JP2002276502A - Piezo actuator driving circuit, and fuel injection device - Google Patents

Piezo actuator driving circuit, and fuel injection device

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JP2002276502A
JP2002276502A JP2001078138A JP2001078138A JP2002276502A JP 2002276502 A JP2002276502 A JP 2002276502A JP 2001078138 A JP2001078138 A JP 2001078138A JP 2001078138 A JP2001078138 A JP 2001078138A JP 2002276502 A JP2002276502 A JP 2002276502A
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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve monitor accuracy of voltage across a piezo stack and to allow discharge of the piezo stack that cannot be discharged due to disconnection or the like of a conducting wire. SOLUTION: Monitor wires 43A to 43D different from the conducting wires 41A to 41D are connected to terminals on non-ground side of the piezo stacks 127A to 127D, and a monitor signal of the voltage across each piezo stack is taken into controller 39, and thus voltage decrease of the conducting wires 41A to 41D during discharge control is prevented from affecting the monitor signals. Resistors 38A to 38D are connected to the piezo stacks 127A to 127D in parallel via the monitor wires 43A to 43D, and switches 39A to 39D are turned on to make discharge current flow from the piezo stacks 127A to 127D to the resistors 38A to 38D.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はピエゾアクチュエー
タ駆動回路および燃料噴射装置に関する。
The present invention relates to a piezo actuator drive circuit and a fuel injection device.

【0002】[0002]

【従来の技術】ピエゾアクチュエータは、PZT等の圧
電材料の圧電作用を利用したもので、容量性素子である
ピエゾスタックが充放電により伸長または縮小してピス
トン等を直線動する。例えば、内燃機関の燃料噴射装置
において、燃料噴射用のインジェクタの開閉弁の切り換
えをピエゾアクチュエータにより行うものが知られてい
る。ピエゾアクチュエータを駆動するピエゾアクチュエ
ータ駆動回路は、ピエゾスタックに通電すための充放電
回路部や、充放電電流や充電量等を制御するための制御
部からなる。また、充放電回路部とピエゾスタックとを
接続し充電電流および放電電流を流す通電ワイヤが設け
られている。
2. Description of the Related Art A piezo actuator utilizes the piezoelectric action of a piezoelectric material such as PZT. A piezo stack, which is a capacitive element, expands or contracts by charging and discharging, and linearly moves a piston or the like. For example, in a fuel injection device for an internal combustion engine, there is known a fuel injection device in which switching of an opening / closing valve of an injector for fuel injection is performed by a piezo actuator. The piezo actuator drive circuit for driving the piezo actuator includes a charge / discharge circuit unit for supplying current to the piezo stack, and a control unit for controlling a charge / discharge current, a charge amount, and the like. In addition, a current-carrying wire that connects the charge / discharge circuit unit and the piezo stack and allows a charge current and a discharge current to flow is provided.

【0003】充放電回路部の構成としては多重スイッチ
ング方式のものが知られている。これは蓄電用のバッフ
ァコンデンサからインダクタを介してピエゾスタックに
充電する第1の通電経路が形成されるとともに、バッフ
ァコンデンサをダイオードによりバイパスする第2の通
電経路が形成されており、オンオフするスイッチング素
子により第1の通電経路を繰り返し開閉することによ
り、スイッチング素子のオン期間には第1の通電経路に
よりピエゾスタックに漸増する充電電流を流し、スイッ
チング素子のオフ期間にはインダクタに蓄積されたエネ
ルギーを消費しながら第2の通電経路によりピエゾスタ
ックに漸減する充電電流を流すものである。なお、放電
は別のスイッチング素子をオンオフすることにより両通
電経路に逆方向の放電電流を流すことでなされる。
As a configuration of a charge / discharge circuit, a multiple switching type is known. This is because a first energizing path for charging a piezo stack from an electric storage buffer capacitor via an inductor is formed, and a second energizing path for bypassing the buffer capacitor by a diode is formed. By repeatedly opening and closing the first energizing path, a charging current that gradually increases through the first energizing path flows through the piezo stack during the ON period of the switching element, and the energy accumulated in the inductor during the OFF period of the switching element. The charging current is gradually supplied to the piezo stack through the second energization path while consuming. The discharge is performed by turning on and off another switching element to cause a discharge current in the opposite direction to flow through both energization paths.

【0004】ピエゾスタックの充電や放電はその両端間
電圧をモニタしながら行い、例えばそれが目標電圧に達
すると充電完了となる。ピエゾスタックの両端間電圧の
検出は、通電ワイヤとの接続端子を検出点として行って
いる。
The charging and discharging of the piezo stack are performed while monitoring the voltage between both ends. For example, when the voltage reaches a target voltage, the charging is completed. The detection of the voltage between both ends of the piezo stack is performed using the connection terminal with the current-carrying wire as a detection point.

【0005】また、燃料噴射装置として、高圧サプライ
ポンプにより昇圧した燃料をコモンレールに蓄え、該コ
モンレールからインジェクタに燃料を供給するコモンレ
ール式のものが知られているが、その中には、コモンレ
ールからの燃料をインジェクタの制御油として用いるも
のがある。
As a fuel injection device, there is known a common rail type fuel supply system in which fuel pressurized by a high pressure supply pump is stored in a common rail and fuel is supplied from the common rail to an injector. Some use fuel as control oil for the injector.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ピエゾスタ
ックの充電時には、ピエゾスタックの両端間電圧が上昇
してその前記接続端子におけるモニタ電圧も上昇する
が、通電ワイヤのインピーダンスによる電圧降下の分、
検出電圧が変動し、検出誤差が生じる。図7は、前記多
重スイッチング方式の回路における、充電から放電まで
のモニタ電圧を示すもので、スイッチング素子がオンオ
フして充電電流、放電電流が前記のごとく漸増と漸減と
を繰り返すため、鋸状にモニタ電圧が変動することにな
る。
When the piezo stack is charged, the voltage between both ends of the piezo stack rises and the monitor voltage at the connection terminal also rises.
The detection voltage fluctuates, causing a detection error. FIG. 7 shows a monitor voltage from charge to discharge in the circuit of the multiple switching method. The switching element is turned on and off, and the charge current and the discharge current repeat the gradual increase and decrease as described above. The monitor voltage will fluctuate.

【0007】また、ピエゾスタックは前記のごとく容量
性素子であり、充電が完了してスイッチング素子がオフ
に固定されても、充電保持状態を保つ。このため充電完
了後に通電ワイヤの断線等でピエゾスタックと充放電回
路部との導通不良が生じると、放電不能となる。これ
は、前記燃料噴射装置であれば、燃料噴射を停止するこ
とができなくなるという問題を引き起こす。
[0007] The piezo stack is a capacitive element as described above, and maintains a charge holding state even when charging is completed and the switching element is fixed to off. For this reason, if the conduction failure between the piezo stack and the charging / discharging circuit unit occurs due to the disconnection of the energizing wire or the like after the charging is completed, the discharging becomes impossible. This causes a problem that the fuel injection device cannot stop the fuel injection.

【0008】本発明は前記実情に鑑みなされたもので、
簡単な構成で、ピエゾスタックの両端間電圧を高精度に
モニタすることができ、しかも、通電ワイヤの断線時等
にも放電が可能なピエゾアクチュエータ駆動回路および
燃料噴射装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances,
It is an object of the present invention to provide a piezo actuator drive circuit and a fuel injection device which can monitor a voltage between both ends of a piezo stack with high accuracy with a simple configuration, and can discharge even when an energizing wire is disconnected. I do.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、ピエゾアクチュエータに搭載されたピエゾスタック
の充電と放電とを行う充放電回路部と、ピエゾスタック
の両端間電圧をモニタしながら充放電回路部によるピエ
ゾスタックへの通電を制御する制御部と、充放電回路部
とピエゾスタックとを接続し充電電流および放電電流を
流す通電ワイヤとを有するピエゾアクチュエータ駆動回
路において、前記ピエゾスタックの非接地側の端子に、
前記通電ワイヤとは別の検出ワイヤを接続してピエゾス
タックの両端間電圧のモニタ信号を充放電回路部に取り
込み、かつ、検出ワイヤを介してピエゾスタックと並列
に抵抗器を接続してピエゾスタックの放電電流を抵抗器
に流す放電用の回路を形成するとともに、該放電用回路
を開閉するフェールセーフ用のスイッチ手段を設ける。
According to the first aspect of the present invention, a charging / discharging circuit for charging and discharging a piezo stack mounted on a piezo actuator, and charging / discharging while monitoring a voltage between both ends of the piezo stack. In a piezo actuator driving circuit having a control unit for controlling energization of a piezo stack by a circuit unit and an energizing wire for connecting a charging / discharging circuit unit and the piezo stack and flowing a charging current and a discharging current, the piezoelectric stack is not grounded Side terminal,
A detection wire different from the current-carrying wire is connected, a monitor signal of the voltage between both ends of the piezo stack is taken into the charge / discharge circuit section, and a resistor is connected in parallel with the piezo stack via the detection wire to connect the piezo stack. And a fail-safe switch for opening and closing the discharge circuit.

【0010】検出ワイヤには充電電流等は流れないの
で、高精度にピエゾスタック両端間電圧を検出すること
ができる。しかも、通常のピエゾスタックの放電が不能
となっても、フェールセーフ用スイッチ手段をオンする
ことで検出ワイヤを使ってピエゾスタックの強制的な放
電が可能となる。この放電に際しては、単純にフェール
セーフ用スイッチ手段をオン側に切り替えるだけである
から制御負担が軽い。
Since no charging current or the like flows through the detection wire, the voltage between both ends of the piezo stack can be detected with high accuracy. Moreover, even if the normal discharge of the piezo stack becomes impossible, the piezo stack can be forcibly discharged using the detection wire by turning on the fail-safe switch means. At the time of this discharge, the control load is light since the fail-safe switch means is simply switched on.

