JP2003299371A - Piezo actuator driving circuit and fuel injector - Google Patents

Piezo actuator driving circuit and fuel injector

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To attain an improvement in the failsafe function of a piezo actuator driving circuit of a multiple switching system. <P>SOLUTION: A current detection means 38b is provided in the mid of an energization path 33a for charging piezo stacks 127A-127D by a capacitor 32, and determines it as a short-circuit failure if a detected current exceeds a threshold by a controller 212. Unlike an LC resonance system exchanging all charges stored between the capacitor and the piezo stack, a short circuit does severe damage to the multiple switching system. By immediately detecting the short- circuit failure, therefore, the severe damage can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric 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、例えば、内燃機関
の燃料噴射装置に適用され、燃料噴射用のインジェクタ
において燃料の噴射とその停止とを切り換える手段とし
て用いられたものが知られている。ピエゾアクチュエー
タは、容量性素子であるピエゾスタックが充電により伸
長し、縮小するときは放電する。ピエゾスタックが伸長
時および縮小時のみ通電がなされる方式のアクチュエー
タである。
2. Description of the Related Art A piezo actuator uses the piezoelectric action of a piezoelectric material such as PZT and is applied to, for example, a fuel injection device of an internal combustion engine, and an injector for fuel injection switches between injection and stop of fuel injection. The one used as a means is known. A piezo actuator expands by charging a piezo stack, which is a capacitive element, and discharges when it contracts. This is a type of actuator that energizes only when the piezo stack is expanded and contracted.

【0003】ピエゾアクチュエータの駆動回路は、ピエ
ゾスタックの充電用の電荷を蓄積しておくコンデンサ
と、該コンデンサとピエゾスタックとの間で、一方を供
給元として、電流制限用のインダクタを介して電荷を移
動する通電経路とを有している。燃料噴射装置に適用し
たものでは、例えば、コンデンサからピエゾスタックに
充電して燃料噴射を開始し、所定のタイミングでピエゾ
スタックからコンデンサに電荷を回収して燃料噴射を停
止する。したがって、燃料噴射中はピエゾスタック−コ
ンデンサ間は非導通状態となる。従来、インジェクタの
開閉制御用に用いられているソレノイド方式のもののよ
うに、ソレノイドへの通電を持続することでソレノイド
の励磁状態が維持され、その間、噴射が可能となる構成
のものとは大きく異なる。
A drive circuit of a piezo actuator uses a capacitor for storing charge for charging the piezo stack and one of the capacitor and the piezo stack as a supply source, and an electric charge via an inductor for current limitation. And an energization path for moving the. In the case of being applied to a fuel injection device, for example, a piezo stack is charged from a capacitor to start fuel injection, and electric charges are collected from the piezo stack to the capacitor at a predetermined timing to stop fuel injection. Therefore, during fuel injection, there is a non-conduction state between the piezoelectric stack and the capacitor. Unlike the solenoid type that has been conventionally used for controlling the opening and closing of the injector, the energized state of the solenoid is maintained by maintaining the energization of the solenoid, and during this period, the injection is significantly different from that of the solenoid type. .

【0004】ピエゾアクチュエータ駆動回路の構成とし
て、特開2001−157472号公報には、コンデン
サとピエゾスタックとインダクタとでLC共振回路を形
成したものがある(LC共振方式)。
As a configuration of a piezo actuator drive circuit, there is one in which an LC resonance circuit is formed by a capacitor, a piezo stack and an inductor in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-157472 (LC resonance system).

