden Kolben in vertikaler Richtung in einem entsprechenden Zylinder. Es sind außerdem Piezoaktoren bekannt, die expandieren und sich zusammenziehen, um einen Kraftstoffinjektor zu öffnen und zu schließen.
Außerdem ist eine Piezoaktoransteuervorrichtung bekannt, durch die ein Piezoaktor durch Aufladen von elektrischer Leistung expandiert und sich zusammenzieht, und die elektrische Leistung, die im Piezoaktor gespeichert ist, entladen werden kann. Solche eine Piezoaktoransteuervorrichtung besteht aus einem Aufladekreis bzw. einer Lade- bzw. Aufladeschaltung und einer Entladeschaltung. Die Lade- bzw. Aufladeschaltung weist einen Lade- bzw. Aufladeschalter an, zu schließen, das heißt, elektrische Leistung einer Gleichstrom (DC) Leistungsquelle zu einer Serienschaltung, die aus einem Induktor und dem Piezoaktor besteht, zuzuführen. Die Entladeschaltung ist parallel zur Serienschaltung verbunden, und weist einen Entladeschalter an, zu schließen, das heißt, die elektrische Ladung, die im Piezoaktor gespeichert ist, zu entladen. Zum Beispiel offenbart die japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer JP 2001-53348 solch eine herkömmliche Piezoaktoransteuervorrichtung zum Ansteuern eines Piezoaktors.
Nachfolgend wird der Aufbau einer herkömmlichen Piezoaktoransteuervorrichtung bezüglich 11 bis 14 beschrieben.
11 zeigt eine Ansicht, die eine Schaltungskonfiguration einer herkömmlichen Piezoaktoransteuervorrichtung 101 zum Ansteuern eines einzelnen Piezoaktors darstellt.
Die Piezoaktoransteuervorrichtung zum Ansteuern des Piezoaktors steuert die Kraftstoffeinspritzung einer Dieselmaschine, die in einem Kraftfahrzeug montiert ist. Die Piezoaktoransteuervorrichtung steuert jeden der Piezoaktoren, welche mit Kraftstoffinjektoren der Dieselmaschine korrespondieren, an, um Hochdruckkraftstoff, der in einer Common-Rail angesammelt ist, in entsprechende Zylinder der Dieselmaschine einzuspritzen. Genauer gesagt steuert die Piezoaktoransteuervorrichtung die Piezoaktoren an, um elektrische Ladung zu laden und zu entladen, um die Piezoaktoren zu expandieren und zusammenzuziehen. Wenn der Piezoaktor elektrische Ladungen lädt und entlädt, startet bzw. stoppt der entsprechende Injektor des Zylinders die Kraftstoffeinspritzung.
Wie in 11 dargestellt, steuert die herkömmliche Piezoaktoransteuervorrichtung 101 den einzelnen Piezoaktor an und besteht aus einer Lade- bzw. Auflade- und Entladespule 111, einem Kondensator 112, welcher als Gleichstrom (DC) Leistungsquelle zum Speichern elektrischer Ladung dient, einem Lade- bzw. Aufladeschalter 113, einem Entladeschalter 114, einer Diode 115, einem Stromerfassungsteil 116, und einem Lade- bzw. Auflade- und Entladesteuerteil 117. Die Lade- und Entladespule 111 ist mit dem Piezoaktor 150 in Serie verbunden. Der Kondensator 112 speichert elektrische Leistung, um den Piezoaktor 150 zu laden und der Ladeschalter 113 arbeitet, wenn der Piezoaktor 150 geladen ist. Der Entladeschalter 114 arbeitet, wenn der Piezoaktor 150 entladen ist. Die Diode 115 verhindert, dass eine negative Spannung im Piezoaktor 150 erzeugt wird. Das Stromerfassungsteil 116 erfasst den Strom (hiernach als „Piezostrom” bezeichnet), welcher im Piezoaktor 150 fließt. Das Lade- bzw. Auflade- und Entladesteuerteil 117 steuert die Betätigung vom Lade- bzw. Aufladeschalter 113 und dem Entladeschalter 114.
Die Piezoaktoransteuervorrichtung 101 zum Ansteuern des Piezoaktors 150 weist einen Hochspannungsausgangsanschluss 131 und einen Niederspannungsausgangsanschluss 132 auf. Der Hochspannungsausgangsanschluss 131 der Piezoaktoransteuervorrichtung 101 ist mit einem Hochspannungsanschluss des Piezoaktors 150 durch einen Hochspannungskabelbaum 161 verbunden. Der Niederspannungsausgangsanschluss 132 der Piezoaktoransteuervorrichtung 101 ist mit einem Niederspannungsanschluss des Piezoaktors 150 durch einen Niederspannungskabelbaum 162 verbunden.
Ein Anschluss der Lade- und Entladespule 111 ist mit dem Hochspannungsausgangsanschluss 131 der Piezoaktoransteuervorrichtung 101 verbunden. Der positive Elektrodenanschluss des Kondensators 112 ist mit dem Hochspannungsausgangsanschluss 131 durch den Ladeschalter 113 und die Lade- und Entladespule 111 verbunden. Der negative Elektrodenanschluss des Kondensators 112 ist mit dem Niederspannungsausgangsanschluss 132 verbunden.
Der Ladeschalter 113 besteht aus einem n-Kanal-Metalloxidhalbleiterfeldeffekttransistor (n-Kanal MOSFET). Der Drain des n-Kanal MOSFET im Ladeschalter 113 ist mit dem positiven Elektrodenanschluss des Kondensators 112 verbunden. Die Quelle bzw. Source des n-Kanal MOSFET ist mit dem anderen Anschluss der Lade- und Entladespule 111 verbunden. Der Ladeschalter 113 weist eine parasitische Diode des n-Kanal MOSFET auf. Die parasitische Diode des n-Kanal MOSFET wird als Diode Da verwendet.
Der Entladeschalter 114 besteht aus einem n-Kanal MOSFET. Der Drain des n-Kanal MOSFET im Entladeschalter 114 ist mit einem Verbindungsknoten zwischen der Lade- und Entladespule 111 und dem Ladeschalter 113 verbunden. Die Source des n-Kanal MOSFET im Entladeschalter 114 ist mit dem Niederspannungsausgangsanschluss 132 verbunden. Der Entladeschalter 114 weist eine parasitische Diode des n-Kanal MOSFET auf. Die parasitische Diode des n-Kanal MOSFET wird als Diode Dd verwendet.
Die Anode der Diode 115 ist mit einem Verbindungsknoten zwischen dem Entladeschalter 114 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 132 verbunden. Die Kathode der Diode 115 ist mit einem Verbindungsknoten zwischen der Lade- und Entladespule 111 und dem Hochspannungsausgangsanschluss 131 verbunden.
Das Stromerfassungsteil 116 ist in dem Strompfad platziert, welcher den Niederspannungsausgangsanschluss 132 mit dem Entladeschalter 114 verbindet. Das Lade- und Entladesteuerteil 117 empfängt ein Ansteuersignal (als ein Einspritzsignal), das von einer elektrischen Steuereinheit (ECU, nicht dargestellt) übertragen wird, und ein Stromerfassungssignal, das vom Stromerfassungsteil 116 übertragen wird. Die ECU führt den Maschinensteuerprozess aus. Wenn das Einspritzsignal empfangen wird, erzeugt und überträgt das Lade- und Entladesteuerteil 117 ein Ansteuersignal zum Piezoaktor 150, um den Injektor zu öffnen.
Anschließend wird die Lade- und Entladesteuerung der Piezoaktoransteuervorrichtung 101 zum Ansteuern des Piezoaktors 150 bezüglich 12 beschrieben.
12 zeigt ein Zeitdiagramm, das den Betrieb bzw. die Betätigung der herkömmlichen Piezoaktoransteuervorrichtung 101, die in 11 dargestellt ist, darstellt.
Wie in 12 dargestellt, wenn das Einspritzsignal auf einem hohen Level empfangen wird (zum Zeitpunkt t1), weist das Lade- und Entladesteuerteil 117 den Entladeschalter 114 an, ausgeschaltet zu sein, und führt die Ladeschaltersteuerung aus, um den Ladeschalter 113 wiederholend ein- und auszuschalten, während der Entladeschalter 114 ausgeschaltet ist. Während der Ladeschaltersteuerung überträgt das Lade- und Entladesteuerteil 117 die Ladeschaltersteuersignale S1, S2 und S3, dargestellt in 12.
Wenn der Ladeschalter 113 eingeschaltet ist, fließt der Ladestrom vom Kondensator 112 zum Piezoaktor 150 durch die Lade- und Entladespule 111 (siehe Piezostrom, welcher während den Zeitdauern t1 bis t2, t4 bis t5 und t7 bis t8, dargestellt in 12, fließt).
Wenn der Ladeschalter 113 ausgeschaltet ist bzw. wird, fließt der Ladestrom (das heißt, ein Feldwicklungsstrom) von der Niederspannungsseite des Piezoaktors 150 zur Hochspannungsseite des Piezoaktors 150 durch die Diode Db (siehe Zeitdauern t2 bis t4, t5 bis t7 und t8 bis t10, dargestellt in 12). Der Ladestrom fließt durch die Energie bzw. Leistung, die in der Lade- und Entladespule 111 geladen ist. Die Diode Db ist parallel zum Entladeschalter 114 platziert. Die vorstehende Ladeschaltersteuerung ermöglicht es, dass der Piezoaktor 150 geladen wird. Der Piezoaktor 150 expandiert dadurch (siehe Ausgangsanschlussspannung an der Hochspannungsseite während den Zeitdauern t1 bis t9, dargestellt in 12).
Danach, wenn das Einspritzsignal, das von der äußeren Vorrichtung (nicht dargestellt) übertragen wird, vom hohen Level auf das niedrige Level (siehe Zeitpunkt t11) geschaltet wird, führt das Lade- und Entladesteuerteil 117 die Entladeschaltungssteuerung aus, um den Entladeschalter 114 in dem Zustand, in welchem der Ladeschalter 113 ausgeschaltet ist, wiederholend ein- und auszuschalten (siehe Ladeschaltersteuersignale S11, S12 und S13, dargestellt in 12).
Wenn der Entladeschalter 114 eingeschaltet ist, fließt der Entladestrom von der Hochspannungsseite des Piezoaktors 150 zur Niederspannungsseite des Piezoaktors 150 durch die Lade- und Entladespule 111 (siehe Piezostrom, der über die Zeitdauern t11 bis t12, t14 bis t15 und t17 bis t18, dargestellt in 12, fließt). Andererseits, wenn der Entladeschalter 114 ausgeschaltet ist, fließt der Entladestrom von der Hochspannungsseite des Piezoaktors 150 zum Kondensator 112 durch die Diode Da, welche parallel zur Lade- und Entladespule 111 und dem Ladeschalter 113 platziert ist (siehe den Fluss des Piezostroms während den Zeitdauern t12 bis t14, t15 bis t17 und t18 bis t20, dargestellt in 12). Die elektrische Ladung im Piezoaktor 150 wird durch den Entladestrom zum Kondensator 112 gesammelt.
Wenn das Lade- und Entladesteuerteil 117 die vorstehende Entladeschaltersteuerung ausführt wird der Piezoaktor 150 graduell entladen, und zieht sich daraufhin zusammen (siehe Spannungsveränderung am Hochspannungsausgangsanschluss während der Zeitdauer t11 bis t19).
Anschließend wird eine herkömmliche Piezoaktoransteuervorrichtung 201 zum Ansteuern von jedem von einer Mehrzahl von Piezoaktoren 250-n (n ist eine positive Ganzzahl) bezüglich 13 beschrieben.
13 zeigt eine Darstellung, die eine Schaltungskonfiguration der herkömmlichen Piezoaktoransteuervorrichtung 201 zum Ansteuern einer Mehrzahl der Piezoaktoren 250-n darstellt.
Wie in 13 dargestellt, besteht die Piezoaktoransteuervorrichtung 201 zum Ansteuern der Piezoaktoren 250-n (n ist eine positive Ganzzahl) aus einer Lade- und Entladespule 111, einem Kondensator 112, einem Ladeschalter 113, einem Entladeschalter 114, einer Diode 115, einem Stromerfassungsteil 116, einem Lade- und Entladesteuerteil 117 und Auswahlschaltern 218-1, 218-2, 218-3, ..., und 218-n (n ist eine positive Ganzzahl), und einem Auswahlschaltersteuerteil 219.
Jeder der Auswahlschalter 218-1, 218-2, 218-3, ..., und 218-n wählt den entsprechenden Piezoaktor 250-n als Ziel der Lade- und Entladesteuerung aus. Das Auswahlschaltersteuerteil 219 steuert die Betätigung von jedem der Auswahlschalter 218-1, 218-1, 218-3, ..., und 218-n.
Die Vorrichtung 201 weist ferner Hochspannungsausgangsanschlüsse 231-n (n ist eine positive Ganzzahl) und Niederspannungsausgangsanschlüsse 232-n (n ist eine positive Ganzahl) auf. Die Hochspannungsausgangsanschlüsse 231-n und die Piezoaktoren 250-n korrespondieren einzeln zueinander. Ferner korrespondieren die Niederspannungsausgangsanschlüsse 232-n und die Piezoaktoren 250-n jeweils einzeln miteinander.