【0011】請求項2記載の発明では、燃料噴射装置
を、噴孔を開閉するニードルを有し、コモンレールに蓄
えられた高圧の燃料が供給されて該燃料を前記噴孔から
噴射するノズル部と、前記コモンレールから燃料が導入
され前記ニードルの背圧を発生せしめる背圧室と、該背
圧室と低圧源の間に介設された弁室内に弁体を前記低圧
源側のポートを閉鎖可能に配設してなり該弁体のリフト
量が大きくなるに応じて前記背圧室の圧力を低下せしめ
る背圧増減手段と、前記弁体を押圧駆動するピエゾスタ
ックを有し該ピエゾスタックの充電量が多いほど前記弁
体のリフト量を増大せしめるピエゾアクチュエータとを
備えたインジェクタと、ピエゾアクチュエータを駆動す
る請求項1記載のピエゾアクチュエータ駆動回路とを具
備する構成とする。
According to the second aspect of the present invention, the fuel injection device includes a nozzle portion having a needle for opening and closing the injection hole, a high-pressure fuel stored in a common rail being supplied, and injecting the fuel from the injection hole. A back pressure chamber in which fuel is introduced from the common rail to generate back pressure of the needle, and a valve body disposed in the valve chamber interposed between the back pressure chamber and the low pressure source, and the port on the low pressure source side can be closed. And a back pressure increasing / decreasing means for reducing the pressure in the back pressure chamber as the lift amount of the valve body increases, and a piezo stack for pressing and driving the valve body. An injector having a piezo actuator for increasing the lift amount of the valve body as the amount increases is provided, and a piezo actuator driving circuit according to claim 1 for driving the piezo actuator.

【0012】簡単な構成で、ピエゾスタックの両端間電
圧を高精度にモニタすることができ、しかも、通電ワイ
ヤの断線時等にも放電が可能となる。
With a simple configuration, the voltage between both ends of the piezo stack can be monitored with high accuracy, and discharge can be performed even when the conducting wire is disconnected.

【0013】請求項3記載の発明では、請求項2の発明
の構成において、前記制御部を、燃料の噴射指令に対し
ては、前記弁体を着座状態とフルリフト状態との間で切
り換えて前記ニードルを開閉する通電制御を実行し、前
記コモンレール内の燃料圧力の減圧指令に対しては、ピ
エゾスタックの充電に先立ち予め前記フェールセーフ用
スイッチ手段をオンしておき、前記ニードルが着座状態
のままで前記弁体をリフト状態とする通電制御を実行す
るように設定する。
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the second aspect of the present invention, the control unit switches the valve body between a seated state and a full lift state in response to a fuel injection command. An energization control for opening and closing the needle is executed, and in response to a command to reduce the fuel pressure in the common rail, the fail-safe switch means is turned on in advance before charging the piezo stack, and the needle is kept in a seated state. Is set to execute the energization control for bringing the valve body into the lift state.

【0014】減圧指令に対する通電制御時には、ピエゾ
スタックを前記ニードルが着座状態のままで前記弁体を
リフト状態(以下、ハーフリフトという)とし得る充電
量まで充電しておけば、後は、自然に放電が進行して所
定時間の後にハーフリフトを維持可能な下限の充電量を
下回る。ピエゾスタックの放電パターンは抵抗器とピエ
ゾスタックとで規定される時定数で決まるから、ピエゾ
スタックを充電するだけで、充電によりハーフリフト状
態が持続する時間を単位として、コモンレール圧力の減
圧をすることができる。
At the time of energization control in response to the pressure-reducing command, if the piezo stack is charged to a charge amount that allows the valve body to be in a lift state (hereinafter, referred to as a half-lift) while the needle is in the seated state, then the piezo stack will naturally After a predetermined time from the progress of the discharge, the charge amount falls below the lower limit charge amount that can maintain the half lift. Since the discharge pattern of the piezo stack is determined by the time constant defined by the resistor and the piezo stack, the common rail pressure must be reduced by simply charging the piezo stack and using the time during which the half-lift state is maintained by charging as a unit. Can be.

【0015】請求項4記載の発明では、請求項3の発明
の構成において、前記インジェクタおよび非接地側の通
電ワイヤを、前記充放電回路部を共通として複数設け、
各通電ワイヤには、充放電回路部と接続するインジェク
タを選択する選択用のスイッチ手段を設け、前記制御部
を、前記減圧指令に対する通電制御において、予めフェ
ールセーフ用スイッチ手段をオンした後、オンする選択
用スイッチ手段を切り替えて、ピエゾスタックを順次、
充電するように設定する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the third aspect of the present invention, a plurality of the injectors and the non-grounded conducting wires are provided in common with the charge / discharge circuit section,
Each energizing wire is provided with a switch means for selecting an injector to be connected to the charge / discharge circuit section, and in the energization control for the pressure reduction command, the control section turns on the failsafe switch means in advance and then turns on Switch the switch means for selection, and sequentially move the piezo stack,
Set to charge.

【0016】減圧要求が大きいときには複数のインジェ
クタをハーフリフト状態とする必要がある。この場合、
減圧指令に対する通電制御を複数のインジェクタに共通
の充放電回路部で行おうとすれば、単に充放電回路部と
接続するインジェクタを切り換えるだけだと、インジェ
クタを切り換えながら、順次、ピエゾスタックを充電し
ていき、再び、インジェクタの切り換えを行いながら放
電する必要がある。これに対して本発明では、ピエゾス
タックの放電は自動でなされるから、インジェクタ数が
多くとも制御負担が余り重くならない。
When the pressure reduction request is large, it is necessary to put a plurality of injectors in a half-lift state. in this case,
If the energization control for the pressure reduction command is to be performed by a common charge / discharge circuit section for a plurality of injectors, simply switching the injector connected to the charge / discharge circuit section will cause the piezo stack to be charged sequentially while switching the injectors. It is necessary to discharge while switching the injector again. On the other hand, in the present invention, since the discharge of the piezo stack is performed automatically, the control load does not become too heavy even if the number of injectors is large.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図2に本発明を適用したディーゼ
ルエンジンのコモンレール式の燃料噴射装置の構成を示
す。ディーゼルエンジンの気筒数分のインジェクタ1が
各気筒に対応して設けられ(図例ではインジェクタ1は
1つのみ図示)、供給ライン55を介して連通する共通
のコモンレール54から燃料の供給を受け、インジェク
タ1から各気筒の燃焼室内に略コモンレール54内の燃
料圧力(以下、コモンレール圧力という)に等しい噴射
圧力で燃料を噴射するようになっている。コモンレール
54には燃料タンク51の燃料が高圧サプライポンプ5
3により圧送されて高圧で蓄えられる。
FIG. 2 shows the construction of a common rail fuel injection system for a diesel engine to which the present invention is applied. As many injectors 1 as the number of cylinders of the diesel engine are provided for each cylinder (only one injector 1 is shown in the figure), and the fuel is supplied from a common common rail 54 that communicates via a supply line 55. Fuel is injected from the injector 1 into the combustion chamber of each cylinder at an injection pressure substantially equal to the fuel pressure in the common rail 54 (hereinafter referred to as the common rail pressure). The fuel in the fuel tank 51 is supplied to the common rail 54 by the high-pressure supply pump 5.
3 and stored at high pressure.

【0018】また、コモンレール54からインジェクタ
1に供給された燃料は、上記燃焼室への噴射用の他、イ
ンジェクタ1の制御油圧等としても用いられ、インジェ
クタ1から低圧のドレーンライン56を経て燃料タンク
51に還流するようになっている。
The fuel supplied to the injector 1 from the common rail 54 is used not only for injection into the combustion chamber, but also as a control oil pressure for the injector 1 and the like, and is supplied from the injector 1 through a low-pressure drain line 56 to a fuel tank. Reflux to 51.

【0019】CPU61は、駆動ユニット3とともに各
インジェクタ1に搭載されたピエゾアクチュエータを駆
動するためのピエゾアクチュエータ駆動回路2を構成
し、クランク角度等の検出信号に基づいて燃料の噴射時
期と噴射量を演算し、これに応じた噴射指令を発する。
噴射指令は噴射信号として駆動ユニット3に出力され
る。噴射信号は「H」と「L」からなる二値信号で、イ
ンジェクタ1から所定の期間、燃料を噴射せしめる。
The CPU 61 constitutes a piezo actuator drive circuit 2 for driving a piezo actuator mounted on each injector 1 together with the drive unit 3, and determines a fuel injection timing and an injection amount based on a detection signal such as a crank angle. Calculate and issue an injection command corresponding to this.
The injection command is output to the drive unit 3 as an injection signal. The injection signal is a binary signal consisting of “H” and “L”, and causes the injector 1 to inject fuel for a predetermined period.

【0020】また、CPU61は他のセンサ入力等によ
り知られる運転条件に応じた適正な噴射圧となるように
制御する。圧力センサ63がコモンレール54に設けら
れており、コモンレール圧力の検出信号がAD変換器6
2でデジタル化されてCPU61に入力している。CP
U61はコモンレール圧力に基づいて調量弁52を制御
してコモンレール54への燃料の圧送量を調整する。ま
た、コモンレール圧力の急な減圧が必要になると、CP
U61は減圧指令を発し、後述するようにインジェクタ
1の制御油としての燃料を燃料タンク51に戻してコモ
ンレール圧力を減圧させる。
The CPU 61 controls the injection pressure so as to be appropriate according to the operating conditions known from other sensor inputs or the like. A pressure sensor 63 is provided on the common rail 54, and a detection signal of the common rail pressure is supplied to the AD converter 6.
2 and is input to the CPU 61. CP
U61 controls the metering valve 52 based on the common rail pressure to adjust the amount of fuel fed to the common rail 54. Also, when a sudden reduction of the common rail pressure is required, CP
U61 issues a pressure reduction command, and returns fuel as control oil for the injector 1 to the fuel tank 51 to reduce the common rail pressure as described later.

【0021】図3に前記インジェクタ1の構造を示す。
インジェクタ1は棒状体で、図中下側部分がエンジンの
図略の燃焼室壁を貫通して燃焼室内に突出するように取
り付けられている。インジェクタ1は下側から順にノズ
ル部1a、背圧制御部1b、ピエゾアクチュエータ1c
となっている。
FIG. 3 shows the structure of the injector 1.
The injector 1 is a rod-shaped body, and is attached so that a lower part in the figure penetrates a combustion chamber wall (not shown) of the engine and protrudes into the combustion chamber. The injector 1 includes a nozzle unit 1a, a back pressure control unit 1b, and a piezo actuator 1c in this order from the bottom.
It has become.