【0005】また、特開平10−308542号公報に
は、通電経路として、スイッチング素子がオンオフを繰
り返すと、スイッチング素子のオン期間にインダクタに
漸増する電流が流れる第1の種類の通電経路と、前記ス
イッチング素子のオフ期間に前記インダクタに漸減する
電流が流れる第2の種類の通電経路とが形成されるよう
にした構成のものもある(多重スイッチング方式)。L
C共振方式のものが、電流や電圧の挙動が回路定数によ
り決まる単純な振動をしてエネルギー(電荷)をやりと
りするだけであるのに対して、多重スイッチング方式の
ものでは、スイッチング素子の制御でピエゾスタックの
充電量が自在であり、ピエゾアクチュエータを種々の用
途に適用し得る可能性を有している。
Further, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-308542, there is provided a first type energizing path as an energizing path in which a gradually increasing current flows through an inductor when the switching element is repeatedly turned on and off. There is also a configuration in which a second type energization path in which a gradually decreasing current flows through the inductor is formed during the OFF period of the switching element (multiple switching method). L
Whereas the C-resonance method only exchanges energy (charge) by simply vibrating the behavior of current and voltage depending on the circuit constant, the multiple-switching method controls switching elements. The amount of charge of the piezo stack is flexible, and there is a possibility that the piezo actuator can be applied to various uses.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ピエゾ
スタックとコンデンサとの間で全電荷の放出と受け取り
を行うLC共振方式に比して、多重スイッチング方式で
は、コンデンサに十分な電荷が蓄えられた状態で、その
中から所定量の電荷のみをピエゾスタックに供給する必
要があり、ピエゾアクチュエータ駆動回路の構成、制御
内容とも複雑化する。
However, in comparison with the LC resonance method in which all charges are discharged and received between the piezo stack and the capacitor, in the multiple switching method, a sufficient charge is stored in the capacitor. Therefore, it is necessary to supply only a predetermined amount of electric charges to the piezo stack, which complicates the configuration and control contents of the piezo actuator drive circuit.

【0007】このため、ピエゾアクチュエータ駆動回路
には、より実用的な価値の高いものが要請されている。
例えば、LC共振方式のものが、充電若しくは放電の開
始後に通電経路を開閉するスイッチがオン状態のまま制
御不能となっても(オン故障)、ピエゾアクチュエータ
駆動回路やピエゾスタックが特に重要な損傷を受けるこ
とは殆どないのに対し、スイッチング方式のものではス
イッチング素子のオンオフの態様により電流や電圧の挙
動が異なるから、スイッチング素子が指令通りに作動し
ないことがあると、ピエゾアクチュエータ駆動回路やピ
エゾスタックが特に重要な損傷を受けるおそれがある
が、簡単な構成で故障検出を行い得るものがない。
Therefore, the piezoelectric actuator drive circuit is required to have higher practical value.
For example, in the LC resonance type, even if the switch that opens and closes the energization path after the start of charging or discharging is in the ON state and becomes uncontrollable (ON failure), the piezo actuator drive circuit and the piezo stack are particularly damaged. Although it is hardly received, the behavior of current and voltage is different in the switching type depending on the on / off state of the switching element, so if the switching element may not operate as instructed, the piezo actuator drive circuit or piezo stack Are subject to particularly significant damage, but none are capable of fault detection with a simple configuration.

【0008】本発明は前記実情に鑑みなされたもので、
実用価値の高いピエゾアクチュエータ駆動回路を提供す
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 driving circuit having high practical value.

【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
の駆動用のエネルギーを蓄積するコンデンサと、該コン
デンサとピエゾスタックとの間で一方を供給元として、
インダクタを介して電荷を移動する通電経路とを有し、
該通電経路として、スイッチング素子のオンオフを繰り
返すことにより、スイッチング素子のオン期間にインダ
クタに漸増する電流が流れる第1の種類の通電経路と、
前記スイッチング素子のオフ期間に前記インダクタに漸
減する電流が流れる第2の種類の通電経路とが形成さ
れ、かつ、前記スイッチング素子を制御する制御手段に
より、ピエゾスタックの充電および放電がなされるピエ
ゾアクチュエータ駆動回路において、前記通電経路に流
れる電流を検出する電流検出手段を設け、前記制御手段
を、前記電流検出手段により検出された電流が予め設定
したしきい値を越えると、短絡故障と判定するように設
定する。
According to a first aspect of the present invention, a capacitor for storing energy for driving a piezo stack mounted on a piezo actuator and one of the capacitor and the piezo stack are used as a supply source. ,
And a current-carrying path for moving charges through the inductor,
As the current-carrying path, a first-type current-carrying path in which a current that gradually increases in the inductor flows while the switching element is turned on and off is repeated,
A second type of energization path in which a gradually decreasing current flows through the inductor during the OFF period of the switching element is formed, and the piezo actuator is charged and discharged by the control means that controls the switching element. The drive circuit is provided with a current detecting means for detecting a current flowing in the energizing path, and the control means is configured to judge a short circuit failure when the current detected by the current detecting means exceeds a preset threshold value. Set to.