Die Vorrichtung 201 weist ferner eine Mehrzahl von Hochspannungskabelbäumen 261-n (n ist eine positive Ganzzahl) und Niederspannungskabelbäumen 262-n (n ist eine positive Ganzzahl) auf. Jeder der Hochspannungsausgangsanschlüsse 231-n ist mit der entsprechenden Hochspannungsseite des Piezoaktors 250-n durch den entsprechenden Hochspannungskabelbaum 261-n verbunden. Jeder der Niederspannungsausgangsanschlüsse 232-n ist mit jeder der Niederspannungsseiten der Piezoaktoren 250-n durch den entsprechenden Niederspannungskabelbaum 267-n verbunden.
Ein Endanschluss der Lade- und Entladespule 111 ist mit den Hochspannungsausgangsanschlüssen 231-n verbunden.
Die Auswahlschalter 218-n sind in dem Strompfad zwischen den Niederspannungsausgangsanschlüssen 232-n und dem Stromerfassungsteil 116 platziert.
Das Auswahlschaltersteuerteil 219 empfängt ein Auswahlsignal, das vom Lade- und Entladesteuerteil 117 übertragen wird, und wählt einen der Auswahlschalter 218-n aus.
Anschließend wird die Lade- und Entladebetätigung der Vorrichtung 201 bezüglich 14 beschrieben.
14 zeigt ein Zeitdiagramm, das die Betätigung der herkömmlichen Piezoaktoransteuervorrichtung 201 zum Ansteuern der Piezoaktoren 250n, dargestellt in 13, darstellt.
Wie beispielsweise in 14 dargestellt, wenn das Einspritzsignal eines hohen Levels empfangen wird, um den Piezoaktor 150-1 anzusteuern, weist das Lade- und Entladesteuerteil 117 den entsprechenden Auswahlschalter 218-1 an, eingeschaltet zu sein. Der Auswahlschalter 281-1 korrespondiert mit dem Piezoaktor 250-1. Das Lade- und Entladesteuerteil 117 weist dem Entladeschalter 114 an, ausgeschaltet zu sein. Das Lade- und Entladesteuerteil 117 führt die Ladeschaltersteuerung aus, um den Ladeschalter 113 im Aus-Zustand des Entladeschalters 114 wiederholend ein- und auszuschalten (siehe Ladeschaltersteuersignale S1, S2 und S3, dargestellt in 14). Dies ermöglicht es, dass der Piezoaktor 250-1 graduell geladen wird. Dadurch expandiert der Piezoaktor 250-1 graduell (siehe Spannung [250-1] am Hochspannungsausgangsanschluss während den Zeitdauern t1 bis t9, dargestellt in 14).
Danach, wenn das Einspritzsignal vom hohen Level auf das niedrige Level geschaltet wird (siehe Zeitpunkt t11, dargestellt in 14), weist das Lade- und Entladesteuerteil 117 den Ladeschalter 113 an, ausgeschaltet zu sein. Das Lade- und Entladesteuerteil 117 führt darum die Entladeschaltersteuerung aus, um den Entladeschalter 114 im Aus-Zustand des Ladeschalters 113 wiederholend ein- und auszuschalten (siehe Entladeschaltersteuersignale S11, S12 und S13, dargestellt in 14). Dies ermöglicht es, dass der Piezoaktor 250-1 graduell geladen wird. Dadurch zieht sich der Piezoaktor 250-1 graduel] zusammen (siehe Spannung [250-1] am Hochspannungsausgangsanschluss während den Zeitdauern t11 bis t19, dargestellt in 14).
Außerdem fließt in der Piezoaktoransteuervorrichtung 101 zum Ansteuern des Piezoaktors 150, dargestellt in 12, während der Ladesteuerung des Piezoaktors bei der Steuerung der Vorrichtung 101, wie vorstehend beschrieben, der Freilaufstrom (engl. flywheel current) während des ausgeschalteten Zustands des Ladeschalters 113. Da der Freilaufstrom durch die Diode Db, die Lade- und Entladespule 111 und den Piezoaktor 150 fließt, erzeugt eine Spannung einer Resonanzschaltung, die aus der parasitischen Kapazität der Diode Db, der Lade- und Entladespule 111 und dem Piezoaktor 150 besteht, ein Rauschen in der Spannung des Piezoaktors 150 (siehe Spannung am Hochspannungsausgangsanschluss 131 und die Spannung am Niederspannungsausgangsanschluss 132 während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7 und t9 bis t10, dargestellt in 12), während der Freilaufstrom Null wird.
Ähnlich wird der Strom der Resonanzschaltung während des Entladeprozesses als Rauschen auf die Spannung des Piezoaktors 150 überlagert (siehe Spannung am Hochspannungsausgangsanschluss 131 und Spannung am Niederspannungsausgangsanschluss 132 während den Zeitdauern t13 bis t14, t16 bis t17 und t19 bis t20, dargestellt in 12).
Da die Spannung im gemeinsamen Modus gleich eines Durchschnittswerts zwischen der Spannung am Hochspannungsausgangsanschluss 131 und der Spannung am Niederspannungsausgangsanschluss 132 ist, erzeugt die Resonanzschaltung ein Rauschen, und das Rauschen wird erzeugt und auf die Spannung des gemeinsamen Modus überlagert (siehe Hochspannung des gemeinsamen Modus während den Zeitdauern t13 bis 14, t16 bis t17 und t19 bis t20, dargestellt in 12).
In der Piezoaktoransteuervorrichtung 201 zum Ansteuern der Piezoaktoren 150-n, dargestellt in 13, wenn das Lade- und Entladesteuerteil 117 den Auswahlschalter 218-1 anweist, ausgeschaltet zu sein, um nur den entsprechenden Piezoaktor 250-1 auszuwählen, sind die Hochspannungsausgangsanschlüsse 231-2, ..., und 231-n der Piezoaktoren 250-2, ..., und 250-n durch die gemeinsame Leitung bzw. Verbindung selbst dann elektrisch miteinander verbunden, wenn die anderen Piezoaktoren 250-2, ..., und 250-n nicht ausgewählt sind.
Selbst wenn das Lade- und Entladesteuerteil 117 nur den Piezoaktor 250-1 lädt, nimmt die Spannung an den Hochspannungsausgangsanschlüssen 231-2, ..., und 232-n der nicht ausgewählten Piezoaktoren 250-2, ..., und 250-n die gleiche Spannung wie der Hochspannungsausgangsanschluss 231-1 des Hochspannungsausgangsanschlusses 231-1 des ausgewählten Piezoaktors 250-1 an.
Da die Auswahlschalter 218-2, ..., und 218-n der nicht ausgewählten Piezoaktoren 250-2, ..., und 250-n an der Niederspannungsseite der Piezoaktoren 250-n platziert sind, haben die Hochspannungsausgangsanschlüsse 231-2, ..., und 231-n und die Niederspannungsausgangsanschlüsse 232-2, ..., und 232-n der nicht ausgewählten Piezoaktoren 250-2, ..., und 250-n die gleiche Spannung (siehe Spannung [250-n] am Hochspannungsausgangsanschluss 131 und Spannung [250-n] am Niederspannungsausgangsanschluss 132, dargestellt in 14), wenn die Auswahlschalter 218-2, 218-3, ..., und 218-n ausgeschaltet sind.
Demnach, wenn durch die Resonanzschaltung während des Ladeprozesses des Piezoaktors 250-1, der durch das Lade- und Entladesteuerteil 117 basierend auf dem Einspritzsignal ausgewählt wird, Rauschen erzeugt wird, wird ein starkes Rauschen auf die Spannung des gemeinsamen Modus bzw. Normalmodus der nicht ausgewählten Piezoaktoren 250-2, ..., und 250-n überlagert. Das überlagerte Rauschen auf die Spannung des gemeinsamen Modus ist größer als das Rauschen, das durch die Resonanzschaltung während des Ladeprozesses des ausgewählten Piezoaktors 250-1 erzeugt wird (siehe Spannung [250-1] des gemeinsamen Modus am Ausgangsanschluss des ausgewählten Piezoaktors 250-1 und der nicht ausgewählten Piezoaktoren, dargestellt in 14).
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Piezoaktoransteuervorrichtung zum Ansteuern eines oder mehrerer Piezoaktoren vorzusehen, wodurch ein Rauschen, das durch die Piezoaktoransteuervorrichtung erzeugt wird, reduziert werden kann.
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen sieht die vorliegende Erfindung eine Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1, 1-2 als einen Aspekt der vorliegenden Erfindung vor, durch den ein oder mehrere Piezoaktoren 50, 50-n (n ist eine positive Ganzzahl) ansteuebar sind. Die Piezoaktoransteuervorrichtung besteht aus einer Gleichstrom(DC)-Leistungsquelle 12, einem Induktor 11, einem Lade- bzw. Aufladeschalter 13, einem Entladeschalter 14, einer Diode Da, einer zweiten Diode Db, einer Lade- bzw. Auflade- und Entladesteuereinrichtung 17-1, 17-2 einer Piezostromerfassungseinrichtung 16, einem oder mehreren ersten Geräusch- bzw. Störsignalübertragungsschutzschaltern 18, 21-n (n ist eine positive Ganzzahl) und einer Geräusch- bzw. Störsignalübertragungsschutzschaltsteuereinrichtung 19-1, 19-2.
Ein positiver Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle 12 ist mit einer Hochspannungsseite der Piezoaktoren 50, 50-n als Steuerziel verbunden. Ein negativer Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle 12 ist mit einer Niederspannungsseite der Piezoaktoren 50, 50-n verbunden.
Ein Anschluss des Induktors 11 ist mit der Hochspannungsseite der Piezoaktoren 50, 50-n verbunden. Der Ladeschalter 13 ist auf einem Strompfad zwischen dem positiven Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle 12 und dem anderen Anschluss des Induktors 11 platziert. Der Ladeschalter 13 lädt die Piezoaktoren 50-n. Der Entladeschalter 14 ist auf einem Strompfad zwischen dem negativen Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle 12 und dem anderen Anschluss des Induktors 11 platziert. Der Entladeschalter 14 entlädt die Piezoaktoren 50, 50-n. Die erste Diode Da ist parallel zum Ladeschalter 13 derart verbunden, dass eine Kathode der ersten Diode Da mit dem positiven Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle 12 verbunden ist. Die zweite Diode Db ist parallel zum Entladeschalter 14 derart verbunden, dass eine Anode der zweiten Diode Da mit dem negativen Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle 12 verbunden ist.
Die Lade- und Entladesteuereinrichtung 17-1, 17-2 weist dem Entladeschalter 14 an, ausgeschaltet zu sein, und dem Ladeschalter 13 wiederholend derart ein- und ausgeschaltet zu sein, dass der Piezoaktor 50, 50-n als Steuerziel geladen wird und expandiert, wenn ein Ansteueranweisungssignal empfangen wird, das von einer externen Vorrichtung übertragen wird. Die Lade- und Entladesteuereinrichtung 17-1, 17-2 weist dem Ladeschalter 13 an, ausgeschaltet zu sein und dem Entladeschalter 14 wiederholend derart ein- und ausgeschaltet zu sein, dass der Piezoaktor 50, 50-n als Steuerziel entladen wird, und sich zusammenzieht, wenn ein Antsteuerstoppanweisungssignal empfangen wird, das von der externen Vorrichtung übertragen wird.
Die Piezostromerfassungsvorrichtung 16 erfasst einen Piezostrom, der in den Piezoaktoren 50, 50-n fließt. Der erste Geräusch- bzw. Störsignalübertragungsschutzschalter 18, 21-n (n ist eine positive Ganzzahl) ist auf einem Strompfad zwischen dem Induktor 11 und den Piezoaktoren 50, 50-n platziert. Die Geräusch- bzw. Störsignalübertragungsschutzschaltersteuereinrichtung 19-1, 19-2 steuert die Ein- und Ausschaltbetätigung des ersten Geräusch- bzw. Störsignalübertragungsschutzschalters 18, 21-n.
Die Geräusch- bzw. Störsignalübertragungsschutzschaltersteuereinrichtung 19-1, 19-2 weist dem ersten Geräusch- bzw. Störsignalübertragungsschutzschalter 18, 21-n, welcher mit dem Piezoaktor als Nicht-Steuerziel korrespondiert, an, ausgeschaltet zu sein. Der erste Geräusch- bzw. Störsignalübertragungsschutzschalter 18, 21-n korrespondiert mit dem Piezoaktor als Steuerziel und ist eingeschaltet. Der erste Geräusch- bzw. Störsignalübertragungsschutzschalter 18, 21-n ist derart einzuschalten, dass der Piezoaktor 50, 50-n als Steuerziel geladen wird und expandiert, wenn die Piezostromerfassungseinrichtung 16 einen Piezostrom während dem Ausführen der Lade- und Entladesteuerung durch die Lade- und Entladesteuereinrichtung 17-1, 17-2 erfasst. Der erste Geräusch- bzw. Störsignalübertragungsschutzschalter 18, 21-n wird derart ausgeschaltet, dass der Piezoaktor 50, 50-n als das Steuerziel entladen wird und sich zusammenzieht, wenn die Piezostromerfassungseinrichtung 16 keinen Piezostrom während des Ausführens der Lade- und Entladesteuerung durch die Lade- und Entladesteuereinrichtung 17-1, 17-2 erfasst.