【0022】ノズル部1aのスリーブ状の本体104内
にニードル121がその後端部にて摺動自在に保持され
ており、ニードル121はノズル本体104の先端部に
形成された環状シート1041に着座または離座する。
ニードル121の先端部の外周空間105には高圧通路
101を介してコモンレール54から高圧燃料が導入さ
れ、ニードル121のリフト時に噴孔103から燃料が
噴射される。ニードル121にはその環状段面1211
に前記高圧通路101からの燃料圧がリフト方向(上向
き)に作用している。
A needle 121 is slidably held at a rear end portion of the sleeve-shaped main body 104 of the nozzle portion 1a. The needle 121 is seated on an annular seat 1041 formed at the front end portion of the nozzle main body 104. Leave.
High-pressure fuel is introduced into the outer peripheral space 105 at the distal end of the needle 121 from the common rail 54 via the high-pressure passage 101, and fuel is injected from the injection holes 103 when the needle 121 is lifted. The needle 121 has an annular step surface 1211
The fuel pressure from the high pressure passage 101 acts in the lift direction (upward).

【0023】ニードル121の後方には高圧通路101
からインオリフィス107を介して制御油としての燃料
が導入されており、ニードル121の背圧を発生する背
圧室106が形成される。この背圧は、背圧室106に
配設されたスプリング122とともにニードル121の
後端面1212に着座方向(下向き)に作用する。
Behind the needle 121, the high pressure passage 101
A fuel as a control oil is introduced from the through an in orifice 107 to form a back pressure chamber 106 for generating a back pressure of the needle 121. This back pressure acts on the rear end surface 1212 of the needle 121 together with the spring 122 provided in the back pressure chamber 106 in a seating direction (downward).

【0024】前記背圧は背圧制御部1bで増減され、背
圧制御部1bは前記ピエゾスタック127を備えたピエ
ゾアクチュエータ1cにより駆動される。
The back pressure is increased or decreased by a back pressure controller 1b, and the back pressure controller 1b is driven by a piezo actuator 1c having the piezo stack 127.

【0025】前記背圧室106はアウトオリフィス10
9を介して常時、背圧制御部1bの弁室110と連通し
ている。弁室110は天井面1101が上向きの円錐状
に形成されており、天井面1101の最上部に、低圧室
111と連通する低圧ポート110aが開口しており、
低圧室111はドレーンライン56に通じる低圧通路1
02と連通している。弁室110の底面には高圧制御通
路108を介して高圧通路101と連通する高圧ポート
110bが開口している。
The back pressure chamber 106 has an out orifice 10
9 and is always in communication with the valve chamber 110 of the back pressure control unit 1b. The valve chamber 110 has a ceiling surface 1101 formed in an upwardly conical shape, and a low-pressure port 110 a communicating with the low-pressure chamber 111 is opened at the top of the ceiling surface 1101.
The low pressure chamber 111 is a low pressure passage 1 leading to the drain line 56.
02. A high-pressure port 110b communicating with the high-pressure passage 101 via the high-pressure control passage 108 is opened on the bottom surface of the valve chamber 110.

【0026】弁室110内には、下側部分を水平にカッ
トしたボール123が配設されている。ボール123は
上下動可能な弁体であり、下降時には、上記カット面で
弁座としての弁室底面(以下、高圧側シートという)1
102に着座して高圧ポート110bを閉鎖することに
より弁室110を高圧制御通路108と遮断し、上昇時
には弁座としての上記天井面(以下、低圧側シートとい
う)1101に着座して低圧ポート110aを閉鎖する
ことにより弁室110を前記低圧室111から遮断す
る。これにより、ボール123下降時には背圧室106
がアウトオリフィス109、弁室110を経て低圧室1
11と連通し、ニードル121の背圧が低下してニード
ル121が離座する。一方、ボール123の上昇時には
背圧室106が低圧室111と遮断されて高圧通路10
1のみと連通し、ニードル121の背圧が上昇してニー
ドル121が着座する。
In the valve chamber 110, a ball 123 whose lower part is cut horizontally is provided. The ball 123 is a valve body that can move up and down. When the ball 123 descends, the cut surface serves as a valve seat bottom (hereinafter, referred to as a high-pressure side seat) 1 as a valve seat.
By closing the high pressure port 110b while sitting on the valve 102, the valve chamber 110 is isolated from the high pressure control passage 108, and when ascending, the valve chamber 110 is seated on the ceiling surface (hereinafter, referred to as a low pressure side seat) 1101 as the valve seat and the low pressure port 110a. Is closed to shut off the valve chamber 110 from the low-pressure chamber 111. Thereby, when the ball 123 descends, the back pressure chamber 106
Is the low pressure chamber 1 through the out orifice 109 and the valve chamber 110
11, the back pressure of the needle 121 is reduced, and the needle 121 is separated. On the other hand, when the ball 123 rises, the back pressure chamber 106 is isolated from the low pressure chamber 111 and the high pressure passage 10 is closed.
1, the back pressure of the needle 121 increases, and the needle 121 is seated.

【0027】ボール123はピエゾアクチュエータ1c
により押圧駆動される。ピエゾアクチュエータ1cは、
低圧室111の上方に上下方向に形成された縦穴112
に径の異なる2つのピストン124,125が摺動自在
に保持され、上側の大径のピストン125の上方にピエ
ゾスタック127が上下方向を伸縮方向として配設され
ている。
The ball 123 is a piezo actuator 1c
Is pressed and driven. The piezo actuator 1c
A vertical hole 112 formed vertically above the low-pressure chamber 111.
Two pistons 124 and 125 having different diameters are slidably held, and a piezo stack 127 is disposed above the large-diameter piston 125 on the upper side with the vertical direction extending and contracting.

【0028】大径ピストン125はその下方に設けられ
たスプリング126によりピエゾスタック127と当接
状態を維持しており、ピエゾスタック127の伸縮量と
同じだけ上下方向に変位するようになっている。
The large-diameter piston 125 is kept in contact with the piezo stack 127 by a spring 126 provided below the large-diameter piston 125, so that the large-diameter piston 125 is vertically displaced by the same amount as the piezo stack 127 expands and contracts.

【0029】ボール123と対向する下側の小径ピスト
ン124と大径ピストン125と縦穴112とで画され
た空間には燃料が充填されて変位拡大室113が形成さ
れており、ピエゾスタック127の伸長で大径ピストン
125が下方変位して変位拡大室113の燃料を押圧す
ると、その押圧力が変位拡大室113の燃料を介して小
径ピストン124に伝えられる。ここで、小径ピストン
124は大径ピストン125よりも小径としているの
で、ピエゾスタック127の伸長量が拡大されて小径ピ
ストン124の変位に変換される。
The space defined by the lower small-diameter piston 124 facing the ball 123, the large-diameter piston 125, and the vertical hole 112 is filled with fuel to form a displacement expansion chamber 113, and the piezo stack 127 extends. When the large-diameter piston 125 is displaced downward and presses the fuel in the displacement expansion chamber 113, the pressing force is transmitted to the small-diameter piston 124 via the fuel in the displacement expansion chamber 113. Here, since the small-diameter piston 124 has a smaller diameter than the large-diameter piston 125, the amount of extension of the piezo stack 127 is expanded and converted to the displacement of the small-diameter piston 124.

【0030】燃料噴射時には、先ず、ピエゾスタック1
27が充電されてピエゾスタック127が伸長すること
により、小径ピストン124が下降してボール123を
押し下げる。これによりボール123が低圧側シート1
101からリフトするとともに高圧側シート1102に
着座して背圧室106が低圧通路102と連通するの
で、背圧室106の燃料圧が低下する。これにより、ニ
ードル121に離座方向に作用する力の方が着座方向に
作用する力よりも優勢となって、ニードル121が離座
して燃料噴射が開始される。
At the time of fuel injection, first, the piezo stack 1
27 is charged and the piezo stack 127 expands, whereby the small-diameter piston 124 descends and pushes down the ball 123. As a result, the ball 123 moves to the low-pressure side seat 1.
The lifter 101 lifts the seat and sits on the high-pressure side seat 1102 so that the back pressure chamber 106 communicates with the low pressure passage 102, so that the fuel pressure in the back pressure chamber 106 decreases. As a result, the force acting on the needle 121 in the unseating direction is more dominant than the force acting on the needle 121 in the seating direction, and the needle 121 is unseated and fuel injection is started.

【0031】噴射停止は反対にピエゾスタック127の
放電によりピエゾスタック127を縮小してボール12
3への押し下げ力を解除する。この時、弁室110内は
低圧となっており、またボール123の底面には高圧制
御通路108から高圧の燃料圧力が作用しているから、
ボール123には全体としては上向きの燃料圧が作用し
ている。そして、前記ボール123への押し下げ力の解
除により、ボール123が高圧側シート1102から離
間するとともに再び低圧側シート1101に着座して弁
室110の燃料圧力が上昇するため、ニードル121が
着座し噴射が停止する。
On the other hand, when the injection is stopped, the piezo stack 127 is contracted by the discharge of the piezo stack 127 to reduce the ball 12.
Release the pushing force to 3. At this time, the pressure in the valve chamber 110 is low, and the high pressure fuel pressure acts on the bottom surface of the ball 123 from the high pressure control passage 108.
An upward fuel pressure acts on the ball 123 as a whole. When the pressing force on the ball 123 is released, the ball 123 separates from the high-pressure seat 1102 and sits on the low-pressure seat 1101 again, and the fuel pressure in the valve chamber 110 rises. Stops.

【0032】また、ピエゾスタック127の充電量によ
っては、ニードル121が着座状態のままボール123
がリフト(ハーフリフト)し、燃料が弁室110から燃
料タンク51に還流して、コモンレール圧力を速やかに
減圧する。
Also, depending on the charge amount of the piezo stack 127, the ball 123
Lifts (half-lifts), the fuel recirculates from the valve chamber 110 to the fuel tank 51, and rapidly reduces the common rail pressure.