【0010】LC共振方式のものと異なり、通電経路を
開閉するスイッチング素子がオン状態のまま制御不能に
なるオン故障やインダクタの一部または全部の短絡によ
り通電経路を流れる電流が過電流となる。これは、例え
ばピエゾスタックに過剰な充電がなされて、ピエゾスタ
ックの両端子間電圧が過昇する原因となる。したがっ
て、通電経路に流れる電流を監視することで、速やかに
故障の発生を知ることができる。これにより実用性が向
上する。
Unlike the LC resonance type, an overcurrent is caused by a current flowing through the energizing path due to an ON failure in which a switching element that opens and closes the energizing path remains uncontrolled and a short circuit of some or all of the inductors. This causes, for example, the piezo stack to be excessively charged, resulting in an excessive rise in the voltage between both terminals of the piezo stack. Therefore, by monitoring the current flowing through the energization path, it is possible to promptly know the occurrence of the failure. This improves practicality.

【0011】請求項2記載の発明では、請求項1の発明
の構成において、前記ピエゾスタックとして、通電経路
を共通として複数のピエゾスタックが接続可能で、か
つ、前記制御手段により制御される選択スイッチによ
り、前記複数のピエゾスタックのうちから、前記通電経
路と接続されるピエゾスタックを選択可能であり、前記
制御手段を、前記短絡故障と判定されると、前記選択ス
イッチをオフにして、前記通電経路を開成するように設
定する。
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect of the invention, as the piezo stack, a plurality of piezo stacks can be connected with a common energization path, and the selection switch controlled by the control means. The piezo stack connected to the energization path can be selected from the plurality of piezo stacks, and the control means turns off the selection switch when the short-circuit failure is detected, and the energization is performed. Set to open the route.

【0012】簡単に、充電や放電を停止してピエゾアク
チュエータ駆動回路やピエゾスタックの損傷を防止する
ことができる。
It is possible to easily stop charging and discharging and prevent damage to the piezo actuator drive circuit and the piezo stack.

【0013】請求項3記載の発明では、請求項1または
2の発明の構成において、前記スイッチング素子よりも
前記ピエゾスタック側で、前記通電経路の電圧を検出す
る電圧検出手段を設け、前記制御手段を、前記短絡故障
と判定されたときにおいて、前記スイッチング素子がオ
フの時に検出された電圧が予め設定したしきい値以下の
第1の判定条件のときには、前記通電経路により、前記
供給元をピエゾスタックとして電荷を前記コンデンサに
回収する電荷回収を許容し、検出された電圧が予め設定
したしきい値以上の第2の判定条件のときには、前記電
荷回収を禁止するように設定する。
According to a third aspect of the invention, in the configuration of the first or second aspect of the invention, a voltage detecting means for detecting the voltage of the energizing path is provided on the piezo stack side with respect to the switching element, and the control means is provided. When the short-circuit failure is determined and the first detection condition is that the voltage detected when the switching element is off is equal to or lower than a preset threshold value, the energizing path causes the supply source to switch the piezoelectric element. The charge is collected as a stack to collect the charge in the capacitor, and the charge collection is prohibited when the detected voltage is the second determination condition equal to or higher than a preset threshold value.