Wenn die Anzahl der Piezoaktoren Eins ist, das heißt, wenn die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1 nur den Piezoaktor 50 ansteuert, gibt es keinen Piezoaktor, der nicht durch den Lade- und Entladeprozess gesteuert wird. Demnach gibt es keinen ersten Geräusch- bzw. Störsignalübertragungsschutzschalter, welcher mit dem nicht gesteuerten Piezoaktor korrespondiert.
Bei der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1 mit dem vorstehenden Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn ein Ansteueranweisungssignal, das von der externen Vorrichtung zugeführt wird, empfangen wird, führt die Lade- und Entladesteuereinrichtung 17-1 wiederholt den Ein- und Ausschaltbetrieb des Ladeschalters 13 während des ausgeschalteten Zustands des Entladeschalters 14 durch, um den Piezoaktor 50 zu laden. Daher ist es möglich, dass sich der Piezoaktor 50 graduell zusammenziehen kann.
Dies ermöglicht es, dass der Ladestrom von der DC-Leistungsquelle 12 zum Piezoaktor 50 durch die Spule 11 fließt, wenn der Ladeschalter 13 eingeschaltet ist. Andererseits fließt der Ladestrom (das heißt, der Freilaufstrom (engl. flywheel current)) durch die geladene Energie des Induktors 11 von der Niederspannungsseite des Piezoaktors 50 zur Hochspannungsseite des Piezoaktors 50 durch die zweite Diode Db, die parallel zum Entladeschalter 14 platziert ist, wenn der Ladeschalter 13 ausgeschaltet ist.
Diesem Prozess folgend, wenn das Ansteuerstoppanweisungssignal, dass von einer externen Vorrichtung (nicht dargestellt) zugeführt wird, empfangen wird, führt die Lade- und Entladesteuereinrichtung 17-1 die Ein- und Ausschaltbetätigung des Entladeschalters 14 während des ausgeschalteten Zustands des Ladeschalters 13 aus, um den Piezoaktor 50 zu entladen. Dies ermöglicht es, dass der Piezoaktor 50 sich graduell zusammenzieht.
Daher ist es möglich, dass der Entladestrom von der Hochspannungsseite des Piezoaktors 50 zu dessen Niederspannungsseite durch die Spule 11 fließt, wenn der Entladeschalter eingeschaltet ist.
Andererseits fließt der Entladestrom von der Hochspannungsseite des Piezoaktors 50 zur DC-Leistungsquelle 12 durch die Spule 11 und die erste Diode Da, die parallel zum Ladeschalter 13 platziert ist, wenn der Entladeschalter ausgeschaltet ist. Die elektrische Ladung, die im Piezoaktor 50 gesammelt ist, wird in der DC-Leistungsquelle 12 durch den Entladestrom erneut gespeichert.
Bei der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-2 mit einer Mehrzahl von Piezoaktoren 50-n gemäß der vorliegenden Erfindung sind die ersten Geräusch- bzw. Störsignalübertragungsschutzschalter 21-n auf den Strompfaden zwischen dem Induktor 11 und dem Piezoaktor 50-n platziert.
Die Geräusch- bzw. Störsignalübertragungsschutzschaltersteuereinrichtung 19-2 schaltet den ersten Geräusch- bzw. Störsignalübertragungsschutzschalter 21-n, welcher mit den Piezoaktoren 50-n korrespondiert, welche nicht das Steuerziel der Lade- und Entladesteuerung sind, aus. Kein Ladestrom und kein Entladestrom fließen in den Piezoaktoren 50-n, welche nicht das Steuerziel der Lade- und Entladesteuerung sind, selbst wenn der Ladeschalter 13 ein- und ausgeschaltet wird.
Andererseits weist die Geräusch- bzw. Störsignalübertragungsschutzschaltersteuereinrichtung 19-2 den ersten Geräusch- bzw. Störsignalübertragungsschutzschalter 21-n an, eingeschaltet zu sein, welcher mit dem Piezoaktor 50-n als Steuerziel der Lade- und Entladesteuerung korrespondiert, wenn die Piezostromerfassungseinrichtung 16 den Piezostrom während der Lade- und Entladesteuerung durch die Lade- und Entladesteuereinrichtung 17-2 erfasst. Andererseits weist die Geräusch- bzw. Störsignalübertragungsschutzschaltersteuereinrichtung 19-2 den ersten Geräusch- bzw. Störsignalübertragungsschutzschalter 21-n, welcher mit dem Piezoaktor 50-n als Steuerziel der Lade- und Entladesteuerung korrespondiert, an, ausgeschaltet zu sein, wenn die Piezostromerfassungseinrichtung 16 keinen Piezostrom erfasst.
Die Lade- und Entladesteuereinrichtung 17-1 in der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1, welche den einzigen Piezoaktor 50 ansteuert, führt den gleichen Steuerprozess aus, da der Piezoaktor 50 das Steuerziel der Lade- und Entladesteuerung ist.
Während der Freilaufstrom Null ist, unterbricht der erste Geräusch- bzw. Störsignalübertragungsschutzschalter 18 den Stromfluss im Strompfad der Resonanzschaltung, die aus der Diode Da und der Diode Db, der Lade- und Entladespule 11, und dem Piezoaktor 50 (oder 50-n) besteht. Dies ermöglicht es, dass ein durch die Resonanzschaltung erzeugtes Geräusch- bzw. Störsignal bzw. Rauschen unterdrückt werden kann.
Bei dem Aufbau der Piezoaktoransteuervorrichtung 17-2 beispielsweise, bei der das Ansteuern einer Mehrzahl von Piezoaktoren 50-n möglich ist, wenn die Piezoaktoren 50-n parallel angebracht sind, ist es bevorzugt, dass die ersten Störsignalübertragungsschutzschalter 21-n und die Piezoaktoren 50-n jeweils einzeln miteinander korrespondieren. Dieser Aufbau ermöglicht es, die Störsignalübertragungsschutzsteuerung für jeden der Piezoaktoren 50-n auszuführen.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ist eine Piezoaktoransteuervorrichtung 1-3, 1-4, 1-5 zum Ansteuern von einem oder mehreren Piezoaktoren 50, 50-n (n ist eine positive Ganzzahl) vorgesehen.
Die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-3, 1-4, 1-5 besteht aus einer Gleichstrom (DC) Leistungsquelle 12, einer Spule 11, einem Ladeschalter 13, einem Entladeschalter 14, einer ersten Diode Da, einer zweiten Diode Db, einer Lade- und Entladesteuereinrichtung 17-3, 17-4, 17-5, einer Piezostromerfassungseinrichtung 16, einem zweiten Störsignalübertragungsschutzschalter 22 und einer Störsignalübertragungsschutzchaltsteuereinrichtung 19-3, 19-4, 19-5.
Ein positiver Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle 12 ist mit einer Hochspannungsseite der Piezoaktoren 50-n als Steuerziel verbunden. Ein negativer Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle 12 ist mit einer Niederspannungsseite der Piezoaktoren 50-n verbunden. Ein Anschluss des Induktors 11 ist mit der Hochspannungsseite der Piezoaktoren 50-n verbunden. Der Ladeschalter 13 ist auf einem Strompfad zwischen dem positiven Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle 12 und dem anderen Anschluss des Induktors 11 platziert. Der Ladeschalter 13 lädt die Piezoaktoren 50-n Der Entladeschalter 14 ist auf einem Strompfad zwischen dem negativen Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle 12 und dem anderen Anschluss des Induktors 11 platziert. Der Entladeschalter 14 entlädt die Piezoaktoren 50-n. Die erste Diode Da ist parallel mit dem Ladeschalter 13 derart verbunden, dass eine Kathode der ersten Diode Da mit dem positiven Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle 12 verbunden ist. Die zweite Diode Db ist parallel zum Entladeschalter 14 derart verbunden, dass eine Anode der zweiten Diode Da mit dem negativen Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle 12 verbunden ist. Die Lade- und Entladesteuereinrichtung 17-3, 17-4, 17-5 weist dem Entladeschalter 14 an, ausgeschaltet zu sein, und dem Ladeschalter 13, wiederholt derart ein- und ausgeschaltet zu sein, dass der Piezoaktor 50-n als das Steuerziel geladen wird und expandiert, wenn ein Ansteueranweisungssignal empfangen wird, das von einer externen Vorrichtung übertragen wird.
Die Lade- und Entladesteuereinrichtung 17-3, 17-4, 17-5 weist dem Ladeschalter 13 an, ausgeschaltet zu sein, und dem Entladeschalter 14, wiederholt derart ein- und ausgeschaltet zu sein, dass der Piezoaktor 50-n als Steuerziel entladen wird und sich zusammenzieht, wenn ein Ansteuerstoppanweisungssignal empfangen wird, das von der externen Vorrichtung (nicht dargestellt) übertragen wird.
Die Piezostromerfassungseinrichtung 16 erfasst einen Piezostrom, der in den Piezoaktoren 50-n fließt.
Der zweite Störsignalübertragungsschutzschalter 22 ist parallel zur Spule 11 platziert. Die Störsignalübertragungsschutzschaltersteuereinrichtung 19-3, 19-4, 19-5 steuert die Ein- und Ausschaltbetätigung des zweiten Störsignalübertragungsschutzschalters 22.
Die Störsignalübertragungsschutzschaltersteuereinrichtung 19-3, 19-4, 19-5 weist an:
dem zweiten Störsignalübertragungsschutzschalter 22, welcher mit dem Piezoaktor als Nicht-Steuerziel korrespondiert, ausgeschaltet zu sein;
dem zweiten Störsignalübertragungsschutzschalter 22, welcher mit dem Piezoaktor als Steuerziel korrespondiert, eingeschaltet zu sein;
dem zweiten Störsignalübertragungsschutzschalter 22 ausgeschaltet zu sein, wenn die Piezostromerfassungseinrichtung 16 einen Piezostrom während des Ausführens der Lade- und Entladesteuerung durch die Lade- und Entladesteuereinrichtung 17-3, 17-4, 17-5 erfasst; und
dem zweiten Störsignalübertragungsschutzschalter 22 eingeschaltet zu sein, wenn die Piezostromerfassungseinrichtung 16 keinen Piezostrom während dem Ausführen der Lade- und Entladesteuerung durch die Lade- und Entladesteuereinrichtung 17-3, 17-4, 17-5 erfasst.
In der Piezoaktoransteuervorrichtung mit dem vorstehenden Aufbau ist der zweite Störsignalübertragungsschutzschalter 22 parallel zur Spule 11 platziert. Die Lade- und Entladesteuereinrichtung 17-3, 17-4, 17-5 weist dem zweiten Störsignalübertragungsschutzsehalter 22 an, ausgeschaltet zu sein, wenn die Piezostromerfassungseinrichtung 16 den Piezostrom während der Lade- und Entladesteuerung durch die Lade- und Entladesteuereinrichtung 17-3, 17-4, 17-5 erfasst. Andererseits weist die Lade- und Entladesteuereinrichtung 17-3, 17-4, 17-5 dem zweiten Störsignalübertragungsschutzschalter 22 an, eingeschaltet zu sein, wenn die Piezostromerfassimgseinrichtung 16 keinen Piezostrom während der Lade- und Entladesteuerung durch die Lade- und Entladesteuereinrichtung 17-3, 17-4, 17-5 erfasst.
Während der Freilaufstrom Null ist, da der Freilaufstrom durch den zweiten Störsignalübertragungsschutzschalter 22 und nicht durch die Spule 11 fließt, ist es möglich, dass kein Resonanzkreis bzw. keine Resonanzschaltung erzeugt wird, die aus der ersten Diode Da, der zweiten Diode Db, dem Induktor 11 und dem Piezoaktor 50, 50-n besteht. Dies ermöglicht es, dass das Erzeugen von Störsignalen bzw. Rauschen durch die Resonanzschaltung unterdrückt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Eine bevorzugte, nicht beschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend durch ein Beispiel bezüglich der beigefügten Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Ansicht, die eine Schaltungskonfiguration einer Piezoaktoransteuervorrichtung zum Ansteuern eines Piezoaktors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ein Zeitdiagramm, das die Betätigung der Piezoaktoransteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, dargestellt in 1, darstellt;
3 eine Ansicht, die eine Schaltungskonfiguration einer Piezoaktoransteuervorrichtung zum Ansteuern einer Mehrzahl von Piezoaktoren gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 ein Zeitdiagramm, das die Betätigung der Piezoaktoransteuervorrichtung gemäß der in 3 dargestellten zweiten Ausführungsform darstellt;
5 eine Ansicht, die eine Schaltungskonfiguration einer Piezoaktoransteuervorrichtung zum Ansteuern eines Piezoaktors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 ein Zeitdiagramm, das die Betätigung der Piezoaktoransteuervorrichtung gemäß der in 5 dargestellten dritten Ausführungsform;
7 eine Ansicht, die eine Schaltungskonfiguration einer Piezoaktoransteuervorrichtung zum Ansteuern eines Piezoaktors gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 ein Zeitdiagramm, das die Betätigung der Piezoaktoransteuervorrichtung gemäß der in 7 dargestellten vierten Ausführungsform darstellt;
9 eine Ansicht, die eine Schaltungskonfiguration einer Piezoaktoransteuervorrichtung zum Ansteuern einer Mehrzahl von Piezoaktoren gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
10 ein Zeitdiagramm, das die Betätigung der Piezoaktoransteuervorrichtung gemäß der in 9 dargestellten fünften Ausführungsform darsteilt;
11 eine Ansicht, die eine Schaltungskonfiguration einer herkömmlichen Piezoaktoransteuervorrichtung zum Ansteuern eines Piezoaktors darstellt;
12 ein Zeitdiagramm, das die Betätigung der in 11 dargestellten herkömmlichen Piezoaktoransteuervorrichtung darstellt;
13 eine Ansicht, die eine Schaltungskonfiguration einer herkömmlichen Fiezoaktoransteuervorrichtung zum Ansteuern einer Mehrzahl von Piezoaktoren darstellt; und
14 ein Zeitdiagramm, das die Betätigung der in 13 dargestellten herkömmlichen Piezoaktoransteuervorrichtung darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hiernach werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezüglich der beigefügten Figuren beschrieben. Bei den nachfolgenden Figuren der verschiedenen Ausführungsformen bezeichnen in den verschiedenen Diagrammen gleiche Bezugszeichen gleiche oder äquivalente Komponenten.