【0033】図1にピエゾスタック127の充電と放電
とを行うピエゾアクチュエータ駆動回路2の構成を示
す。なお、説明の便宜のため、適宜、ピエゾスタック1
27を4つの気筒に対応してピエゾスタック127A、
ピエゾスタック127B、ピエゾスタック127C、ピ
エゾスタック127Dと表すものとする。ピエゾアクチ
ュエータ駆動回路2の駆動ユニット3はピエゾスタック
127A〜127Dの充電および放電を行う充放電回路
部3a、その制御を行う制御部であるコントローラ39
等からなり、ワイヤハーネス4によりピエゾスタック1
27A〜127Dと接続される。
FIG. 1 shows a configuration of a piezo actuator driving circuit 2 for charging and discharging the piezo stack 127. For convenience of explanation, the piezo stack 1
27 corresponds to four cylinders, a piezo stack 127A,
The piezo stack 127B, the piezo stack 127C, and the piezo stack 127D are represented. The drive unit 3 of the piezo actuator drive circuit 2 includes a charge / discharge circuit unit 3a that charges and discharges the piezo stacks 127A to 127D, and a controller 39 that is a control unit that controls the charge / discharge circuit unit 3a.
Piezo stack 1 with wire harness 4
27A to 127D.

【0034】充放電回路部3aには、ワイヤハーネス4
の各ワイヤ41A,41B,41C,41D,42a,
42b,43A,43B,43C,43Dの線端が接続
される接続端子301A,301B,301C,301
D,302a,302b,303A,303B,303
C,303Dが設けてある。接続端子301A〜301
Dは通電用のもので、ピエゾスタック127A〜127
Dに1対1に対応して設けられている。接続端子303
A〜303Dはモニタ用のもので、ピエゾスタック12
7A〜127Dに1対1に対応して設けられている。接
続端子302a,302bは通電用、モニタ用に共通の
ものであり、一方302aがピエゾスタック127A,
127Bに共通に、他方302bがピエゾスタック12
7C,127Dに共通に設けられている。共通の接続端
子302a,302bが接地側となる(以下、コモン端
子という)。
The charge / discharge circuit section 3a includes a wire harness 4
, Each wire 41A, 41B, 41C, 41D, 42a,
Connection terminals 301A, 301B, 301C, 301 to which the wire ends of 42b, 43A, 43B, 43C, 43D are connected.
D, 302a, 302b, 303A, 303B, 303
C, 303D. Connection terminals 301A to 301
D is for energization, and the piezo stacks 127A to 127A
D is provided in one-to-one correspondence. Connection terminal 303
A to 303D are for monitoring, and the piezo stack 12
7A to 127D are provided in one-to-one correspondence. The connection terminals 302a and 302b are common to the power supply and the monitor, while the connection terminal 302a is connected to the piezo stack 127A,
127B, the other 302b is the piezo stack 12
7C and 127D are provided in common. The common connection terminals 302a and 302b are on the ground side (hereinafter, referred to as common terminals).

【0035】ワイヤハーネス4は、通電用の接続端子3
01A〜301Dと接続される通電ワイヤ41A〜41
Dおよびモニタ用の接続端子303A〜303Dと接続
されるモニタワイヤ43A〜43Dがピエゾスタック1
27A〜127Dに1対1に対応して設けられており、
通電ワイヤ41A〜41Dおよびモニタワイヤ43A〜
43Dの線端はいずれも対応するピエゾスタック127
A〜127Dの非接地側の端子と接続されている。これ
は、通電ワイヤ41A〜41Dとモニタワイヤ43A〜
43Dとでワイヤハーネス4側のコネクタの接続ピンが
別体でインジェクタ1側のコネクタ内でピエゾスタック
127A〜127Dの非接地側の端子と導通する構造で
あってもよいし、あるいは、ワイヤハーネス4側のコネ
クタ内で通電ワイヤ41A〜41Dとモニタワイヤ43
A〜43Dとが導通する構造であってもよい。また、コ
モン端子302a,302bと接続されるワイヤ42
a,42bはそれぞれピエゾスタック127A〜127
D側が二股に分かれており、対応する2つのピエゾスタ
ック127A,127B、ピエゾスタック127C,1
27Dと接続される。
The wire harness 4 is a connection terminal 3 for conducting electricity.
Current-carrying wires 41A-41 connected to 01A-301D
D and the monitor wires 43A to 43D connected to the monitor connection terminals 303A to 303D are connected to the piezo stack 1.
27A to 127D are provided in one-to-one correspondence,
The conducting wires 41A to 41D and the monitor wires 43A to 43D
43D line ends correspond to the corresponding piezo stack 127
A to 127D are connected to non-grounded terminals. This is because the conducting wires 41A to 41D and the monitor wires 43A to
43D, the connection pin of the connector on the wire harness 4 side may be separate and electrically connected to the terminal on the non-ground side of the piezo stack 127A to 127D in the connector on the injector 1 side. Power supply wires 41A to 41D and monitor wires 43 in the side connector.
A structure that conducts with A to 43D may be used. Also, wires 42 connected to the common terminals 302a and 302b
a and 42b are piezo stacks 127A to 127, respectively.
The D side is bifurcated, and the corresponding two piezo stacks 127A, 127B and 127C, 127C, 1
27D.

【0036】充放電回路部3aは、車載バッテリの給電
(+B)で数十〜数百Vの直流電圧を発生するDC−D
Cコンバータ311、およびその出力端に並列に接続さ
れたバッファコンデンサ312により直流電源31を構
成し、ピエゾスタック127A〜127Dの充電用の電
圧を出力する。DC−DCコンバータ311は一般的な
昇圧チョッパ型の回路で、スイッチング素子3112の
オン時にインダクタ3111にエネルギーを蓄積して、
スイッチング素子3112のオフ時に逆起電力を発生す
るインダクタ3111からダイオード3113を介して
バッファコンデンサ312に充電される。バッファコン
デンサ312は十分静電容量の大きなもので構成され、
ピエゾスタック127A〜127Dへの充電作動時にも
略一定の電圧値を保つようになっている。
The charging / discharging circuit section 3a is a DC-D which generates a DC voltage of several tens to several hundreds of volts by power supply (+ B) of a vehicle-mounted battery.
The DC converter 31 and the buffer capacitor 312 connected in parallel to the output terminal of the C converter 311 constitute the DC power supply 31, and output a voltage for charging the piezo stacks 127A to 127D. The DC-DC converter 311 is a general boost chopper type circuit, and stores energy in the inductor 3111 when the switching element 3112 is turned on.
When the switching element 3112 is turned off, the buffer capacitor 312 is charged via the diode 3113 from the inductor 3111 that generates the back electromotive force. The buffer capacitor 312 has a sufficiently large capacitance,
A substantially constant voltage value is maintained even when the piezo stacks 127A to 127D are charged.

【0037】直流電源31のバッファコンデンサ312
からピエゾスタック127A〜127Dにインダクタ3
3を介して通電する第1の通電経路32aが設けてあ
り、通電経路32aには、バッファコンデンサ312と
インダクタ33間にこれらと直列に第1のスイッチング
素子34aが介設されている。第1のスイッチング素子
34aはMOSFETで構成され、その寄生ダイオード
(以下、第1の寄生ダイオードという)341aがバッ
ファコンデンサ312の両端間電圧に対して逆バイアス
となるように接続される。また、インダクタ33とピエ
ゾスタック127A〜127Dは第2の通電経路32b
を形成している。この通電経路32bは、インダクタ3
3と第1のスイッチング素子34aの接続中点に接続さ
れる第2のスイッチング素子34bを有し、インダクタ
33、ピエゾスタック127A〜127Dおよび第2の
スイッチング素子34bを含む閉回路を形成している。
第2のスイッチング素子34bもMOSFETで構成さ
れ、その寄生ダイオード(以下、第2の寄生ダイオード
という)341bがバッファコンデンサ312の両端間
電圧に対して逆バイアスとなるように接続される。
Buffer capacitor 312 of DC power supply 31
3 to the piezo stack 127A to 127D
A first energizing path 32a for energizing via 3 is provided, and a first switching element 34a is interposed between the buffer capacitor 312 and the inductor 33 in series with the first energizing path 32a. The first switching element 34a is formed of a MOSFET, and a parasitic diode (hereinafter, referred to as a first parasitic diode) 341a is connected so as to be reversely biased with respect to a voltage between both ends of the buffer capacitor 312. Further, the inductor 33 and the piezo stacks 127A to 127D are connected to the second current path 32b.
Is formed. This energization path 32b is connected to the inductor 3
3 and a second switching element 34b connected to a connection midpoint between the first switching element 34a and a closed circuit including the inductor 33, the piezo stacks 127A to 127D and the second switching element 34b. .
The second switching element 34b is also formed of a MOSFET, and a parasitic diode (hereinafter, referred to as a second parasitic diode) 341b is connected so as to be reverse-biased with respect to a voltage between both ends of the buffer capacitor 312.

【0038】通電経路32a,32bはピエゾスタック
127A〜127Dのそれぞれに共通であり、そのピエ
ゾスタック127A〜127D側は前記ワイヤハーネス
4である。通電経路32a,32bは、充放電回路部3
aの出力端であるインダクタ33のピエゾスタック12
7A〜127D側の端子で分岐して通電用の接続端子3
01A〜301Dに伸びている。インダクタ33と接続
端子301A〜301Dとの間で通電経路32a,32
bにはスイッチ手段であるスイッチング素子(以下、適
宜、選択スイッチング素子という)35A,35B,3
5C,35Dが設けてある。選択スイッチング素子35
A〜35Dはそれぞれピエゾスタック127A〜127
Dと直列に1対1に対応して接続されており、噴射気筒
のインジェクタ1のピエゾスタック127A〜127D
に対応する選択スイッチング素子35A〜35Dがオン
される。通電経路32a,32bが当該ピエゾスタック
127A〜127Dに選択的に形成されることになる。
The power supply paths 32a and 32b are common to the piezo stacks 127A to 127D, and the piezo stacks 127A to 127D side is the wire harness 4. The current supply paths 32a and 32b are
the piezo stack 12 of the inductor 33 which is the output terminal
Connection terminals 3 for branching at terminals on the side of 7A to 127D
It extends from 01A to 301D. The current paths 32a, 32 between the inductor 33 and the connection terminals 301A to 301D
In b, switching elements (hereinafter, appropriately referred to as selection switching elements) 35A, 35B, 3
5C and 35D are provided. Selective switching element 35
A to 35D are piezo stacks 127A to 127, respectively.
D is connected in series with D in a one-to-one correspondence, and the piezo stacks 127A to 127D of the injector 1 of the injection cylinder are provided.
Are turned on. The current supply paths 32a and 32b are selectively formed in the piezo stacks 127A to 127D.