【0014】短絡故障と判定された場合において、前記
スイッチング素子よりも前記ピエゾスタック側で、前記
通電経路の電圧が高いほど、短絡故障の態様としてスイ
ッチング素子のオン故障やインダクタの短絡故障が発生
している蓋然性が高い。この場合、通常の、ピエゾスタ
ックからコンデンサへの電荷回収を行うとすれば、スイ
ッチング素子のオン故障でコンデンサとインダクタとが
導通していることにより、あるいは、インダクタが電流
を制限する作用をしないことにより、ピエゾスタックを
供給元として、ピエゾスタック〜インダクタ〜接地とい
う通電経路で漸増する電流を流そうとすると、コンデン
サの非接地側の端子が接地されることになって、コンデ
ンサが両端子間で短絡するおそれがある。あるいは、イ
ンダクタの短絡故障であれば、ピエゾスタックが短絡す
る。本発明では検出電圧がしきい値以上であれば通常の
電荷回収はなされないから、かかるコンデンサやピエゾ
スタックの短絡を未然に防止することができる。
When it is determined that the short-circuit fault has occurred, the higher the voltage of the energizing path on the piezo stack side than the switching element, the more the ON fault of the switching element or the short-circuit fault of the inductor occurs as the mode of the short-circuit fault. There is a high probability that In this case, if the charge is normally recovered from the piezo stack to the capacitor, the ON failure of the switching element may cause conduction between the capacitor and the inductor, or the inductor may not function to limit the current. Therefore, if an attempt is made to flow a gradually increasing current from the piezo stack as the supply source in the current path of piezo stack-inductor-ground, the non-grounded side terminal of the capacitor will be grounded, and the capacitor will be connected between both terminals. There is a risk of short circuit. Alternatively, if there is a short circuit fault in the inductor, the piezo stack will short circuit. In the present invention, if the detected voltage is equal to or higher than the threshold value, normal charge recovery is not performed, so that such a short circuit of the capacitor or the piezo stack can be prevented in advance.

【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、検出電圧の前記しきい値を、略コンデ
ンサの両端子間電圧に設定し、前記制御手段を、前記ス
イッチング素子がオフの時に前記第2の判定条件を満た
すときは、故障の態様を、スイッチング素子のオン故障
と判定するように設定する。
According to a fourth aspect of the invention, in the configuration of the third aspect of the invention, the threshold value of the detection voltage is set to a voltage between both terminals of the capacitor, and the control means is turned off. At this time, when the second determination condition is satisfied, the failure mode is set to determine that the switching element is on-failed.

【0016】短絡故障と判断されると、対応として、コ
ンデンサを供給元とする通電経路のスイッチング素子を
オフすることになるが、それでも検出電圧が略コンデン
サの両端子間電圧に達するのはスイッチング素子のオン
故障の場合である。したがって、検出電圧の前記しきい
値を、略コンデンサの両端子間電圧に設定することで、
故障の態様を、スイッチング素子のオン故障と特定する
ことができる。
When it is determined that a short-circuit failure has occurred, the switching element in the energization path from the capacitor is turned off as a countermeasure, but the detection voltage still reaches the voltage between both terminals of the capacitor. This is the case of an ON failure. Therefore, by setting the threshold value of the detection voltage to a voltage between both terminals of the capacitor,
The failure mode can be specified as an ON failure of the switching element.

【0017】請求項5記載の発明では、請求項3または
4の発明の構成において、前記コンデンサの電荷を前記
インダクタを通り前記ピエゾスタックをバイパスして接
地側に放電する非常放電用の経路を形成するとともに、
該非常放電用の経路には、該非常放電用経路を開閉する
非常放電スイッチを設ける。
According to a fifth aspect of the invention, in the structure of the third or fourth aspect of the invention, an emergency discharge path is formed for discharging the electric charge of the capacitor through the inductor and bypassing the piezo stack to the ground side. Along with
An emergency discharge switch for opening and closing the emergency discharge path is provided on the emergency discharge path.

【0018】前記のごとく通常の電荷回収が不可となる
短絡故障の場合でも、非常放電スイッチのオンで電荷を
接地側に放出することができる。非常放電スイッチは前
記制御手段による制御で作動するように構成して、短絡
故障と判断なされた後、所定のタイミングで自動で電荷
放出がなされるようにしてもよいし、修理工場などでの
操作を前提として手動操作によるものでもよい。
As described above, even in the case of a short circuit failure in which normal charge collection is impossible, the charge can be discharged to the ground side by turning on the emergency discharge switch. The emergency discharge switch may be configured to operate under the control of the control means so that electric charge is automatically discharged at a predetermined timing after it is determined that a short circuit has occurred, or an operation at a repair shop or the like. Alternatively, manual operation may be used.

【0019】請求項6記載の発明では、請求項1ないし
5の発明の構成において、前記コンデンサが、前記制御
手段により制御される電源部により充電されるようにな
っており、前記制御手段を、前記短絡故障と判定される
と、前記電源部の作動を停止するように設定する。
According to a sixth aspect of the present invention, in the structure of the first to fifth aspects of the invention, the capacitor is charged by a power source section controlled by the control means, and the control means is When it is determined that the short circuit has occurred, the operation of the power supply unit is set to stop.