Erste Ausführungsform
Hiernach wird eine Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1 zum Ansteuern eines Piezoaktors 50 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezüglich 1 und 2 beschrieben.
1 zeigt eine Ansicht, die eine Schaltungskonfiguration der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1 zum Ansteuern des Piezoaktors 50 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 2 zeigt ein Zeitdiagramm, das die in 1 dargestellte Betätigung der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1, darstellt.
Wie in 1 dargestellt steuert die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1 zum Ansteuern des Piezoaktors 50 gemäß der ersten Ausführungsform zum Beispiel die Kraftstoffeinspritzung in der Dieselmaschine, die im Kraftfahrzeug montiert ist. Die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1 weist dem Piezoaktor 50 an, geladen bzw. entladen zu werden, um ihn zu expandieren oder zusammenzuziehen. Der Piezoaktor 50 ist in einem Injektor platziert, durch welchen Kraftstoff in einen entsprechenden Zylinder der Dieselmaschine eingespritzt wird. Der Expansions- und Kontraktionsprozess des Piezoaktors 50 startet und stoppt die Kraftstoffeinspritzung des Injektors in dem Zylinder der Dieselmaschine.
Wie in 1 dargestellt besteht die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1 zum Ansteuern des Piezoaktors 50 aus einer Lade- und Entladespule 11, einem Kondensator 12, einem Ladeschalter 13, einem Entladeschalter 14, einer Diode 15, einem Stromerfassungsteil 16, einem Lade- und Entladesteuerteil 17-1, einem Störsignalübertragungsschutzschalter 18, und einem Störsignalübertragungsschutzschaltsteuerteil 19-1 zum Steuern der Betätigung des Störsignalübertragungsschutzschalters 18. Die Lade- und Entladespule 11 ist in Serie mit dem Piezoaktor 50 verbunden. Der Kondensator 12 funktioniert als Gleichstrom (DC) Leistungsquelle. Der Kondensator 12 lädt elektrische Leistung bzw. Strom zum Piezoaktor 50. Der Ladeschalter 13 arbeitet, wenn der Piezoaktor 50 geladen ist. Der Entladeschalter 14 arbeitet, wenn der Piezoaktor 50 entladen ist. Die Diode 15 verhindert, dass im Piezoaktor 50 negative Spannung erzeugt wird. Das Stromerfassungsteil 16 erfasst Strom (hiernach als „Piezostrom” bezeichnet), welcher im Piezoaktor 50 fließt. Das Lade- und Entladesteuerteil 17-1 steuert die Betätigung des Ladeschalters 13 und des Entladeschalters 14.
Der Störsignalübertragungsschutzschalter 18 verhindert, dass ein Störsignal, welches während des Lade- und Entladeprozesses des Piezoaktors 50 erzeugt wird, übertragen wird. Das Steuerteil 19-1 steuert die Betätigung des Störsignalübertragungsschutzschalters 18.
Die Vorrichtung 1-1 zum Ansteuern des Piezoaktors 50 gemäß der ersten Ausführungsform weist einen Hochspannungsausgangsanschluss 31 und einen Niederspannungsausgangsanschluss 32 auf. Der Hochspannungsausgangsanschluss 31 der Ansteuerung 1 ist mit der Hochspannungsseite des Piezoaktors 50 durch einen Hochspannungskabelbaum 61 verbunden. Der Niederspannungsausgangsanschluss 32 der Ansteuerung 1 ist mit der Niederspannungsseite des Piezoaktors 50 durch einen Niederspannungskabelbaum 62 verbunden.
Ein Anschluss der Lade- und Entladespule 11 ist mit dem Hochspannungsausgangsanschluss 31 durch den Störsignalübertragungsschutzschalter 18 verbunden.
Der positive Elektrodenanschluss des Kondensators 12 ist mit dem Hochspannungsausgangsanschluss 31 durch den Ladeschalter 13 und die Lade- und Entladespule 11 verbunden. Der Hochspannungsausgangsanschluss 31 ist mit der Hochspannungsseite des Piezoaktors 50 verbunden. Der negative Elektrodenanschluss des Kondensators 12 ist mit der Niederspannungsseite des Piezoaktors 50 durch den Niederspannungsausgangsanschiuss 32 verbunden.
Der Ladeschalter 13 besteht aus einem n-Kanal MOSFET. Der Drain des Ladeschalters 13 ist mit dem positiven Elektrodenanschluss des Kondensators 12 verbunden, und die Quelle bzw. Source des Ladeschalters 13 ist mit dem anderen Anschluss der Lade- und Entladespule 11 verbunden. Die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet als Diode Da eine parasitische Diode des n-Kanal MOSFET des Ladeschalters 13.
Der Entladeschalter 14 besteht aus einem n-Kanal MOSFET. Der Drain des Entladeschalters 14 ist mit einem Verbindungsknoten zwischen dem Ladeschalter 13 und der Lade- und Entladespule 11 verbunden. Die Source des Entladeschalters 14 ist mit dem Niederspannungsausgangsanschluss 32 verbunden. Die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet als Diode Db eine parasitische Diode des n-Kanal MOSFET des Entladeschalters 14.
Die Anode der Diode 15 ist mit einem Verbindungsknoten zwischen dem Entladeschalter 14 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32 verbunden. Die Kathode der Diode 15 ist mit einem Verbindungsknoten zwischen der Lade- und Entladespule 11 und dem Hochspannungsausgangsanschluss 31 verbunden.
Das Stromerfassungsteil 16 ist in dem Strompfad zwischen dem Niederspannungsausgangsanschluss 32 und dem Entladeschalter 14 platziert. Das Stromerfassungsteil 16 besteht aus einem Shunt-Widerstand, einem Betätigungsverstärker bzw. Operationsverstärker und einem Komparator. Wenn der Strom im Shunt-Widerstand fließt, verstärkt der Operationsverstärker die Spannung zwischen beiden Anschlüssen des Shunt-Widerstands. Der Komparator des Stromerfassungsteils 16 vergleicht die verstärkte Spannung und eine vorbestimmte Schwellwertspannung. Wenn das Vergleichsergebnis anzeigt, dass die verstärkte Spannung kleiner als die vorbestimmte Schwellwertspannung ist, gibt das Stromerfassungsteil 16 ein Piezostromerfassungssignal eines hohen Levels aus. Wenn das Vergleichsergebnis hingegen anzeigt, dass die verstärkte Spannung nicht niedriger als die vorbestimmte Schwellwertspannung ist, gibt das Stromerfassungsteil 16 das Piezostromerfassungssignal eines niedrigen Levels aus. Die vorbestimmte Schwellwertspannung ist ein Wert, welcher leicht größer als die Amplitude ist, wenn der Piezostrom um null Ampere (DA) oszilliert.
Das Lade- und Entladesteuerteil 17-1 empfängt ein Ansteuersignal (als Einspritzsignal), das von einer elektrischen Steuereinheit (ECU, nicht dargestellt) übertragen wird, um den Injektor zu öffnen. Die ECU führt den Maschinensteuerprozess aus. Das Lade- und Entladesteuerteil 17-1 empfängt ferner ein Piezostromerfassungssignal, das vom Stromerfassungsteil 16 übertragen wird. Das Lade- und Entladesteuerteil 17-1 erzeugt ein Steuersignal eines ersten Störsignalübertragungsschutzschalters.
Der Störsignalübertragungsschutzschalter 18 ist auf einem Strompfad zwischen dem Hochspannungsausgangsanschluss 31 und der Lade- und Entladespule 11 platziert. Das Steuerteil 19-1 zum Ansteuern des Störsignalübertragungsschutzschalters 18 empfängt das Steuersignal des Störsignalübertragungsschutzschalters 18, das vom Lade- und Entladesteuerteil 17-1 übertragen wird.
Anschließend wird der Steuerprozess der Lade- und Entladesteuerung des Piezoaktors 50 durch die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1 bezüglich 2 beschrieben.
Wie in 2 dargestellt, wenn das Einspritzsignal ein hohes Level aufweist (siehe Zeitpunkt t1), verändert das Lade- und Entladesteuerteil 17-1 das niedrige Level des Steuersignals des Störsignalübertragungsschutzschalters 18 auf ein hohes Level. Das Lade- und Entladesteuerteil 17-1 weist dem Entladeschalter 14 an, ausgeschaltet zu sein, und führt die Lade schaltersteuerung derart aus, dass der Ladeschalter 13 wiederholend ein- und ausgeschaltet wird, während der Entladeschalter 14 im ausgeschalteten Zustand ist (siehe Ladeschaltersteuersignals S1, S2 und S3, dargestellt in 2).
Wenn der Ladeschalter 13 eingeschaltet ist fließt der Ladestrom vom Kondensator 12 zum Piezoaktor 50 durch die Lade- und Entladespule 11 (siehe Zeitdauern t1 bis t2, t4 bis t5 und t7 bis t8, dargestellt in 2). Wenn hingegen der Ladeschalter 13 ausgeschaltet ist, fließt der Ladestrom (das heißt, der Leerlaufstrom) durch die geladene Energie bzw. Leistung in der Lade- und Entladespule 11 von der Niederspannungsseite des Piezoaktors 50 zur Hochspannungsseite des Piezoaktors 50 durch die Diode Db, welche parallel zum Entladeschalter 14 platziert ist (siehe Zeitdauern t2 bis t4, t5 bis t7 und t8 bis t10, dargestellt in 2). Die vorstehende Ladeschaltersteuerung ermöglicht es, dass der Piezoaktor 50 graduell geladen wird. Dadurch expandiert der Piezoaktor 50 graduell (siehe Spannung des Hochspannungsausgangsanschlusses 31 während den Zeitdauern t1 bis t9, dargestellt in 2).
Der Leerlaufstrom fließt, während der Ladeschalter 13 im Ladeprozess durch die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1 ausgeschaltet ist. Wenn der Leerlaufstrom um null Ampere oszilliert (0 A) (siehe Piezostrom während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7 und t9 bis t10, dargestellt in 2), wird das Piezostromerfassungssignal vom niedrigen Level auf das hohe Level geschaltet (siehe Piezostromerfassungssignal während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7 und t9 bis t10, dargestellt in 2). Das Lade- und Entladesteuerteil 17-1 verändert das hohe Level des Steuersignals des Störsignalübertragungsschutzschalters 18 auf dessen niedriges Level (siehe das Steuersignal des Störsignalübertragungsschutzschalters 18 während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7 und t9 bis t10, dargestellt in 2).
Das Steuerteil 19-1 zum Ansteuern des Störsignalübertragungsschutzschalters 18 weist dem Störsignalübertragungsschutzschalter 18 an, ausgeschaltet zu sein, während das Steuersignal des Störsignalübertragungsschutzschalters 18 auf dem niedrigen Level ist.
Die vorstehende Steuerung ermöglicht es, kein Störsignal bzw. Rauschen in der Spannung am Hochspannungsausgangsanschluss 31 und der Spannung am Niederspannungsausgangsanschluss 32 erzeugt wird, selbst wenn der Piezostrom um null Ampere oszilliert (siehe Spannung am Hochspannungsausgangsanschluss 31 und Spannung am Niederspannungsausgangsanschluss 32 während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7 und t9 bis 10, dargestellt in 2).
Demnach wird bei der Differenzialspannung zwischen der Spannung am Hochspannungsausgangsanschluss 31 und der Spannung am Niederspannungsausgangsanschluss 32 und der Spannung des gemeinsamen Modus am Hochspannungsausgangsanschluss 31 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32 kein Störsignal bzw. Rauschen erzeugt (siehe die Differenzialspannung zwischen dem Hochspannungsausgangsanschluss 31 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32, und die Spannung des gemeinsamen Modus am Hochspannungsausgangsanschluss 31 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32 während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7 und t9 bis t10, dargestellt in 2).
Wenn das Einspritzsignal vom hohen Level auf das niedrige Level geändert wird (zum Zeitpunkt t11), verändert das Lade- und Entladesteuerteil 17-1 das niedrige Level des ersten Störsignalübertragungssteuersignals auf das hohe Level. Wenn das Level des Einspritzsignals auf das hohe Level geschaltet wird, weist das Steuerteil 19-1 den Störsignalübertragungsschutzschalter 18 an, eingeschaltet zu sein. Nach dieser Betätigung schaltet das Lade- und Entladesteuerteil 17-1 den Ladeschalter 13 aus, und führt die Entladeschaltersteuerung so durch, dass der Entladeschalter 14 wiederholend ein- und ausgeschaltet wird, während sich der Ladeschalter 13 im ausgeschalteten Zustand befindet (siehe Entladeschaltersteuersignale S11, S12 und S13, dargestellt in 2).