【0039】各選択スイッチング素子35A〜35Dは
MOSFETが用いられており、その寄生ダイオード
(以下、選択寄生ダイオードという)351A,351
B,351C,351Dは、バッファコンデンサ312
に対して逆バイアスとなるように接続されている。
MOSFETs are used for the selection switching elements 35A to 35D, and their parasitic diodes (hereinafter, referred to as selective parasitic diodes) 351A, 351
B, 351C and 351D are buffer capacitors 312
Are connected so as to be reverse-biased.

【0040】スイッチング素子34a,34b,35A
〜35Dの各ゲートにはコントローラ39からそれぞれ
制御信号が入力しており、前記のごとく選択スイッチン
グ素子35A〜35Dのいずれかをオンして駆動対象の
ピエゾスタック127A〜127Dが選択されるととも
に、スイッチング素子34a,34bのゲートにはパル
ス状の制御信号が入力してスイッチング素子34a,3
4bをオンオフし、ピエゾスタック127A〜127D
の充電制御および放電制御を行うようになっている。
Switching elements 34a, 34b, 35A
Control signals are input to the respective gates of the selectors 35A to 35D from the controller 39, and as described above, any one of the selection switching elements 35A to 35D is turned on to select the piezo stacks 127A to 127D to be driven, and to perform switching. A pulse-like control signal is input to the gates of the elements 34a and 34b, and the switching elements 34a and
4b on and off, and the piezo stacks 127A to 127D
, And charge control and discharge control.

【0041】共通の接地側の接続端子302a,302
bと接地間には抵抗器36E,36Fが設けてある。そ
の両端間電圧はコントローラ39に入力し、ピエゾスタ
ック127A〜127Dの充電電流が検出されるように
なっている。
The common ground-side connection terminals 302a, 302
Resistors 36E and 36F are provided between b and the ground. The voltage between both ends is inputted to the controller 39, and the charging current of the piezo stacks 127A to 127D is detected.

【0042】第2のスイッチング素子34bには直列に
比較的低抵抗の抵抗器36Gが設けてある。その両端間
電圧はコントローラ39に入力し、ピエゾスタック12
7A〜127Dの放電電流が検出されるようになってい
る。
A resistor 36G having a relatively low resistance is provided in series with the second switching element 34b. The voltage between both ends is input to the controller 39 and the piezo stack 12
The discharge currents of 7A to 127D are detected.

【0043】モニタ用の接続端子303A〜303Dに
は、該接続端子303A〜303Dの電位をコントロー
ラ39に取り込むための線路37A,37B,37C,
37Dが形成してある。接続端子303A〜303Dの
電位は、各ピエゾスタック127A〜127Dの両端端
電圧(以下、ピエゾスタック電圧という)であり、コン
トローラ39はこれを監視しながらピエゾスタック12
7A〜127Dの充電と放電とを制御する。
Lines 37A, 37B, 37C for taking the potentials of the connection terminals 303A to 303D into the controller 39 are connected to the connection terminals 303A to 303D for monitoring.
37D is formed. The potentials of the connection terminals 303A to 303D are voltages at both ends of each of the piezo stacks 127A to 127D (hereinafter, referred to as piezo stack voltages), and the controller 39 monitors the piezo stack 12
7A to 127D are controlled.

【0044】また、モニタ用の接続端子303A〜30
3Dと接地間には、接続端子303A〜303Dと1対
1に対応して、直列に接続された抵抗器38A,38
B,38C,38Dおよびフェールセーフ用のスイッチ
手段であるスイッチング素子(以下、適宜、フェールセ
ーフ用のスイッチング素子という)39A,39B,3
9C,39Dが介設されている。スイッチング素子39
A〜39Dのベースにはそれぞれコントローラ39から
制御信号が入力している。
Also, connection terminals 303A to 30A for monitoring
Between the 3D and the ground, the resistors 38A, 38 connected in series corresponding to the connection terminals 303A to 303D in one-to-one correspondence.
B, 38C, 38D and switching elements (hereinafter, appropriately referred to as fail-safe switching elements) 39A, 39B, 3 which are switching means for fail-safe.
9C and 39D are interposed. Switching element 39
Control signals are input from the controller 39 to the bases of A to 39D.

【0045】コントローラ39は、充電制御時には、第
1のスイッチング素子34aのオン期間とオフ期間とを
次のように設定し、スイッチング素子34aの制御信号
を出力する。すなわち、スイッチング素子34aをオン
して第1の通電経路32aに漸増する充電電流を流す。
充電電流が予め設定した上限の電流値になるとスイッチ
ング素子34aをオフしてオフ期間に入る。この時、イ
ンダクタ33に発生する逆起電力は第2のスイッチング
素子34bの寄生ダイオード341bに対して順バイア
スであるから、インダクタ33に蓄積されたエネルギー
により第2の通電経路32bに漸減するフライホイール
電流が流れ、ピエゾスタック127A〜127Dの充電
が進行する。充電電流が下限の電流値(略0)になると
再び第1のスイッチング素子34aをオンしてオン期間
に入り、これを繰り返す(多重スイッチング方式)。そ
して、ピエゾスタック電圧が予め設定した電圧に達する
とスイッチング素子34aをオフに固定し、充電は完了
となる。これにより、ピエゾスタック127A〜127
Dが伸長して変位拡大室113を介してボール123を
押圧しリフトせしめる。
At the time of charging control, the controller 39 sets the ON period and the OFF period of the first switching element 34a as follows, and outputs a control signal for the switching element 34a. That is, the switching element 34a is turned on and a gradually increasing charging current flows through the first current path 32a.
When the charging current reaches the preset upper limit current value, the switching element 34a is turned off and the off period starts. At this time, since the back electromotive force generated in the inductor 33 is forward-biased with respect to the parasitic diode 341b of the second switching element 34b, the flywheel that gradually decreases to the second current path 32b due to the energy stored in the inductor 33 A current flows, and charging of the piezo stacks 127A to 127D proceeds. When the charging current reaches the lower limit current value (approximately 0), the first switching element 34a is turned on again to enter the ON period, and this is repeated (multiple switching method). When the piezo stack voltage reaches a preset voltage, the switching element 34a is fixed to OFF, and the charging is completed. Thereby, the piezo stacks 127A to 127
D extends and presses and lifts the ball 123 via the displacement expansion chamber 113.

【0046】また、放電制御時には、第2のスイッチン
グ素子34bのオン期間とオフ期間とを次のように設定
し、第2のスイッチング素子34bの制御信号を出力す
る。すなわち、第2のスイッチング素子34bをオンし
て第2の通電経路32bに漸増する放電電流を流す。放
電電流が予め設定した電流値(以下、上限電流値とい
う)になるとスイッチング素子34bをオフしてオフ期
間に入る。この時、インダクタ33に大きな逆起電力が
発生し、インダクタ33に蓄積されたエネルギーにより
フライホイール電流を第1の通電経路32aに流しバッ
ファコンデンサ312にエネルギーを回収する。放電電
流が下限の電流値(略0)になると再び第2のスイッチ
ング素子34bをオンして、これを繰り返す。そして、
ピエゾスタック電圧が0に達するとスイッチング素子3
4bをオフに固定し、放電は完了となる。このようにピ
エゾスタック127A〜127Dを放電することで、ピ
エゾスタック127A〜127Dが縮小して変位拡大室
113の燃料圧力によるボール123への押圧力が解除
されてボール123が着座する。
In the discharge control, the ON period and the OFF period of the second switching element 34b are set as follows, and a control signal for the second switching element 34b is output. That is, the second switching element 34b is turned on, and a gradually increasing discharge current flows through the second current path 32b. When the discharge current reaches a preset current value (hereinafter, referred to as an upper limit current value), the switching element 34b is turned off and an off period starts. At this time, a large back electromotive force is generated in the inductor 33, and the flywheel current flows through the first current path 32 a by the energy stored in the inductor 33, and the energy is recovered by the buffer capacitor 312. When the discharge current reaches the lower limit current value (substantially 0), the second switching element 34b is turned on again, and this is repeated. And
When the piezo stack voltage reaches 0, the switching element 3
4b is fixed off, and the discharge is completed. By discharging the piezo stacks 127A to 127D in this manner, the piezo stacks 127A to 127D are contracted and the pressing force of the displacement expansion chamber 113 on the ball 123 due to the fuel pressure is released, and the ball 123 is seated.

【0047】コントローラ39は、これとともに制御部
6aを構成するCPU61からの種々の制御用の信号に
より、ピエゾスタック127A〜127Dを所定の時期
に充電および放電せしめる。かかる制御用信号として充
電時期と放電時期とを規定する噴射信号が入力してい
る。噴射信号は、「L」と「H」よりなる二値信号であ
り、その立ち上がりでピエゾスタック127A〜127
Dの充電を開始し、立ち下がりでピエゾスタック127
A〜127Dを放電する。したがって、噴射信号の出力
時期および長さにより噴射期間が規定される。
The controller 39 causes the piezo stacks 127A to 127D to charge and discharge at predetermined times according to various control signals from the CPU 61 constituting the control section 6a. An injection signal that defines a charging time and a discharging time is input as such a control signal. The injection signal is a binary signal composed of “L” and “H”, and the piezo stacks 127A to 127
D starts charging, and the falling piezo stack 127
A to 127D are discharged. Therefore, the injection period is defined by the output timing and length of the injection signal.