【0020】コンデンサに電気エネルギーが新たに投入
されないようにすることで、ピエゾアクチュエータ駆動
回路やピエゾスタックの損傷を最小限にくい止めること
ができる。
By preventing new electric energy from being input to the capacitor, damage to the piezo actuator drive circuit and the piezo stack can be suppressed to a minimum.

【0021】請求項7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駆動用のエネルギ
ーを蓄積するコンデンサと、該コンデンサとピエゾスタ
ックとの間で一方を供給元として、インダクタを介して
電荷を移動する通電経路とを有し、該通電経路として、
スイッチング素子のオンオフを繰り返すことにより、ス
イッチング素子のオン期間にインダクタに漸増する電流
が流れる第1の種類の通電経路と、前記スイッチング素
子のオフ期間に前記インダクタに漸減する電流が流れる
第2の種類の通電経路とが形成され、かつ、上記スイッ
チング素子を制御する制御手段により、ピエゾスタック
の充電と放電とがなされ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端子の電圧
を検出する電圧検出手段を設け、前記制御手段を、前記
ピエゾスタックの充電完了後の充電保持期間において検
出された電圧が予め設定したしきい値よりも小さいとき
は、前記ピエゾスタックの故障と判断するように設定す
る。
According to a seventh aspect of the present invention, a capacitor for storing energy for driving the piezo stack mounted on the piezo actuator, and one of the capacitor and the piezo stack are used as a supply source, and a charge is supplied via an inductor. And an energizing path for moving the energizing path,
By repeating ON / OFF of the switching element, a first type energization path in which a gradually increasing current flows in the inductor during the ON period of the switching element, and a second type in which a gradually decreasing current flows in the inductor during the OFF period of the switching element In the piezo actuator drive circuit in which the energization path of the piezo stack is formed and the control means for controlling the switching element charges and discharges the piezo stack, a voltage for detecting the voltage of the non-grounded side terminal of the piezo stack. A detection means is provided, and the control means is set to judge that the piezo stack has failed when the voltage detected during the charge holding period after the completion of charging of the piezo stack is smaller than a preset threshold value. To do.

【0022】ピエゾスタックは正常であれば充電完了後
の充電保持期間では電圧が実質的に一定であるのに対
し、ピエゾスタックの圧電セラミック層の一部短絡等で
電荷がリークすると、電圧は低下する。したがって、電
圧の低下から、かかるピエゾスタックの故障が知られ
る。
If the piezo stack is normal, the voltage is substantially constant during the charge holding period after completion of charging, whereas if the charge leaks due to a partial short circuit of the piezoelectric ceramic layer of the piezo stack, the voltage drops. To do. Therefore, such a failure of the piezo stack is known from the drop in voltage.

【0023】請求項8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駆動用のエネルギ
ーを蓄積するコンデンサと、該コンデンサとピエゾスタ
ックとの間で一方を供給元として、インダクタを介して
電荷を移動する通電経路とを有し、該通電経路として、
スイッチング素子のオンオフを繰り返すことにより、ス
イッチング素子のオン期間にインダクタに漸増する電流
が流れる第1の種類の通電経路と、前記スイッチング素
子のオフ期間に前記インダクタに漸減する電流が流れる
第2の種類の通電経路とが形成され、かつ、前記スイッ
チング素子を制御する制御手段により、ピエゾスタック
の充電と放電とがなされるピエゾアクチュエータ駆動回
路において、前記通電経路に流れる電流を検出する電流
検出手段を設け、前記制御手段を、前記ピエゾスタック
の充電開始直後に、検出された電流が予め設定した所定
の電流値をとるまでの時間を計測して、計測時間が所定
範囲から外れたときに、前記ピエゾスタックの見かけの
容量異常若しくはピエゾスタックの温度異常と判定する
ように設定する。
According to an eighth aspect of the present invention, a capacitor that stores energy for driving the piezo stack mounted on the piezo actuator, and one of the capacitor and the piezo stack are used as a supply source, and a charge is charged via an inductor. And an energizing path for moving the energizing path,
By repeating ON / OFF of the switching element, a first type energization path in which a gradually increasing current flows in the inductor during the ON period of the switching element, and a second type in which a gradually decreasing current flows in the inductor during the OFF period of the switching element And a current detecting means for detecting a current flowing in the current-carrying path in the piezo-actuator drive circuit in which the control means for controlling the switching element charges and discharges the piezo stack. The control means measures the time until the detected current reaches a preset current value immediately after the start of charging of the piezo stack, and when the measurement time is out of a predetermined range, the piezo Set to determine whether there is an apparent capacity abnormality of the stack or a temperature abnormality of the piezo stack.