Wenn der Entladeschalter 14 eingeschaltet ist, fließt der Entladestrom von der Hochspannungsseite des Piezoaktors 50 zu dessen Niederspannungsseite durch die Lade- und Entladespule 11 (siehe Piezostrom während den Zeitdauern t11 bis t12, t14 bis t14 und t17 bis t18, dargestellt in 2).
Wenn hingegen der Entladeschalter 14 ausgeschaltet wird, fließt der Entladestrom von der Hochspannungsseite des Piezoaktors 50 zum Kondensator 12 durch die Lade- und Entladespule 11 und die Diode Da, welche parallel zum Ladeschalter 13 platziert ist (siehe Piezostrom während den Zeitdauern t12 bis t14, t15 bis t17, und t18 bis t20 dargestellt in 2).
Die vorstehend beschriebene Entladeschaltersteuerung ermöglicht es, dass die elektrische Ladung, die im Piezoaktor 50 gespeichert ist, zum Kondensator 12 wiederhergestellt werden kann, und dass sich der Piezoaktor 50 graduell zusammenzieht (siehe Spannung am Hochspannungsausgangsanschluss 31 während den Zeitdauern t11 bis t19, dargestellt in 2).
Beim Entladeprozess, der durch die Vorrichtung 1-1 zum Ansteuern des Piezoaktors 50 ausgeführt wird, fließt der Leerlaufstrom während des ausgeschalteten Zustands des Entladeschalters 14. Während der Leerlaufstrom um null Ampere (0 A) oszilliert (siehe Piezostrom während den Zeitdauern t13 bis t14, t16 bis t17 und t19 bis t20, dargestellt in 2), steigt das Piezostromerfassungssignal auf das hohe Level an (siehe Piezostromerfassungssignal während den Zeitdauern t13 bis t14, t16 bis t17 und t19 bis t20, dargestellt in 2).
Das Lade- und Entladesteuerteil 17-1 schaltet das erste Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal vom hohen Level auf das niedrige Level (siehe erstes Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal während den Zeitdauern t13 bis 14, t16 bis 17 und t19 bis t20, dargestellt in 2).
Das Steuerteil 19-1 zum Steuern der Betätigung des Störsignalübertragungsschutzschalters 18 weist dem Störsignalübertragungsschutzschalter 18 an, während des niedrigen Levels des ersten Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignals ausgeschaltet zu sein.
Die vorstehende Steuerung ermöglicht es, dass kein Störsignal bzw. Rauschen in der Spannung am Hochspannungsausgangsanschluss 30 und der Spannung am Niederspannungsausgangsanschluss 32 erzeugt wird, selbst wenn der Piezostrom um null Ampere (0 A) oszilliert (siehe Spannung am Hochspannungsausgangsanschluss 31 und Spannung am Niederspannungsausgangseinschluss 32 während der Zeitdauer t13 bis t14, t16 bis t17 und t19 bis t20, dargestellt in 2).
Demnach wird kein Störsignal bzw. Rauschen in der Differentialspannung zwischen der Spannung am Hochspannungsausgangsanschluss 31 und der Spannung am Niederspannungsausgangsanschluss 32, und der Spannung des gemeinsamen Modus am Hochspannungsausgangsanschluss 31 und dem Niederspannungsausganganschluss 32 erzeugt (siehe Differentialspannung zwischen dem Hochspannungsausgangsanschluss 31 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32, und der Spannung des gemeinsamen Modus am Hochspannungsausgangsanschluss 31 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32 während der Zeitdauern t13 bis t14, t16 bis t17 und t19 bis t20, dargestellt in 2).
Bei der Vorrichtung 1-1 zum Steuern des Piezoaktors 50 mit dem vorstehenden Aufbau weist das Störsignalübertragungsschutzschaltersteuerteil 19-1 dem Störsignalübertragungsschutzschalter 18 an, eingeschaltet zu sein, wenn das Lade- und Entladesteuerteil 17-1 die Lade- und Entladesteuerung ausführt und das Stromerfassungsteil 16 den Piezostrom erfasst. Andererseits weist das Störsignalübertragungsschutzschaltersteuerteil 19-1 dem Störsignalübertragungsschutzschalter 18 an, ausgeschaltet zu sein, wenn das Lade- und Entladesteuerteil 17-1 die Lade- und Entladesteuerung ausführt und das Stromerfassungsteil 16 keinen Piezostrom erfasst.
Während der Leerlaufstrom Null ist, unterbricht der Störsignalübertragungsschutzschalter 18 den Strom, der den Strompfad der Resonanzschalter, die aus der Diode Da und der Diode Db, der Lade- und Entladespule 11, und dem Piezoaktor 50 bestehen, fließt. Dies ermöglicht es, dass das Erzeugen des Störsignals bzw. des Rauschens durch die Resonanzschaltung unterdrückt werden kann.
Der Kondensator 12 entspricht in den Ansprüchen einer Gleichstrom(DC)-Leistungsquelle. Die Lade- und Entladespule 11 entspricht in den Ansprüchen einer Spule. Die Diode Da entspricht in den Ansprüchen einer ersten Diode, und die Diode Db entspricht in den Ansprüchen einer zweiten Diode. Das Lade- und Entladesteuerteil 17-1 entspricht in den Ansprüchen einer Lade- und Entladesteuereinrichtung, und das Stromerfassungsteil 16 entspricht in den Ansprüchen einem Piezostromerfassungsteil. Der Störsignalübertragungsschutzschalter 18 entspricht in den Ansprüchen einem ersten Störsignalübertragungsschutzschalter. Der Störsignalübertragungsschutzschalter 19-1 entspricht in den Ansprüchen einem zweiten Störsignalübertragungsschutzschalter. Das Einspritzsignal des hohen Levels entspricht in den Ansprüchen einem Ansteuersignal, und das Einspritzsignal des niedrigen Levels entspricht in den Ansprüchen einem Ansteuerstoppanweisungssignal.
Zweite Ausführungsform
Nachfolgend wird eine Piezoaktoransteuervorrichtung 1-2 zum Ansteuern einer Mehrzahl von Piezoaktoren 50-n (n ist eine positive Ganzzahl) gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezüglich 3 und 5 beschrieben. Die nachfolgende Beschreibung der zweiten Ausführungsform erläutert den Unterschied zwischen der zweiten und der ersten Ausführungsform.
3 zeigt eine Ansicht, die eine Schaltungskonfiguration der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-2 zum Ansteuern einer Mehrzahl der Piezoaktoren 50-n gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 4 zeigt ein Zeitdiagramm, das die Betätigung der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-2 gemäß der zweiten Ausführungsform, dargestellt in 3 darstellt.
Wie in 3 dargestellt, steuert die Vorrichtung 1-2 gemäß der zweiten Ausführungsform jeden der Piezoaktoren 50-1, 50-2, 50-3,... und 50-n (n ist eine positive Ganzzahl) an. 3 stellt die Piezoaktoren 50-1 und 50-n nur kurz dar.
Der Unterschied im Aufbau zwischen der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1, dargestellt in 1, und der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-2, dargestellt in 3, ist der nachfolgende:
Das in 3 dargestellte System besteht aus der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-2 und einer Mehrzahl der Piezoaktoren 50-n (n ist eine positive Ganzzahl) und die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-2, dargestellt in 3 weist eine Mehrzahl von Hochspannungsausgangsanschlüssen 31-n (n ist eine positive Ganzzahl) und Niederspannungsausgangsanschlüssen 32-n (n ist eine positive Ganzzahl), Auswahlschaltern 21-n (n ist eine positive Ganzzahl), das Lade- und Entladesteuerteil 17-2 und das Steuerteil 19-2 auf. Weitere Komponenten der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-2 gemäß der zweiten Ausführungsform, dargestellt in 3, sind gleich denen in der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1 gemäß der ersten Ausführungsform, dargestellt in 1. Insbesondere stellt 3 die Hochspannungsausgangsanschlüsse 31-1 und 31-n, und die Niederspannungsausgangsanschlüsse 32-1 und 32-n, die Auswahlschalter 21-1 und 21-n, in Kürze dar.
Das heißt, jeder der Hochspannungsausgangsanschlüsse 31-n ist mit einem Anschluss der Lade- und Entladespule 11 durch den entsprechenden Auswahlschalter 21-n verbunden. Die Hochspannungsausgangsanschlüsse 31-n korrespondieren mit den Auswahlschaltern 21-n entsprechend einzeln miteinander.
Jeder der Niederspannungsausgangsanschlüsse 32-n ist mit dem negativen Anschluss der Lade- und Entladespule 11 durch das Stromerfassungsteil 16 verbunden.
Jeder der Auswahlschalter 21-n ist in dem Strompfad zwischen dem entsprechenden bzw. korrespondierenden Hochspannungsausgangsanschluss 31-n und der Lade- und Entladespule 11 platziert.
Das Steuerteil 19-2 steuert die Betätigung von jedem der Auswahlschalter 21-n, um die Störsignalübertragung zu verhindern.
Die Hochspannungsausgangsanschlüsse 31-n sind jeweils einzeln mit den Hochspannungsseiten der Piezoaktoren 50-n durch die entsprechenden Hochspannungskabelbäume 61-n (n ist eine positive Ganzzahl) verbunden. Ferner sind die Niederspannungsausgangsanschlüsse 32-n jeweils einzeln mit den Niederspannungsseiten der Piezoaktoren 50-n durch die Niederspannungskabelbäume 62-n (n ist eine positive Ganzzahl) verbunden.
Anschließend wird die Lade- und Entladesteuerung des Piezoaktors 50-1 durch die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-2 bezüglich 4 beschrieben.
Wie in 4 dargestellt, wenn das Einspritzsignal des hohen Levels, welches dem Piezoaktor 50-1 als das Steuerziel anweist, empfangen wird (zum Zeitpunkt t1 dargestellt in 4), weist das Lade- und Entladesteuerteil 17-2 dem Auswahlschalter 21-1, welcher mit dem Piezoaktor 50-1 korrespondiert, an, eingeschaltet zu sein. Das Lade- und Entladesteuerteil 17-2 führt die Ladeschaltersteuerung aus, um den Ladeschalter 13 wiederholend ein- und auszuschalten (siehe die Ladeschaltersteuersignale S1, S2 und S3, dargestellt in 4). Dies ermöglicht es, die Piezoaktoren graduell zu laden, und der Piezoaktor 50-1 expandiert (siehe Spannung [50-1] am Hochspannungsausgangsanschluss des Piezoaktors 50-1 während der Zeitdauer t1 bis t9, dargestellt in 4).
Während der Ladedauer des Piezoaktors 50-1 durch die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-2 gemäß der zweiten Ausführungsform, dargestellt in 4, fließt der Leerlaufstrom während des ausgeschalteten Zustands des Ladeschalters 13. Während der Leerlaufstrom um null Ampere oszilliert (0 A) (siehe Piezostrom während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7 und t9 bis t10, dargestellt in 4), nimmt das Piezostromerfassungssignal das hohe Level an (siehe Piezostromerfassungssignal während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7 und t9 bis t10, dargestellt in 4). Das Lade- und Entladeteil 17-2 schaltet dadurch das erste Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal von dem hohen Level auf das niedrige Level (siehe das erste Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal [50-1] während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7 und t9 bis t10, dargestellt in 4). Das Steuerteil 19-2 weist dem Auswahlschalter 21-1 an, während des niedrigen Levels des ersten Störsignalübertragungsschutzsteuersignals, das zum Auswahlschalter 21-1 zuzuführen ist, ausgeschaltet zu sein.
Die vorstehende Steuerung ermöglicht es, dass kein Störsignal bzw. Rauschen in der Spannung am Hochspannungsausgangsanschluss 31-1 und der Spannung am Niederspannungsausgangsanschluss 32-1 erzeugt wird, selbst wenn der Piezostrom um null Ampere oszilliert (siehe Spannung [50-1] am Hochspannungsausgangsanschluss 31-1 und Spannung [50-1] am Niederspannungsausgangsanschluss 32-1 während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7 und t9 bis t10, dargestellt in 4).
Demnach wird kein Störsignal bzw. Rauschen in der Differenzialspannung [50-1] zwischen der Spannung [50-1] am Hochspannungsausgangsanschluss 31-1 und der Spannung [50-1] am Niederspannungsausgangsanschluss 32-1, und der Spannung des gemeinsamen Modus [50-1] am Hochspannungsausgangsanschluss 31-1 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32-1 erzeugt (siehe Differenzialspannung [50-1] zwischen dem Hochspannungsausgangsanschluss 31-1 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32-1, und die Spannung des gemeinsamen Modus [50-1] am Hochspannungsausgangsanschluss 31-1 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32-1 während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7 und t9 bis t10, dargestellt in 4).