【0048】また、制御用信号として目標充電量である
目標のピエゾスタック電圧(以下、目標電圧という)に
比例した目標電圧設定信号が入力しており、コントロー
ラ39はピエゾスタック電圧が目標電圧に達するとスイ
ッチング素子34aを前記のごとくオフに固定する。目
標電圧設定信号は、噴射指令に対しては、次のように設
定される。図4は、ボール123がリフトして弁室11
0から燃料がリークを開始するピエゾスタック電圧(以
下、リーク開始電圧という)、ボール123がフルリフ
トしてニードル121がリフトし噴射するピエゾスタッ
ク電圧(以下、噴射開始電圧という)とコモンレール圧
力との関係を示すもので、リーク開始電圧、噴射開始電
圧はコモンレール圧力が大きいほど大きくなる。CPU
61はROMに噴射開始電圧よりもやや高めの目標電圧
とコモンレール圧力との対応関係をマップ等として記憶
しており、これに基づいて噴射指令に対する目標電圧を
設定する。この目標電圧は、ボール123がフルリフト
可能な十分なピエゾスタック電圧が与えられることにな
る。このとき、コモンレール圧力が高いほど大きな目標
電圧が与えられることで、ボール123がフルリフトす
るのに過不足のない適正な充電を行い得る。
Further, a target voltage setting signal proportional to a target piezo stack voltage (hereinafter, referred to as a target voltage), which is a target charge amount, is input as a control signal, and the controller 39 causes the piezo stack voltage to reach the target voltage. Then, the switching element 34a is fixed off as described above. The target voltage setting signal is set as follows for the injection command. FIG. 4 shows that the ball 123 lifts and the valve chamber 11
Relationship between a piezo stack voltage at which fuel starts to leak from 0 (hereinafter, referred to as a leak start voltage), a piezo stack voltage at which the ball 123 is fully lifted and the needle 121 is lifted and injected (hereinafter, referred to as an injection start voltage), and a common rail pressure. The leak start voltage and the injection start voltage increase as the common rail pressure increases. CPU
Reference numeral 61 stores the correspondence between the target voltage slightly higher than the injection start voltage and the common rail pressure as a map or the like in the ROM, and sets the target voltage for the injection command based on this. As the target voltage, a sufficient piezo stack voltage capable of fully lifting the ball 123 is given. At this time, a higher target voltage is applied as the common rail pressure is higher, so that appropriate charging can be performed without excess or deficiency for the ball 123 to fully lift.

【0049】また、CPU61は、減圧指令に対して
は、次のようにピエゾスタック127A〜127Dの充
電時期、目標電圧を決定し、コモンレール圧力を減圧す
る。前掲図4において、リーク開始電圧と噴射開始電圧
との間が、ボール123がハーフリフト可能な電圧の範
囲であり、かかる範囲内で目標電圧とコモンレール圧力
との対応関係をマップ等として記憶しており、これに基
づいて減圧指令に対する目標電圧を設定する。なお、減
圧指令における目標のコモンレール圧力(以下、目標圧
力という)はCPU61において機関運転状態に基づい
て演算されて、コントローラ39に出力される。
In response to the pressure reduction command, the CPU 61 determines the charging timing and the target voltage of the piezo stacks 127A to 127D as follows, and reduces the common rail pressure. In FIG. 4 described above, the range between the leak start voltage and the injection start voltage is the range of the voltage at which the ball 123 can be half-lifted, and the correspondence between the target voltage and the common rail pressure is stored as a map or the like within this range. Then, based on this, the target voltage for the pressure reduction command is set. Note that a target common rail pressure (hereinafter, referred to as a target pressure) in the pressure reduction command is calculated by the CPU 61 based on the engine operating state, and output to the controller 39.

【0050】噴射指令、減圧指令における目標電圧は、
マップに代えて、コモンレール圧力に対してピエゾスタ
ック電圧が対応する関数式で与えてもよいのは勿論であ
る。
The target voltage in the injection command and the pressure reduction command is
Instead of the map, the piezo stack voltage may be given by a function formula corresponding to the common rail pressure.

【0051】また、制御対象となる気筒を選択するため
の制御信号もCPU61から出力され、該制御信号によ
り、選択スイッチング素子35A〜35Dのうち、選択
された気筒に対応するピエゾスタック127A〜127
Dのものがオンする。
Further, a control signal for selecting a cylinder to be controlled is also output from the CPU 61, and according to the control signal, the piezo stacks 127A to 127 corresponding to the selected one of the selected switching elements 35A to 35D are selected.
D's are turned on.

【0052】図5はワイヤの断線等に対するフェールセ
ーフ制御を示すフローチャートで、先ずピエゾスタック
127A〜127Dの充電制御がなされると(ステップ
S11)、線路37A〜37Dから取り込まれるピエゾ
スタック電圧のモニター電圧が上昇したか否かを判定す
る(ステップS12)。モニター電圧が上昇していれば
ピエゾスタック電圧のモニタが正常に行われていると判
定して、通常制御処理を実行する(ステップS13)。
すなわち、ピエゾスタック127A〜127Dの充電を
モニター電圧が目標電圧に達するまで行う。そして、モ
ニター電圧が目標電圧に達すると前記のごとく第1のス
イッチング素子34aをオフに固定して充電を終了す
る。モニター電圧を取り込むためのモニタ用ワイヤ43
A〜43Dには充電電流が流れないから、ピエゾスタッ
ク電圧を、モニタワイヤ43A〜43Dのインピーダン
スの影響を受けずにモニターすることができる。これに
より、ピエゾスタック電圧を高精度に目標電圧にするこ
とができる。
FIG. 5 is a flowchart showing fail-safe control for wire breakage and the like. When charge control of the piezo stacks 127A to 127D is performed first (step S11), a monitor voltage of the piezo stack voltage taken in from the lines 37A to 37D is used. Is determined (step S12). If the monitor voltage has risen, it is determined that the monitoring of the piezo stack voltage is normally performed, and the normal control process is executed (step S13).
That is, the piezo stacks 127A to 127D are charged until the monitor voltage reaches the target voltage. Then, when the monitor voltage reaches the target voltage, the first switching element 34a is fixed to OFF as described above, and the charging is completed. Monitor wire 43 for taking in monitor voltage
Since no charging current flows through A to 43D, the piezo stack voltage can be monitored without being affected by the impedance of the monitor wires 43A to 43D. Thereby, the piezo stack voltage can be set to the target voltage with high accuracy.

【0053】そして、噴射信号が立ち下がるまでピエゾ
スタック127A〜127Dの充電状態を保持し、噴射
信号が立ち下がるとステップS14に進み、ピエゾスタ
ック127A〜127Dの放電制御を実行する。
Then, the state of charge of the piezo stacks 127A to 127D is held until the injection signal falls, and when the injection signal falls, the process proceeds to step S14, where the discharge control of the piezo stacks 127A to 127D is executed.

【0054】次いで、モニター電圧が減少したか否かを
判定する(ステップS15)。モニター電圧が減少して
いれば、通電ワイヤ41A〜41Dの断線等は生じてお
らず放電が正常に行われていると判定して、第2のスイ
ッチング素子34bによる放電制御が続行され、電荷が
バッファコンデンサ312に回収される。
Next, it is determined whether or not the monitor voltage has decreased (step S15). If the monitor voltage decreases, it is determined that the discharge is normally performed without disconnection or the like of the conducting wires 41A to 41D, and the discharge control by the second switching element 34b is continued, and the electric charge is reduced. Collected in the buffer capacitor 312.

【0055】モニタワイヤ43A〜43Dが断線等して
いると、ピエゾスタック127A〜127Dの充電制御
が実行されてもモニター電圧が上昇しない(ステップS
12)。この場合はステップS13をスキップしてステ
ップS14に進み、ピエゾスタック127A〜127D
の充電を中止して強制的に放電制御に切り換える。
If the monitor wires 43A to 43D are disconnected, the monitor voltage does not increase even if the charging control of the piezo stacks 127A to 127D is executed (step S).
12). In this case, the process skips step S13 and proceeds to step S14, where the piezo stacks 127A to 127D
Is stopped and the control is forcibly switched to the discharge control.

【0056】また、充電状態で通電ワイヤ41A〜41
Dが断線等すると、放電制御(ステップS14)がなさ
れても実際には放電せず、モニター電圧が減少しない
(ステップS15)。この場合は、電圧が減少しないピ
エゾスタック127A〜127Dと接続されたスイッチ
ング素子39A〜39Dをオンする(ステップS1
6)。スイッチング素子39A〜39Dをオンすること
により、ピエゾスタック127A〜127Dと抵抗器
(以下、適宜、フェールセーフ用の抵抗器という)38
A〜38Dよりなる回路が閉成されて、ピエゾスタック
127A〜127Dの放電電流が抵抗器38A〜38D
に流れる。これにより、速やかにボール123が着座し
て、インジェクタ1が燃料を噴射し続ける等の不具合を
防止することができる。
In the charged state, the current-carrying wires 41A-41
If D is disconnected or the like, the discharge is not actually performed even if the discharge control is performed (step S14), and the monitor voltage does not decrease (step S15). In this case, the switching elements 39A to 39D connected to the piezo stacks 127A to 127D whose voltage does not decrease are turned on (step S1).
6). By turning on the switching elements 39A to 39D, the piezo stacks 127A to 127D and a resistor (hereinafter, appropriately referred to as a fail-safe resistor) 38 are provided.
The circuit consisting of A to 38D is closed, and the discharge current of the piezo stacks 127A to 127D is reduced by the resistors 38A to 38D.
Flows to Thus, it is possible to prevent a problem that the ball 123 is quickly seated and the injector 1 keeps injecting fuel.