【0024】電流の挙動はピエゾスタックやインダクタ
の回路定数に応じて異なるが、特にピエゾスタックの見
かけの容量によって変わる。ここでいうピエゾスタック
の見かけの容量とは、ピエゾスタックをコンデンサと等
価としてE=(1/2)CV 2 (E:ピエゾスタックへ
投入されたエネルギー、C:ピエゾスタックの見かけの
容量、V:ピエゾスタックの電圧)の関係から求めたC
のことである(以下、単に容量という)。そして、容量
は温度の影響を受けやすい。したがって、電流の経時プ
ロファイルからピエゾスタックの容量異常やピエゾスタ
ックの温度異常が知られる。
The behavior of the current depends on the piezo stack and the inductor.
Depending on the circuit constant of the
It depends on the capacity used. Piezo stack here
The apparent capacity of a piezo stack is equivalent to a capacitor
E = (1/2) CV as the value 2(E: To the piezo stack
Energy input, C: Apparent piezo stack
C obtained from the relationship of capacity, V: voltage of piezo stack)
That is (hereinafter, simply referred to as capacity). And capacity
Is susceptible to temperature. Therefore, the current aging
From file profile to piezo stack capacity abnormality
Abnormal temperature of the battery is known.

【0025】ここで、電流の経時プロファイルの指標と
して、ピエゾスタックの充電開始直後に所定の電流値を
とるまでの時間を計測するようにしているので、実施が
容易である。
Here, the time taken until a predetermined current value is obtained immediately after the start of charging the piezo stack is measured as an index of the current aging profile, so that the implementation is easy.

【0026】請求項9記載の発明では、燃料を噴射する
噴孔を開閉するニードルをピエゾアクチュエータにより
作動せしめるインジェクタと、前記ピエゾアクチュエー
タを駆動する手段として、ピエゾアクチュエータに搭載
されたピエゾスタックの駆動用のエネルギーを蓄積する
コンデンサと、該コンデンサとピエゾスタックとの間で
一方を供給元として、インダクタを介して電荷を移動す
る通電経路とを有し、該通電経路として、スイッチング
素子のオンオフを繰り返すことにより、スイッチング素
子のオン期間にインダクタに漸増する電流が流れる第1
の種類の通電経路と、前記スイッチング素子のオフ期間
に前記インダクタに漸減する電流が流れる第2の種類の
通電経路とが形成され、かつ、前記スイッチング素子を
制御する制御手段により、ピエゾスタックの充電および
放電とがなされるピエゾアクチュエータ駆動回路と、前
記制御手段に、燃料の噴射時期および噴射量に対応した
前記ピエゾスタックの充電時期および充電保持期間の長
さを指令する指令手段とを有する燃料噴射装置であっ
て、前記ピエゾアクチュエータ駆動回路には、前記通電
経路に流れる電流を検出する電流検出手段を設け、前記
指令手段を、前記ピエゾスタックの充電開始直後に、検
出された電流が予め設定した所定の電流値をとるまでの
時間を計測して、計測時間に基づいて、前記ピエゾスタ
ックの充電時期および充電保持期間の長さを補正するよ
うに設定する。
According to a ninth aspect of the invention, an injector for actuating a needle for opening and closing a nozzle hole for injecting fuel by a piezo actuator, and a means for driving the piezo actuator are provided for driving a piezo stack mounted on the piezo actuator. Has a capacitor that stores energy, and a conducting path that moves electric charge through an inductor from one of the capacitor and the piezo stack as a supply source, and the switching element is repeatedly turned on and off as the conducting path. As a result, a gradually increasing current flows through the inductor during the ON period of the switching element.
And a second type energization path in which a gradually decreasing current flows through the inductor during the OFF period of the switching element, and the control means for controlling the switching element charges the piezo stack. And a piezo actuator drive circuit for discharging, and a fuel injection having a command means for instructing the control means the charge timing of the piezo stack and the length of the charge holding period corresponding to the fuel injection timing and injection amount. In the device, the piezo actuator drive circuit is provided with current detection means for detecting a current flowing in the energization path, and the command means sets the detected current in advance immediately after the start of charging of the piezo stack. Measure the time until a predetermined current value is reached, and based on the measured time, charge the piezo stack and Set so as to correct the length of the charging holding period.