Wenn das Einspritzsignal vom hohen Level auf das niedrige Level verändert wird (im Zeitpunkt t11), weist das Lade- und Entladesteuerteil 17-2 den Auswahlschalter 21-1 für den Piezoaktor 50-1 an, eingeschaltet zu sein. Das Lade- und Entladesteuerteil 17-2 weist dem Ladeschalter 13 an, ausgeschaltet zu sein. Das Lade- und Entladesteuerteil 17-2 führt die Entladeschaltersteuerung durch, um den Entladeschalter 14 wiederholend ein- und auszuschalten, während sich der Ladeschalter 13 im ausgeschalteten Zustand befindet (siehe Entladeschaltersteuersignale S11, S12 und S13, dargestellt in 4). Die vorstehende Entladeschaltersteuerung ermöglicht es, dass der Piezoaktor 50-1 graduell geladen wird, und dass sich der Piezoaktor 50-1 zusammenzieht (siehe Spannung [50-1] des Hochspannungsausgangsanschlusses 31-1 während den Zeitdauern t11 bis t19, dargestellt in 4).
Sei dem Entladeprozess, der durch die Vorrichtung 1-2 zum Ansteuern des Piezoaktors 50-1 ausgeführt wird, fließt der Leerlaufstrom während des ausgeschalteten Zustands des Entladeschalters 14. Während der Leerlaufstrom um null Ampere (0 A) oszilliert (siehe Piezostrom während den Zeitdauern t13 bis t4, t16 bis t17 und t19 bis t20, dargestellt in 4), nimmt das Piezostromerfassungssignal das hohe Level an (siehe Piezostromerfassungssignal während den Zeitdauern t123 bis t14, t16 bis t17 und t19 bis t20, dargestellt in 2).
Das Lade- und Entladesteuerteil 17-2 schaltet das Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal vorn hohen Level auf das niedrige Level (siehe erstes Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal [50-1] während den Zeitdauern t13 bis t14, t16 bis t17 und t19 bis t20, dargestellt in 4).
Das Steuerteil 19-2 weist dem Auswahlschalter 21-1 an, während des niedrigen Levels des ersten Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignals für den Auswahlschalter 21-1 ausgeschaltet zu sein.
Bei dem Vorstehenden wird ermöglicht, dass kein Störsignal bzw. Rauschen in der Spannung [50-1] am Hochspannungsausgangsanschluss 31-1 und der Spannung [50-1] am Niederspannungsausgangsanschluss 32-1 erzeugt wird, selbst wenn der Piezostrom um null Ampere (0 A) oszilliert (siehe Spannung [50-1] am Hochspannungsausgangsanschluss 31 und Spannung [50-1] am Niederspannungsausgangsanschluss 32 während den Zeitdauern t13 bis t14, t16 bis t17 und t19 bis t20, dargestellt in 4).
Demnach wird in der Differenzialspannung [50-1] zwischen der Spannung [50-1] am Hochspannungsausgangsanschluss 31-1 und der Spannung [50-1] am Niederspannungsausgangsanschluss 32-1 und der Spannung [50-1] des gemeinsamen Modus am Hochspannungsausgangsanschluss 31-1 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32-1 kein Störsignal bzw. Rauschen erzeugt (siehe Differenzialspannung [50-1] zwischen dem Hochspannungsausgangsanschluss 31 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32 und die Spannung des gemeinsamen Modus [50-1] am Hochspannungsausgangsanschluss 31 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32-1 während den Zeitdauern t13 bis t14, t16 bis t17 und t19 bis t20, dargestellt in 4).
Außerdem sind die Auswahlschalter 21-2 bis 21-n, welche mit den Piezoaktoren 50-2 bis 50-n korrespondieren, während des vorstehenden Steuerprozesses ausgeschaltet (siehe erste Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal [50-n], dargestellt in 4), da jeder der Piezoaktoren 50-2 bis 50-n nicht das Ziel für die Lade- und Entladesteuerung ist.
Das heißt, die Hochspannungsseite von jedem der Piezoaktoren 50-2, 50-3, ... und 50-n ist nicht mit dem entsprechenden Hochspannungsausgangsanschluss 31-n verbunden (n ist eine positive Ganzzahl größer 1).
Die Niederspannungsseite von jedem der Piezoaktoren 50-2, 50-3, ... und 50-n ist hingegen mit dem entsprechenden Niederspannungsausgangsanschluss 32-n verbunden (n ist eine positive Ganzzahl größer 1). Die Niederspannungsseite (n) der Piezoaktoren 50-n (n ist eine positive Ganzzahl größer 1) sind geerdet.
Demnach hat die Hochspannungsausgangsanschlussspannung [50-2, 50-3, ... und 50-n] der Piezoaktoren [50-2, 50-3, ... und 50-n] die gleiche Spannung an der Niederspannungsausgangsanschlussspannung [50-2, 50-3, ... und 50-n], das heißt, welche in etwa gleich der Massespannung ist (siehe Hochspannungsausgangsanschlussspannung [50-n] und Niederspannungsausgangsanschlussspannung [50-n], dargestellt in 4).
Dies ermöglicht es, dass kein Störsignal bzw. Rauschen erzeugt wird, weil die Spannung [50-2, 50-3, ... und 50-n] des gemeinsamen Modus am Hochspannungsausgangsanschluss und dem Niederspannungsausgangsanschluss der Piezoaktoren [50-2, 50-3, ... und 50-n] klein wird (siehe Spannung des gemeinsamen Modus am Ausgangsanschluss, dargestellt in 4).
In der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-2 mit dem vorstehenden Aufbau gemäß der zweiten Ausführungsform weist das Störsignalübertragungsschutzschaltersteuerteil 19-2 die Auswahlschalter 21-n an, ausgeschaltet zu sein, welche mit dem Piezoaktoren 50-n entsprechend korrespondieren, bei welchen die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-2 gemäß der zweiten Ausführungsform nicht die Lade- und Entladesteuerung ausführt. Dies ermöglicht es, dass verhindert wird, dass irgendein Ladestrom und Entladestrom, der durch eine Ein- und Aus-Betätigung des Ladeschalters 13 und des Entladeschalters 14 erzeugt wird, in den entsprechenden Piezoaktoren 50-n fließt, für welche die Ansteuervorrichtung 1-2 nicht die Lade- und Entladesteuerung ausführt.
Wenn beispielsweise hingegen die Lade- und Entladesteuerung durch das Lade- und Entladesteuerteil 17-2 für den Piezoaktor 50-1 als Steuerziel ausgeführt wird, weist das Steuerteil 19-2 den entsprechenden Auswahlschalter 21-1 an, eingeschaltet zu sein, wenn das Stromerfassungsteil 16 den Piezostrom erfasst, und weist dem Auswahlschalter 21-1 an, ausgeschaltet zu sein, wenn das Stromerfassungsteil 16 keinen Piezostrom erfasst.
Während der Leerlaufstrom Null ist, unterbrechen die Auswahlschalter 21-n den Strom, welcher im Strompfad der Resonanzschaltung fließt, die aus der Diode Da und der Diode Db, der Lade- und Entladespule 11, und den Piezoaktoren 50-n besteht. Dies ermöglicht es, dass das Störsignal bzw. Rauschen, das durch die Resonanzschaltung erzeugt wird, unterdrückt werden kann.
Wie vorstehend beschrieben entsprechen die Auswahlschalter 21-n, in den Ansprüchen den ersten Störsignalübertragungsschutzschaltern.
Dritte Ausführungsform
Nachfolgend wird eine Piezoaktoransteuervorrichtung 1-3 zum Ansteuern des Piezoaktors 50 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezüglich 5 und 6 beschrieben. Die nachfolgende Beschreibung der dritten Ausführungsform erläutert den Unterschied zwischen der dritten Ausführungsform und der ersten Ausführungsform.
5 zeigt eine Ansicht, die eine Schaltungskonfiguration der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-3 zum Ansteuern des Piezoaktors 50 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 6 zeigt ein Zeitdiagramm, das die Betätigung der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-3 gemäß der in 5 dargestellten dritten Ausführungsform.
Wie in 5 dargestellt, weist die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-3 gemäß der dritten Ausführungsform einen Störsignalübertragungsschutzschalter 22 anstelle des Störsignalübertragungsschutzschalters 18, der bei der Vorrichtung 1-1 gemäß der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform verwendet wird, auf.
Weitere Komponenten in der in 5 dargestellten Piezoaktoransteuervorrichtung 1-3, sind gleich den Komponenten in der in 1 dargestellten Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1.
Das heißt, ein Anschluss der Lade- und Entladespule 11 ist direkt mit dem Hochspannungsausgangsanschluss 31 verbunden. Der Störsignalübertragungsschutzschalter 22 ist parallel zu der Lade- und Entladespule 11 verbunden. Das Lade- und Entladesteuerteil 17-3 erzeugt und gibt ein zweites Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal zum Störsignalübertragungsschutzschalter 22 aus, um die Betätigung des Störsignalübertragungsschutzschalters 22 zu steuern.
Das Störsignalübertragungsschutzschaltersteuerteil 19-3 empfängt das zweite Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal, das von dem Lade- und Entladesteuerteil 17-3 übertragen wird, und steuert die Betätigung des Störsignalübertragungsschutzschalters 22.
Nachfolgend wird die Lade- und Entladesteuerung des Piezoaktors 50 durch die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-3 gemäß der dritten Ausführungsform bezüglich 6 beschrieben.
Wie in 6 dargestellt, steuert die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-3 gemäß der dritten Ausführungsform die Betätigung des Störsignalübertragungsschutzschalters 22. Diese Steuerung unterscheidet sich von der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1 gemäß der ersten Ausführungsform, welche die Betätigung des Störsignalübertragungsschutzschalters 18 steuert.
Das heißt, wenn das Piezostromerfassungssignal das hohe Level annimmt (siehe Piezostromerfassungssignal während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7, t9 bis t10, t13 bis t14, t16 bis t17 und t19 bis t20, dargestellt in 6), schaltet das Lade- und Entladesteuerteil 17-3 das zweite Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal von dem niedrigen Level auf das hohe Level (siehe zweites Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7, t9 bis t10, t13 bis t14, t16 bis t17 und t19 bis t20, dargestellt in 6).
Das Störsignalübertragungsschutzschaltersteuerteil 19-3 weist dem Störsignalübertragungsschutzschalter 22 an, während des hohen Levels des zweiten Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignals eingeschaltet zu sein.
Die vorstehende Steuerung ermöglicht es, dass kein Störsignal bzw. Rauschen in der Spannung am Hochspannungsausgangsanschluss 31 und der Spannung am Niederspannungsausgangsanschluss 32 erzeugt wird, selbst wenn der Piezostrom um null Ampere (0 A) oszilliert (siehe Spannung am Hochspannungsausgangsanschluss 31 und Spannung am Niederspannungsausgangsanschluss 32 während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7 und t9 bis t10, t13 bis t14, t16 bis t17 und t19 bis t20, dargestellt in 6).
Demnach, selbst wenn der Piezostrom um null Ampere (0 A) oszilliert, wird kein Störsignal bzw. Rauschen in der Differenzialspannung zwischen der Spannung am Hochspannungsausgangsanschluss und der Spannung am Niederspannungsausgangsanschluss 32, und der Spannung des gemeinsamen Modus am Hochspannungsausgangsanschluss 31 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32 erzeugt (siehe die Differenzialspannung zwischen dem Hochspannungsausgangsanschluss 31 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32, und die Spannung des gemeinsamen Modus am Hochspannungsausgangsanschluss 31 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32 während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7, t9 bis t10, t13 bis t14, t16 bis t17, und t19 bis t20, dargestellt in 6).
Beim Aufbau der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-3 zum Ansteuern des Piezoaktors 50 ist der Störsignalübertragungsschutzschalter 22 parallel zur Lade- und Entladespule 11 platziert. Das Störsignalübertragungsschutzschaltersteuerteil 19-3 weist dem Störsignalübertragungsschutzschalter 22 an, ausgeschaltet zu sein, wenn das Lade- und Entladesteuerteil 17-3 die Lade- und Entladesteuerung ausführt und das Stromerfassungsteil 16 den Piezostrom erfasst. Andererseits weist das Steuerteil 19-3 den Störsignalübertragungsschutzschalter 22 an, eingeschaltet zu sein, wenn das Lade- und Entladesteuerteil 17-3 die Lade- und Entladesteuerung ausführt und das Stromerfassungsteil 16 keinen Piezostrom erfasst.
Da der Leerlaufstrom die Lade- und Entladespule 11 als die Spule umgeht und im Störsignalübertragungsschutzschalter 22 durch die Umgehung fließt, während der Leerlaufstrom Null ist, bilden die Lade- und Entladespule 11 und der Piezoaktor 50 nicht die Resonanzschaltung aus.
Dies ermöglicht es, dass das Erzeugen des Störsignals bzw. Rauschens, das durch die Resonanzschaltung, die aus der Lade- und Entladespule 11 und dem Piezoaktor 50 besteht, unterdrückt werden kann.
Im Lade- und Entladesteuerteil 17-3 mit dem vorstehenden Aufbau entspricht in den Ansprüchen der Störsignalübertragungsschutzschalter 22 dem zweiten Störsignalübertragungsschutzschalter und das Störsignalübertragungsschutzschaltersteuerteil 19-3 der zweiten Störsignalübertragungsschutzschaltersteuereinrichtung.
Vierte Ausführungsform
Nachfolgend wird eine Piezoaktoransteuervorrichtung 1-4 zum Ansteuern des Piezoaktors 50 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung der vierten Ausführungsform wird der Unterschied zwischen der vierten Ausführungsform und der ersten Ausführungsform erläutern.