【0057】このように、ピエゾスタック電圧のモニタ
用のワイヤ43A〜43Dを、ピエゾスタック127A
〜127Dを強制放電せしめるためのワイヤとしても機
能させることで、ワイヤ43A〜43Dがピエゾスタッ
ク電圧のモニタだけに止まらない、実施価値の高いもの
となる。しかも、前記のごとく、モニタワイヤ43A〜
43Dには、充電電流や放電電流が流れないから、ピエ
ゾスタック電圧の高精度なモニタが可能である。
As described above, the wires 43A to 43D for monitoring the piezo stack voltage are connected to the piezo stack 127A.
-127D also functions as a wire for forcibly discharging, so that the wires 43A to 43D are not limited to monitoring the piezo stack voltage, and have high practical value. Moreover, as described above, the monitor wires 43A-
Since no charging current or discharging current flows through 43D, the piezo stack voltage can be monitored with high accuracy.

【0058】また、フェールセーフ用のスイッチング素
子39A〜39Dがピエゾスタック127A〜127D
に1対1に対応して設けられているので、ワイヤ41A
〜41Dの断線により一部のピエゾスタック127A〜
127Dが放電不能となった場合に、放電不能となった
当該一部のピエゾスタック127A〜127Dを除く他
の正常なピエゾスタック127A〜127Dで燃料噴射
が可能であり、リンプホームを実現することができる。
The fail-safe switching elements 39A to 39D are piezo stacks 127A to 127D.
Are provided in a one-to-one correspondence with the wire 41A.
Due to disconnection of ~ 41D, some piezo stacks 127A ~
When 127D becomes incapable of discharging, fuel can be injected by other normal piezo stacks 127A to 127D except for the part of the piezo stacks 127A to 127D that have become incapable of discharging, thereby realizing a limp home. it can.

【0059】図6にコモンレール圧力の減圧指令に対す
る通電制御(図中、減圧制御)のフローチャートを示
す。コモンレール圧力が目標圧力に達したか否かに基づ
いて減圧制御が完了したか否かを判断し(ステップS2
1)、目標圧力に達していなければ全気筒のフェールセ
ーフ用のスイッチング素子39A〜39Dをオンする
(ステップS22)。
FIG. 6 shows a flow chart of the energization control (pressure reduction control in the figure) in response to the common rail pressure reduction command. It is determined whether the pressure reduction control has been completed based on whether the common rail pressure has reached the target pressure (step S2).
1) If the target pressure has not been reached, the fail-safe switching elements 39A to 39D of all cylinders are turned on (step S22).

【0060】次いで、減圧制御における第1気筒のピエ
ゾスタック1の目標電圧を演算し、ピエゾスタック12
7A〜127Dを充電し、目標電圧まで昇圧する(ステ
ップS23)。
Next, the target voltage of the piezo stack 1 of the first cylinder in the pressure reduction control is calculated, and the piezo stack 12 is operated.
7A to 127D are charged and boosted to the target voltage (step S23).

【0061】これにより、第1気筒のインジェクタ1に
おいて高圧燃料の燃料タンク51への還流が開始され
る。
Thus, the high-pressure fuel is returned to the fuel tank 51 in the injector 1 of the first cylinder.

【0062】次いで、減圧制御における第2、第3、第
4気筒のピエゾスタック127B〜127Dの目標電圧
の演算およびピエゾスタック127B〜127Dの充電
を、気筒選択スイッチング素子35B〜35Dを順次切
り換えながら実行する(ステップS24,S25,S2
6)。第4気筒のピエゾスタック127Dの目標電圧の
演算およびピエゾスタック127Dの充電の実行後は、
ステップS21に戻る。そして、コモンレール圧力が目
標圧力に達していなければ、再びステップS22以降の
手順が繰り返され、目標圧力に達したら本フローを抜け
る。
Next, the calculation of the target voltages of the piezo stacks 127B to 127D of the second, third and fourth cylinders and the charging of the piezo stacks 127B to 127D in the pressure reduction control are executed while sequentially switching the cylinder selection switching elements 35B to 35D. (Steps S24, S25, S2
6). After the calculation of the target voltage of the piezo stack 127D of the fourth cylinder and the execution of the charging of the piezo stack 127D,
It returns to step S21. If the common rail pressure has not reached the target pressure, the procedure from step S22 is repeated again.

【0063】本減圧制御では、ピエゾスタック127A
〜127Dの充電の後、第2のスイッチング素子34b
のオンオフによる、そのピエゾスタック127A〜12
7Dの放電を行うことなく次の気筒のピエゾスタック1
27A〜127Dの充電に入っていく。そして、各ピエ
ゾスタック127A〜127Dからは、充電の完了後
も、これと並列に接続された抵抗器38A〜38Dに電
流が流れ、蓄電量が減少し、ピエゾスタック電圧がリー
ク開始電圧に向かって低下していく。なお、このときの
減少速度を規定する時定数は、ピエゾスタック127A
〜127Dの静電容量および抵抗器38A〜38Dの抵
抗値に依存する。
In this pressure reduction control, the piezo stack 127A
To 127D, the second switching element 34b
The piezo stack 127A-12 by turning on and off
Piezo stack 1 of next cylinder without 7D discharge
The charging of 27A to 127D starts. Then, even after charging is completed, current flows from the piezo stacks 127A to 127D to the resistors 38A to 38D connected in parallel with the piezo stacks 127A to 127D, so that the amount of stored electricity decreases and the piezo stack voltage increases toward the leak start voltage. It is going down. The time constant that defines the decreasing speed at this time is a piezo stack 127A.
To 127D and the resistance of resistors 38A to 38D.

【0064】しかして、充電時期の早い第1気筒のイン
ジェクタ1から順次、再びボール123が着座してい
く。
Thus, the ball 123 is seated again from the injector 1 of the first cylinder whose charging time is earlier.

【0065】このように、減圧指令に対して、予めフェ
ールセーフ用スイッチング素子39A〜39Dをオンし
ておくだけでよく、放電制御が不要となるので、複数気
筒においてインジェクタ1から高圧燃料を還流するに当
たり、第2のスイッチング素子34bの作動が不要で、
選択用スイッチング35A〜35Dの作動回数を減じる
ことができる。また、この結果、制御負担も減じられ
る。
As described above, it is only necessary to turn on the fail-safe switching elements 39A to 39D in advance in response to the pressure-reducing command, and the discharge control becomes unnecessary, so that the high-pressure fuel is recirculated from the injector 1 in a plurality of cylinders. Does not require the operation of the second switching element 34b,
The number of operations of the selection switching 35A to 35D can be reduced. As a result, the control burden is also reduced.

【0066】これにより、さらにワイヤ43A〜43D
の実施価値を高めることができる。
Thus, the wires 43A to 43D
Can increase the implementation value.

【0067】なお、ボール123がハーフリフトを終了
して着座する時期は、任意には設定されず、前記時定数
等で規定される。時定数等は、例えば次のことを考慮し
て設定する。図3のインジェクタ1では、ピエゾスタッ
ク127が燃料噴射可能に充電された後、仮にその状態
をいつまでも続けるとしても、一定時間を越えると次第
に閉弁する機械的なフェイルセーフ機構を備えている。
すなわち、インジェクタ1はピエゾスタック127の伸
長で変位拡大室113内の燃料を圧縮して加圧し、ボー
ル123を押圧する押圧力を発生しており、その燃料圧
力はボール123がリフト状態のときはボール123に
作用する上向きの付勢力に抗し得る圧力となっている。
このため、変位拡大室113内の加圧した燃料はピスト
ン124,125の摺動部から僅かずつ低圧室111等
の低圧部にリークし、ボール123のリフト量が低下し
て背圧室106から低圧室111に抜ける燃料の流量が
減少し、これにより背圧が漸次上昇し、終にはニードル
121が着座して燃料の噴射が停止することになる。し
たがって、ハーフリフト持続時間がこの時間よりも短く
なるようにする。
Note that the timing at which the ball 123 sits after completing the half lift is not arbitrarily set but is defined by the time constant and the like. The time constant and the like are set in consideration of, for example, the following. The injector 1 shown in FIG. 3 includes a mechanical fail-safe mechanism that gradually closes the valve after a certain period of time, even if the state is maintained forever after the piezo stack 127 is charged to allow fuel injection.
That is, the injector 1 compresses and pressurizes the fuel in the displacement expansion chamber 113 by the extension of the piezo stack 127, and generates a pressing force for pressing the ball 123. The fuel pressure is generated when the ball 123 is in the lift state. The pressure is such that it can withstand the upward urging force acting on the ball 123.
For this reason, the pressurized fuel in the displacement expansion chamber 113 leaks little by little from the sliding portions of the pistons 124 and 125 to the low-pressure section such as the low-pressure chamber 111, and the lift of the ball 123 is reduced, so that the pressure increases from the back-pressure chamber 106. The flow rate of the fuel flowing into the low-pressure chamber 111 decreases, whereby the back pressure gradually increases. At the end, the needle 121 sits and the fuel injection stops. Therefore, the half lift duration is set to be shorter than this time.

【0068】なお、本実施形態ではモニタワイヤとし
て、ピエゾスタックの非接地側の端子と導通するものの
みを設けたが、ピエゾスタックの接地側の端子と導通す
るものを併せて設けて、さらにピエゾスタック電圧を高
精度でモニタすることもできる。
In this embodiment, only the monitor wires that are electrically connected to the non-ground side terminals of the piezo stack are provided. However, the monitor wires that are electrically connected to the ground side terminals of the piezo stack are also provided, and the piezo stack is further provided. The stack voltage can be monitored with high accuracy.

【0069】なお、フェールセーフ用のスイッチング素
子39A〜39Dをピエゾスタック127A〜127D
に1対1に対応して設けることでリンプホームを実現し
ているが、フェールセーフ用のスイッチング素子を抵抗
器38A〜38Dに共通に1つだけとし、各抵抗器と直
列に、ダイオードを、抵抗器から接地側に向かう方向が
順方向となるように1対1に対応して設けてもよい。こ
の場合、フェールセーフ用のスイッチング素子をオンす
ると、その間、他の気筒で実質的に噴射ができなくなる
が、放電不能になったピエゾスタック127A〜127
Dを搭載したインジェクタ1の燃料の噴射停止は前記機
械的なフェールセーフ機構にて対処し、機関停止後にフ
ェールセーフ用のスイッチング素子をオンして、放電不
能になったピエゾスタック127A〜127Dの放電を
行う。この放電は修理工場等で外部からCPUへの特別
なコマンド入力により行われるように設定してもよい。
The fail-safe switching elements 39A to 39D are connected to the piezo stacks 127A to 127D.
Are provided in a one-to-one correspondence with each other, but a single fail-safe switching element is commonly used for the resistors 38A to 38D, and a diode is connected in series with each resistor. A one-to-one correspondence may be provided so that the direction from the resistor to the ground side is the forward direction. In this case, when the fail-safe switching element is turned on, injection cannot be substantially performed in the other cylinders during that time, but the piezo stacks 127A to 127 in which discharge is disabled cannot be performed.
The fuel injection of the injector 1 equipped with the fuel injection stop is stopped by the mechanical fail-safe mechanism, and after the engine stops, the fail-safe switching element is turned on to discharge the piezo stacks 127A to 127D which cannot be discharged. I do. This discharge may be set to be performed by a special command input to the CPU from the outside at a repair shop or the like.