7 zeigt eine Ansicht, die eine Schaltungskonfiguration der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-4 zum Ansteuern des Piezoaktors 50 gemäß der vierten. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 8 zeigt ein Zeitdiagramm, das die Betätigung der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-4 gemäß der in 7 dargestellten vierten Ausführungsform darstellt.
Wie in 7 dargestellt weist die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-4 gemäß der vierten Ausführungsform ferner den Störsignalübertragungsschutzschalter 22 zusätzlich zu den Komponenten der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1 gemäß der ersten Ausführungsform, dargestellt in 1, auf. Das heißt, die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-4 gemäß der vierten Ausführungsform weist dem Störsignalübertragungsschutzschalter 22 und den Störsignalübertragungsschutzschalter 18 auf. Der Störsignalübertragungsschutzschalter 22 ist parallel zur Lade- und Entladespule 11 platziert. Weitere Komponenten der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-4, dargestellt in 7, sind gleich den Komponenten in der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1, dargestellt in 1.
Das heißt, der Aufbau der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-4 gemäß der vierten Ausführungsform ist eine Kombination aus der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1 gemäß der ersten Ausführungsform und der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-3 gemäß der dritten Ausführungsform.
Das Lade- und Entladesteuerteil 17-4 erzeugt und gibt das zweite Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal zum Störsignalübertragungsschutzschalter 22 aus, um die Betätigung des Störsignalübertragungsschutzschalters 22 zu steuern.
Das Störsignalübertragungsschutzsteuerteil 19-4 empfängt das erste Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal, das von dem Lade- und Entladesteuerteil 17-4 übertragen wird, und steuert die Betätigung des Störsignalübertragungsschutzschalters 18. Zudem empfängt das Störsignalübertragungsschutzschaltersteuerteil 19-4 das zweite Störsignalübertragungsschutzsteuersignal, das vom Lade- und Entladesteuerteil 17-4 übertragen wird, und steuert die Betätigung des Störsignalübertragungsschutzschalters 22.
Nachfolgend wird die Lade- und Entladesteuerung des Piezoaktors 50 durch die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-4 gemäß der vierten Ausführungsform bezüglich 8 beschrieben.
Wie in 8 dargestellt steuert die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-4 gemäß der vierten Ausführungsform die Betätigung des Störsignalübertragungsschutzschalters 22 zusätzlich zum Störsignalübertragungsschutzschalter 18. Dieser Steuerprozess unterscheidet sich von der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1 gemäß der ersten Ausführungsform, welche nur den Störsignalübertragungsschutzschalter 18 steuert.
Das heißt, wenn das Piezostromerfassungssignal das hohe Level annimmt (siehe Piezostromerfassungssignal während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7, t9 bis t10, t13 bis t14, t16 bis t17 und 19 bis t20, dargestellt in 8), schaltet das Lade- und Entladesteuerteil 17-4 das erste Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal von dem hohen Level auf das niedrige Level, und schaltet ferner das zweite Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal von dem niedrigen Level auf das hohe Level (siehe erstes Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal und zweites Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7, t9 bis t10, t13 bis t14, t16 bis t17 und t19 bis t20, dargestellt in 8).
Das Störsignalübertragungsschutzschaltersteuerteil 19-4 weist dem Störsignalübertragungsschutzschalter 18 an, ausgeschaltet zu sein, und weist dem Störsignalübertragungsschutzschalter 22 an, während des hohen Levels des zweiten Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignals eingeschaltet zu sein.
Die vorstehende Steuerung ermöglicht es, dass kein Störsignal bzw. Rauschen in der Spannung am Hochspannungsausgangsanschluss 31 und der Spannung am Niederspannungsausgangsanschluss 32 erzeugt wird, selbst wenn der Piezostrom um null Ampere (0 A) oszilliert (siehe Spannung am Hochspannungsausgangsanschluss 31 und Spannung am Niederspannungsausgangsanschluss 32 während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7 und t9 bis t10, t13 bis t14, t16 bis t17, t19 bis t20, dargestellt in 8).
Demnach, selbst wenn der Piezostrom um null Ampere (0 A) oszilliert, wird kein Störsignal bzw. Rauschen in der Differenzialspannung zwischen der Spannung am Hochspannungsausgangsanschluss 31 und der Spannung am Niederspannungsausgangsanschluss 32 und der Spannung des gemeinsamen Modus am Hochspannungsausgangsanschluss 31 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32 erzeugt (siehe Differenzialspannung zwischen dem Hochspannungsausgangsanschluss 31 und der Niederspannungsausgangsanschluss 32, und die Spannung des gemeinsamen Modus an dem Hochspannungsausgangsanschluss 31 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32 während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7 und t9 bis t10, t13 bis t14, t16 bis t17, und t19 bis t20, dargestellt in 8).
Bei der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-4 zum Steuern des Piezoaktors 50 mit dem vorstehenden Aufbau weist das Störsignalübertragungsschutzschaltersteuerteil 19-4 den Störsignalübertragungsschutzschalter 18 an, eingeschaltet zu sein, wenn das Lade- und Entladesteuerteil 17-3 die Lade- und Entladesteuerung ausführt und das Stromerfassungsteil 16 den Piezostrom erfasst. Ferner weist das Störsignalübertragungsschutzschaltersteuerteil 19-4 den Störsignalübertragungsschutzschalter 18 an, ausgeschaltet zu sein, wenn das Lade- und Entladesteuerteil 17-3 die Lade- und Entladesteuerung ausführt und das Stromerfassungsteil 16 keinen Piezostrom erfasst.
Der vorstehende Aufbau ermöglicht es, dass der Störsignalübertragungsschutzschalter 18 den Strompfad der Resonanzschaltung, die aus der Diode Da oder der Diode Db und der Lade- und Entladespule 11, und dem Piezoaktor 50 besteht, unterbricht, während der Leerlaufstrom Null wird. Dies ermöglicht es, dass das Erzeugen des Störsignals bzw. Rauschens, das durch die Resonanzschaltung verursacht wird, unterdrückt werden kann.
Bei dem Aufbau der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-4 zum Ansteuern des Piezoaktors 50 ist der Störsignalübertragungsschutzschalter 22 parallel zur Lade- und Entladespule 11 platziert. Das Störsignalübertraguungsschutzschaltersteuerteil 19-4 weist dem Störsignalübertragungsschutzschalter 22 an, ausgeschaltet zu sein, wenn das Lade- und Entladesteuerteil 17-4 die Lade- und Entladesteuerung ausführt und das Stromerfassungsteil 16 den Piezostrom erfasst. Andererseits weist das Steuerteil 19-4 den Störsignalübertragungsschutzschalter 22 an, eingeschaltet zu sein, wenn das Lade- und Entladesteuerteil 17-4 die Lade- und Entladesteuerung ausführt und das Stromerfassungsteil 16 keinen Piezostrom erfasst.
Da der Leerlaufstrom die Lade- und Entladespule 11 als die Spule umgeht und im Störsignalübertragungsschutzschalter 22 durch die Umgehung fließt, während der Leerlaufstrom Null ist, bilden die Lade- und Entladespule 11 und der Piezoaktor 50 nicht die Resonanzschaltung aus. Dies ermöglicht es, dass die Erzeugung des Störsignals bzw. Rauschens, das durch die Resonanzschaltung verursacht wird, welche aus der Lade- und Entladespule 11 und dem Piezoaktor 50 entsteht, unterdrückt werden kann.
Fünfte Ausführungsform
Hiernach wird eine Piezoaktoransteuervorrichtung 1-5 zum Ansteuern einer Mehrzahl der Piezoaktoren 50-n (n ist eine positive Ganzzahl) gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die nachfolgende Beschreibung der fünften Ausführungsform erläutert den Unterschied zwischen der fünften Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform.
9 zeigt eine Schaltungskonfiguration der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-5 zum Ansteuern einer Mehrzahl der Piezoaktoren 50-n gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 10 zeigt ein Zeitdiagramm, das die Betätigung der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-5 gemäß der in 9 dargestellten fünften Ausführungsform, darstellt.
Wie in 9 dargestellt, weist die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-5 gemäß der fünften Ausführungsform den Störsignalübertragungsschutzschalter 22 zusätzlich zu dem Aufbau der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-2 gemäß der zweiten Ausführungsform, dargestellt in 3, auf. Das heißt, der Störsignalübertragungsschutzschalter 22 ist parallel zur Lade- und Entladespule 11 platziert. Weitere Komponenten der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-5, dargestellt in 9, sind gleich den Komponenten in der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-2 gemäß der in 3 dargestellten zweiten Ausführungsform.
Das heißt, der Aufbau der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-5 gemäß der fünften Ausführungsform ist eine Kombination aus der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-2 gemäß der zweiten Ausführungsform und der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-3 gemäß der dritten Ausführungsform.
Das Lade- und Entladesteuerteil 17-5 erzeugt und gibt das erste Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal zum Störsignalübertragungsschutzschaltersteuerteil 19-5 aus, um die Betätigung der Störsignalübertragungsschutzschalter 21-n (n ist eine positive Ganzzahl) zu Steuern. Zusätzlich zu diesem Steuerprozess erzeugt und gibt das Lade- und Entladesteuerteil 17-5 das zweite Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal zum Störsignalübertragungsschutzschaltersteuerteil 19-5 aus, um die Betätigung des Störsignalübertragungsschutzschalters 22 zu steuern.
Das Störsignalübertragungsschutzschaltersteuerteil 19-5 empfängt das erste Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal, das vorn Lade- und Entladesteuerteil 17-5 übertragen wird, und steuert die Betätigung der Störsignalübertragungsschutzschalter 21-n basierend auf dem empfangenen ersten Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal. Zusätzlich zu dieser Steuerung empfängt das Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal 19-5 das zweite Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal, das vom Lade- und Entladesteuerteil 17-5 übertragen wird, und steuert die Betätigung des Störsignalübertragungsschutzschalters 22 basierend auf dem empfangenen zweiten Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignals.
Nachfolgend wird die Lade- und Entladesteuerung des Piezoaktors 50-1 durch die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-5 bezüglich 10 beschrieben.
Wie in 10 dargestellt, steuert die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-5 gemäß der fünften Ausführungsform die Betätigung der Auswahlschalter 21-n (n ist eine positive Ganzzahl) und dem Störsignalübertragungsschutzschalter 22 zusätzlich zur Steuerbetätigung, die durch die Piezoaktoransteuervorrichtung 1-1 gemäß der ersten Ausführungsform ausgeführt wird.
Das heißt, wenn das Piezostromerfassungssignal das hohe Level annimmt (siehe Piezostromerfassungssignal während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7 und t9 bis t10, t13 bis t14, t16 bis t17 und t19 bis t20, dargestellt in 10), schaltet das Lade- und Entladesteuerteil 17-5 das erste Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal, das zum Auswahlschalter 21-1 zuzuführen ist, vom hohen Level auf das niedrige Level, und schaltet das zweite Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal, das zum Störsignalübertragungsschutzschalter 22 zuzuführen ist, von dem niedrigen Level auf das hohe Level (siehe erstes Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal [50-1] und zweites Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignal während den Zeitdauern t3 bis t4, t6 bis t7, t9 bis t10, t13 bis t14, t16 bis t17, und t19 bis t20, dargestellt in 10).
Das Steuerteil 19-5 weist dem Auswahlschalter 21-1 an, während des niedrigen Levels des ersten Storsignalübertragungsschutzschaltersteuersignals, das zum Auswahlschalter 21-1 zuzuführen ist, ausgeschaltet zu sein, und weist dem Störsignalübertragungsschutzschalter 22 an, während des hohen Levels des zweiten Störsignalübertragungsschutzschaltersteuersignals eingeschaltet zu sein.
Die vorstehende Steuerung ermöglicht es, dass in der Spannung am Hochspannungsausgangsanschluss 31-1 und der Spannung am Niederspannungsausgangsanschluss 32-1 kein Rauschen erzeugt wird, selbst wenn der Piezostrom um null Ampere oszilliert (siehe Spannung [50-1] am Hochspannungsausgangsanschluss 31-1 und Spannung [50-1] am Niederspannungsausgangsanschluss 32-1 während den Zeitdauern t13 bis t14, t16 bis t17 und t19 bis t20, dargestellt in 10).
Demnach wird in der Differenzialspannung [50-1] zwischen der Spannung [50-1] am Hochspannungsausgangsanschluss 31-1 und der Spannung [50-1] am Niederspannungsausgangsanschluss 32-1, und der Spannung des gemeinsamen Modus [50-1] am Hochspannungsausgangsanschluss 31-1 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32-1 kein Rauschen erzeugt, selbst wenn der Piezostrom um null Ampere oszilliert (siehe Differenzialspannung bzw. Differenzspannung [50-1] zwischen dem Hochspannungsausgangsanschluss 31-1 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32-1, und der Spannung [50-1] des gemeinsamen Modus am Hochspannungsausgangsanschluss 31-1 und dem Niederspannungsausgangsanschluss 32-1 während den Zeitdauern t13 bis t14, t16 bist t17 und t19 bis t20, dargestellt in 10).
Bei der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-5 mit dem vorstehenden Aufbau gemäß der fünften Ausführungsform weist das Störsignalübertragungsschutzschaltersteuerteil 19-5 die Auswahlschalter 21-n an, ausgeschaltet zu sein, welche mit den Piezoaktoren 50-n korrespondieren, zu welchen die Ansteuervorrichtung 1-5 nicht die Lade- und Entladesteuerung ausführt. Dies ermöglicht es, dass verhindert werden kann, dass irgendein Ladestrom und Entladestrom, der durch die Ein- und Aus-Betätigung des Ladeschalters 13 und des Entladeschalters 14 erzeugt wird, in den entsprechenden Piezoaktoren 50-n, für welche die Ansteuervorrichtung 1-5 nicht die Lade- und Entladesteuerung ausführt, durchfließt.