【0070】なお、本実施形態は内燃機関の燃料噴射装
置に適用したものを示したが、本発明は、ピエゾアクチ
ュエータを備えた装置に適用することができる。
Although this embodiment has been described as applied to a fuel injection device for an internal combustion engine, the present invention can be applied to an apparatus having a piezo actuator.

【0071】さらに、本実施形態では、上述したように
インジェクタ1から燃料が噴射し続ける等の不具合を防
止できるだけではなく、ピエゾスタック127A〜12
7Dが充電保持状態となったまま通電ワイヤが断線し、
何らかの異常検出手段にてその断線が検出され、エンジ
ン停止後に修理しようとするとき、ピエゾスタック12
7A〜127Dに保持されている電荷を確実に除去でき
るため、修理時における安全性も確保できるという、さ
らなる効果を有している。
Further, in the present embodiment, not only the problem such as the continuous injection of fuel from the injector 1 can be prevented as described above, but also the piezo stacks 127A to 127A
The energizing wire is broken while 7D is in the charge holding state,
When the disconnection is detected by some abnormality detecting means and the engine is stopped and repair is to be performed, the piezo stack 12
Since the electric charges held in 7A to 127D can be reliably removed, there is an additional effect that safety at the time of repair can be secured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用した燃料噴射装置のインジェクタ
に搭載されたピエゾアクチュエータを駆動する本発明の
ピエゾアクチュエータ駆動回路の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a piezo actuator driving circuit of the present invention for driving a piezo actuator mounted on an injector of a fuel injection device to which the present invention is applied.

【図2】前記燃料噴射装置の全体構成図である。FIG. 2 is an overall configuration diagram of the fuel injection device.

【図3】前記燃料噴射装置のインジェクタを中心とする
構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram centered on an injector of the fuel injection device.

【図4】前記燃料噴射装置を構成するCPUにおける制
御を説明するグラフである。
FIG. 4 is a graph illustrating control in a CPU constituting the fuel injection device.

【図5】前記燃料噴射装置における制御を示す第1のフ
ローチャートである。
FIG. 5 is a first flowchart showing control in the fuel injection device.

【図6】前記燃料噴射装置における制御を示す第2のフ
ローチャートである。
FIG. 6 is a second flowchart showing control in the fuel injection device.

【図7】従来のピエゾアクチュエータ駆動回路の作動を
示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the operation of a conventional piezo actuator drive circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 インジェクタ 1a ノズル部 1b 背圧制御部(背圧増減手段) 1c ピエゾアクチュエータ 110 弁室 110a 低圧ポート 123 ボール(弁体) 127,127A,127B,127C,127D ピ
エゾスタック 2 ピエゾアクチュエータ駆動回路 3 駆動ユニット 3a 充放電回路部 35A,35B,35C,35D 選択用のスイッチン
グ素子(選択用のスイッチ手段) 38A,38B,38C,38D フェールセーフ用の
抵抗器(抵抗器) 39A,39B,39C,39D フェールセーフ用の
スイッチング素子(フェールセーフ用のスイッチ手段) 39 コントローラ 4 ワイヤハーネス 41A,41B,41C,41D 通電ワイヤ 43A,43B,43C,43D モニタワイヤ(検出
用のワイヤ) 6 制御部 61 CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Injector 1a Nozzle part 1b Back pressure control part (back pressure increasing / decreasing means) 1c Piezo actuator 110 Valve room 110a Low pressure port 123 Ball (valve element) 127, 127A, 127B, 127C, 127D Piezo stack 2 Piezo actuator drive circuit 3 Drive unit 3a Charge / discharge circuit unit 35A, 35B, 35C, 35D Switching element for selection (switch means for selection) 38A, 38B, 38C, 38D Fail-safe resistor (resistor) 39A, 39B, 39C, 39D Fail-safe Switching element (fail-safe switch means) 39 Controller 4 Wire harness 41A, 41B, 41C, 41D Current supply wire 43A, 43B, 43C, 43D Monitor wire (detection wire) 6 Control unit 61 CPU

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 41/083 H01L 41/08 P 41/09 U ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 41/083 H01L 41/08 P 41/09 U

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ピエゾアクチュエータに搭載されたピエ
ゾスタックの充電と放電とを行う充放電回路部と、ピエ
ゾスタックの両端間電圧をモニタしながら充放電回路部
によるピエゾスタックへの通電を制御する制御部と、充
放電回路部とピエゾスタックとを接続し充電電流および
放電電流を流す通電ワイヤとを有するピエゾアクチュエ
ータ駆動回路において、 前記ピエゾスタックの非接地側の端子に、前記通電ワイ
ヤとは別の検出ワイヤを接続してピエゾスタックの両端
間電圧のモニタ信号を制御部に取り込み、 かつ、検出ワイヤを介してピエゾスタックと並列に抵抗
器を接続してピエゾスタックの放電電流を抵抗器に流す
放電用の回路を形成するとともに、該放電用回路を開閉
するフェールセーフ用のスイッチ手段を設けたピエゾア
クチュエータ駆動回路。
1. A charge / discharge circuit for charging and discharging a piezo stack mounted on a piezo actuator, and a control for controlling energization of the piezo stack by the charge / discharge circuit while monitoring a voltage between both ends of the piezo stack. A piezo actuator drive circuit having a unit and a current-carrying wire that connects the charge / discharge circuit unit and the piezo stack and allows a charging current and a discharge current to flow, wherein a terminal on the non-ground side of the piezo stack has another Connect the detection wire to capture the monitor signal of the voltage between both ends of the piezo stack into the control unit, and connect the resistor in parallel with the piezo stack via the detection wire to discharge the piezo stack discharge current to the resistor Piezoactuator having a switch circuit for fail-safe for opening and closing the discharge circuit. Over motor drive circuit.
【請求項2】 噴孔を開閉するニードルを有し、コモン
レールに蓄えられた高圧の燃料が供給されて該燃料を前
記噴孔から噴射するノズル部と、前記コモンレールから
燃料が導入され前記ニードルの背圧を発生せしめる背圧
室と、該背圧室と低圧源の間に介設された弁室内に弁体
を前記低圧源側のポートを閉鎖可能に配設してなり該弁
体のリフト量が大きくなるに応じて前記背圧室の圧力を
低下せしめる背圧増減手段と、前記弁体を押圧駆動する
ピエゾスタックを有し該ピエゾスタックの充電量が多い
ほど前記弁体のリフト量を増大せしめるピエゾアクチュ
エータとを備えたインジェクタと、 ピエゾアクチュエータを駆動する請求項1記載のピエゾ
アクチュエータ駆動回路とを具備することを特徴とする
燃料噴射装置。
2. A nozzle portion having a needle for opening and closing an injection hole, wherein a high-pressure fuel stored in a common rail is supplied, and the fuel is injected from the injection hole. A back pressure chamber for generating back pressure, and a valve body disposed in a valve chamber interposed between the back pressure chamber and the low pressure source so that the port on the low pressure source side can be closed. Back pressure increasing / decreasing means for reducing the pressure in the back pressure chamber as the amount increases, and a piezo stack for pressing and driving the valve element, the lift amount of the valve element increases as the charge amount of the piezo stack increases. A fuel injection device comprising: an injector having a piezo actuator for increasing the size; and the piezo actuator driving circuit according to claim 1 for driving the piezo actuator.
【請求項3】 請求項2記載の燃料噴射装置において、
前記制御部を、 燃料の噴射指令に対しては、前記弁体を着座状態とフル
リフト状態との間で切り換えて前記ニードルを開閉する
通電制御を実行し、前記コモンレール内の燃料圧力の減
圧指令に対しては、ピエゾスタックの充電に先立ち予め
前記フェールセーフ用スイッチ手段をオンしておき、前
記ニードルが着座状態のままで前記弁体をリフト状態と
する通電制御を実行するように設定したことを特徴とす
る燃料噴射装置。
3. The fuel injection device according to claim 2, wherein
In response to a fuel injection command, the control unit performs an energization control to open and close the needle by switching the valve body between a seated state and a full lift state, and to issue a fuel pressure reduction command in the common rail. On the other hand, prior to charging the piezo stack, the fail-safe switch means is turned on in advance, and it is set so as to execute energization control for setting the valve body in the lift state while the needle is in the seated state. Characteristic fuel injection device.
【請求項4】 請求項3記載の燃料噴射装置において、
前記インジェクタおよび非接地側の通電ワイヤを、前記
充放電回路部を共通として複数設け、 各通電ワイヤには、充放電回路部と接続するインジェク
タを選択する選択用のスイッチ手段を設け、 前記制御部を、前記減圧指令に対する通電制御におい
て、予めフェールセーフ用スイッチ手段をオンした後、
オンする選択用スイッチ手段を切り替えて、ピエゾスタ
ックを順次、充電するように設定した燃料噴射装置。
4. The fuel injection device according to claim 3, wherein
A plurality of the injectors and the non-ground side energizing wires are provided in common with the charging / discharging circuit unit, and each energizing wire is provided with a switch means for selecting an injector to be connected to the charging / discharging circuit unit; In the energization control for the pressure reduction command, after previously turning on the fail-safe switch means,
A fuel injection device which is set so as to sequentially charge a piezo stack by switching a switch means for selection to be turned on.
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