Wenn beispielsweise hingegen die Lade- und Entladesteuerung durch das Lade- und Entladesteuerteil 17-5 für den Piezoaktor 50-1 als das Steuerziel ausgeführt wird, weist das Steuerteil 19-5 dem entsprechenden Auswahlschalter 21-1 an, eingeschaltet zu sein, wenn das Stromerfassungsteil 16 den Piezostrom erfasst, und weist dem Auswahlschalter 21-1 an, ausgeschaltet zu sein, wenn das Stromerfassungsteil 16 keinen Piezostrom erfasst.
Wenn kein Leerlaufstrom fließt, unterbrechen die Auswahlschalter 21-n den Strom, welcher im Strompfad der Resonanzschaltung fließt, die aus der Diode Da und der Diode Db der Lade- und Entladespule 11 und den Piezoaktoren 50-n besteht. Dies ermöglicht es, das Rauschen, das durch die Resonanzschaltung erzeugt wird, unterdrückt werden kann.
Bei dem Aufbau der Piezoaktoransteuervorrichtung 1-5 zum Steuern einer Mehrzahl der Piezoaktoren 50-n ist der Störsignalübertragungsschutzschalter 22 parallel zur Lade- und Entladespule 11 platziert. Das Störsignalübertragungsschutzschaltersteuerteil 19-5 weist dem Störsignalübertragungsschutzschalter 22 an, ausgeschaltet zu sein, wenn das Lade- und Entladesteuerteil 17-5 die Lade- und Entladesteuerung ausführt und das Stromerfassungsteil 16 den Piezostrom erfasst. Außerdem weist das Störsignalübertragungsschutzschaltersteuerteil 19-5 den Störsignalübertragungsschutzschalter 22 an, eingeschaltet zu sein, wenn das Lade- und Entladesteuerteil 17-5 die Lade- und Entladesteuerung ausführt und das Stromerfassungsteil 16 keinen Piezostrom erfasst.
Da der Leerlaufstrom die Lade- und Entladespule 11 als die Spule umgeht und im Störsignalübertragungsschutzschalter 22 durch die Umgehung fließt, während der Leerlaufstrom Null ist, bilden die Lade- und Entladespule 11 und die Piezoaktoren 50-n nicht die Resonanzschaltung aus. Dies ermöglicht es, dass Rauschen, das durch die Resonanzschaltung erzeugt wird, die aus der Lade- und Entladespule 11 und dem Piezoaktor 50-n besteht, unterdrückt werden kann.
Während spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben werden sind, ist es dem Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und alternative Ausführungsformen im Lichte der Gesamtoffenbarung weiterentwickelt werden können. Demnach sind die vorliegende offenbarten genauen Anordnungen rein illustrativ zu verstehen und sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung, welcher anhand der nachfolgenden Ansprüche und all deren Äquivalenten definiert ist, nicht beschränken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2001-53348 [0003]

Claims

Piezoaktoransteuervorrichtung (1-1, 1-2) zum Ansteuern eines oder mehrerer Piezoaktoren (50, 50-n) mit: einer Gleichstrom-(DC)-Leistungsquelle (12), bei der ein positiver Elektrodenanschluss mit einer Hochspannungsseite der Piezoaktoren (50, 50-n) als Steuerziel verbunden ist, und ein negativer Elektrodenanschluss mit einer Niederspannungsseite der Piezoaktoren (50, 50-n) verbunden ist; einem Induktor (11), bei dem ein Anschluss mit der Hochspannungsseite der Piezoaktoren (50, 50-n) verbunden ist; einem Aufladeschalter (13), welcher in einem Strompfad zwischen dem positiven Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle (12) und dem anderen Anschluss des Induktors (11) zum Aufladen der Piezoaktoren (50, 50-n) platziert ist; einen Entladeschalter (14), welcher in einem Strompfad zwischen dem negativen Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle (12) und dem anderen Anschluss des Induktors (11) zum Entladen der Piezoaktoren (50, 50-n) platziert ist; einer ersten Diode (Da), die parallel zum Aufladeschalter (13) derart verbunden ist, dass eine Kathode der ersten Diode (Da) mit dem positiven Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle (12) verbunden ist; einer zweiten Diode (Db), die parallel zum Entladeschalter (14) derart verbunden ist, dass eine Anode der zweiten Diode (Da) mit dem negativen Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle (12) verbunden ist; einer Auflade- und Entladesteuereinrichtung (17-1, 17-2) zum Anweisen des Entladeschalters (14), ausgeschaltet zu sein, und Anweisen des Aufladeschalters (13), wiederholend ein- und ausgeschaltet zu sein, so dass der Piezoaktor (50, 50-n) als ein Steuerziel aufgeladen wird und expandiert, wenn ein Ansteueranweisungssignal empfangen wird, das von einer externen Vorrichtung übertragen wird, und zum Anweisen des Aufladeschalters (13), ausgeschaltet zu sein, und Anweisen des Entladeschalters (14) wiederholend ein- und ausgeschaltet zu sein, so dass der Piezoaktor (50, 50-n) als das Steuerziel entladen wird und sich zusammenzieht, wenn ein Ansteuerstoppanweisungssignal empfangen wird, das von der externen Vorrichtung übertragen wird; einer Piezostromerfassungseinrichtung (16) zum Erfassen eines Piezostroms, der in den Piezoaktoren (50, 50-n) fließt; einem oder mehreren ersten Störsignalübertragungsschutzschaltern (18, 21-n), die in einem Strompfad zwischen dem Induktor (11) und den Piezoaktoren (50, 50-n) platziert sind; und einer Steuervorrichtung (19-1, 19-2) für Störsignalübertragungsschutzschalter zum: Steuern der Einschalt- und Ausschaltbetätigung des ersten Störsignalübertragungsschutzschalters (18, 21-n), Anweisen des ersten Störsignalübertragungsschutzschalters (18, 21-n), welcher mit dem Piezoaktor als ein Nicht-Steuerziel korrespondiert, ausgeschaltet zu sein, Anweisen des ersten Störsignalübertragungsschutzschalters (18, 21-n), welcher mit dem Piezoaktor als das Steuerziel korrespondiert, eingeschaltet zu sein, Anweisen des ersten Störsignalübertragungsschutzschalters (18, 21-n), eingeschaltet zu sein, so dass der Piezoaktor (50, 50-n) als das Steuerziel aufgeladen wird und expandiert, wenn die Piezostromerfassungseinrichtung (16) einen Piezostrom während des Ausführens der Auflade- und Entladesteuerung durch die Auflade- und Entladesteuereinrichtung (17-1, 17-2) erfasst, und Anweisen des ersten Störsignalübertragungsschutzschalters (18, 21-n) ausgeschaltet zu sein, so dass der Piezoaktor (50, 50-n) als das Steuerziel entladen wird und sich zusammenzieht, wenn die Piezostromerfassungseinrichtung (16) keinen Piezostrom während des Ausführens der Auflade- und Entladesteuerung durch die Auflade- und Entladesteuereinrichtung (174, 17-2) erfasst.
Piezoaktoransteuervorrichtung (1-2) nach Anspruch 1, wobei die Piezoaktoren (50-n) parallel zueinander angeordnet sind, und die Piezoaktoren (50-n) und die ersten Störsignalübertragungsschutzschalter (21-n) jeweils einzeln miteinander korrespondieren.
Piezoaktoransteuervorrichtung (1-3, 1-4, 1-5) zum Ansteuern eines oder mehrer Piezoaktoren (50, 50-n) mit: einer Gleichspannungs-(DC)-Leistungsquelle (12), bei der ein positiver Elektrodenanschluss mit einer Hochspannungsseite der Piezoaktoren (50, 50-n) als Steuerziel verbunden ist, und ein negativer Elektrodenanschluss mit einer Niederspannungsseite der Piezoaktoren (50, 50-n) verbunden ist; einem Induktor (11), bei der ein Anschluss mit der Hochspannungsseite der Piezoaktoren (50, 50-n) verbunden ist; einem Aufladeschalter (13), welcher in einem Strompfad zwischen dem positiven Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle (12) und dem anderen Anschluss des Induktors (11) zum Aufladen der Piezoaktoren (50, 50-n) platziert ist; einem Entladeschalter (14), welcher in dem Strompfad zwischen dem negativen Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle (12) und dem anderen Anschluss des Induktors (11) zum Entladen der Piezoaktoren (50, 50-n) platziert ist; einer ersten Diode (Da), die parallel zum Aufladeschalter (13) derart verbunden ist, dass eine Kathode der ersten Diode (Da) mit dem positiven Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle (12) verbunden ist; einer zweiten Diode (Db), die parallel zum Entladeschalter (14) derart verbunden ist, dass eine Anode der zweiten Diode (Da) mit dem negativen Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle (12) verbunden ist; einer Auflade- und Entladesteuereinrichtung (17-3, 17-4, 17-5) zum Anweisen des Entladeschalters (14), ausgeschaltet zu sein, und Anweisen des Aufladeschalters (13), wiederholend ein- und ausgeschaltet zu sein, so dass der Piezoaktor (50, 50-n) als das Steuerziel geladen wird und expandiert, wenn ein Ansteueranweisungssignal empfangen wird, das von einer externen Vorrichtung übertragen wird, und zum Anweisen des Aufladeschalters (13) um ausgeschaltet zu sein, und Anweisen des Entladeschalters (14), wiederholend ein- und ausgeschaltet zu sein, so dass der Piezoaktor (50, 50-n) als das Steuerziel entladen wird und sich zusammenzieht, wenn ein Ansteuerstoppanweisungssignal empfangen wird, das von der externen Vorrichtung übertragen wird; einer Piezostromerfassungseinrichtung (16) zum Erfassen eines Piezostroms, der in den Piezoaktoren (50, 50-n) fließt; einem zweiten Störsignalübertragungsschutzschalter (22), der parallel zum Induktor (11) platziert ist; einer Steuervorrichtung (19-3, 19-4, 19-5) für Störsignalübertragungsschutzschalter zum Steuern der Einschalt- und Ausschaltbetätigung des zweiten Störsignalübertragungsschutzschalters (22), und Anweisen des zweiten Störsignalübertragungsschutzschalters (22), welcher mit dem Piezoaktor als ein Nicht-Steuerziel korrespondiert, ausgeschaltet zu sein, Anweisen des zweiten Störsignalübertragungsschutzschalters (22), welcher mit dem Piezoaktor als das Steuerziel korrespondiert, eingeschaltet zu sein, Anweisen des zweiten Störsignalübertragungsschutzschalters (22), ausgeschaltet zu sein, wenn die Piezostromerfassungseinrichtung (16) einen Piezostrom während des Ausführen der Auflade- und Entladesteuerung durch die Auflade- und Entladesteuereinrichtung (17-3, 17-4, 17-5) erfasst, und Anweisen des zweiten Störsignalübertragungsschutzschalters (22), eingeschaltet zu sein, wenn die Piezostromerfassungseinrichtung (16) keinen Piezostrom während des Ausführens der Auflade- und Entladesteuerung durch die Auflade- und Entladesteuereinrichtung (17-3, 17-4, 17-5) erfasst.
Piezoaktoransteuervorrichtung (1-4, 1-5) nach Anspruch 3, ferner mit einem oder mehreren ersten Störsignalübertragungsschutzschaltern (18, 21-n), die auf einem Strompfad zwischen dem Induktor (11) und den Piezoaktoren (50, 50-n) platziert sind, wobei die Steuereinrichtung (19-4, 19-5) für Störsignalübertragungsschutzschalter die Einschalt- und Ausschaltbetätigung des ersten Störsignalübertragungsschutzschalters (18, 21-n) steuert, und die Steuereinrichtung (19-4, 19-5) für Störsignalübertragungsschutzschalterferner: dem ersten Störsignalübertragungsschutzschalter (18, 21-n), welcher mit dem Piezoaktor als Nicht-Steuerziel korrespondiert, anweist, ausgeschaltet zu sein, dem ersten Störsignalübertragungsschutzschalter (18, 21-n), welcher mit dem Piezoaktor als das Steuerziel korrespondiert, anweist, eingeschaltet zu sein, dem ersten Störsignalübertragungsschutzschalter (18, 21-n) anweist, eingeschaltet zu sein, so dass der Piezoaktor (50, 50-n) als das Steuerziel aufgeladen wird und expandiert, wenn die Piezostromerfassungseinrichtung (16) einen Piezostrom während der Ausführung der Auflade- und Entladesteuerung durch die Auflade- und Entladesteuereinrichtung (17-4, 17-5) erfasst, und dem ersten Störsignalübertragungsschutzschalter (18, 21-n) anweist, ausgeschaltet zu sein, so dass der Piezoaktor (50, 50-n) als das Steuerziel entladen wird und sich zusammenzieht, wenn die Piezostromerfassungseinrichtung (16) keinen Piezostrom während des Ausführens der Auflade- und Entladesteuerung durch die Auflade- und Entladesteuereinrichtung (17-4, 17-5) erfasst.