【0027】インジェクタを構成する可動部材の摺動抵
抗等が温度変化の影響を受けて、インジェクタの作動特
性が変化する。一方、前記のごとく、検出電流が予め設
定した所定の電流値をとるまでの時間はインジェクタの
温度とみなせるピエゾスタックの温度に応じて変化し、
冷却水温度等に比してはるかにインジェクタ温度と対応
した温度情報である。したがって、計測された前記時間
に応じてピエゾスタックの充電時期および充電保持期間
の長さを補正することで、燃料噴射を高精度に行い得
る。
The sliding resistance of the movable member forming the injector is affected by the temperature change, and the operating characteristics of the injector change. On the other hand, as described above, the time until the detected current reaches a predetermined current value set in advance changes according to the temperature of the piezo stack that can be regarded as the temperature of the injector,
This is temperature information far corresponding to the injector temperature as compared with the cooling water temperature and the like. Therefore, the fuel injection can be performed with high accuracy by correcting the charge timing and the charge holding period of the piezo stack according to the measured time.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)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27を介
して連通する共通のコモンレール26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26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26には燃料タンク23の燃料が高圧
サプライポンプ25により圧送されて高圧で蓄えられ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIG. 2 shows the configuration of a common rail type fuel injection device for a diesel engine to which the present invention is applied. Injectors 1 for the number of cylinders of the diesel engine are provided corresponding to each cylinder (only one injector 1 is shown in the illustrated example), and are supplied with fuel from a common common rail 26 that communicates via a supply line 27, 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 26 (hereinafter referred to as common rail pressure). The fuel in the fuel tank 23 is sent under pressure to the common rail 26 by the high-pressure supply pump 25 and stored at high pressure.

【0029】また、コモンレール26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28を経て燃料タンク
23に還流するようになっている。
Further, the fuel supplied from the common rail 26 to the injector 1 is used not only for injection into the combustion chamber but also as a control hydraulic pressure for the injector 1 and the like. The fuel is passed from the injector 1 through the low pressure drain line 28 to the fuel tank. It returns to 23.

【0030】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21が設けられている。ピエゾアクチュエータ駆動
回路21は、ECU22により制御され、選択気筒のイ
ンジェクタ1が燃料を噴射する。ECU22は、マイク
ロコンピュータ等を中心に構成され、ピエゾアクチュエ
ータ駆動回路21の他、燃料噴射装置の各部を制御する
ようになっており、例えば、コモンレール26に設けら
れた図示しない圧力センサ等の検出信号に基づいて調量
弁24を制御してコモンレール26への燃料の圧送量を
調整しコモンレール圧力を調整する。また、ECU22
には、燃料温、エンジン油温等の検出信号やクランク角
等の各種信号が入力している。
A piezo actuator drive circuit 21 for driving the piezo actuator mounted on each injector 1 is provided. The piezo actuator drive circuit 21 is controlled by the ECU 22, and the injector 1 of the selected cylinder injects fuel. The ECU 22 is mainly composed of a microcomputer and controls not only the piezoelectric actuator drive circuit 21 but also each part of the fuel injection device. For example, a detection signal from a pressure sensor (not shown) provided on the common rail 26 or the like. Based on the above, the metering valve 24 is controlled to adjust the pressure feed amount of fuel to the common rail 26 to adjust the common rail pressure. In addition, the ECU 22
A detection signal such as a fuel temperature and an engine oil temperature, and various signals such as a crank angle are input to the.

【0031】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 such that the lower portion in the drawing penetrates a not-illustrated combustion chamber wall of the engine and projects into the combustion chamber. The injector 1 includes a nozzle portion 1a, a back pressure control portion 1b, and a piezo actuator 1c in order from the bottom.
Has become.

【0032】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 its rear end in a sleeve-shaped main body 104 of the nozzle portion 1a, and the needle 121 is seated on an annular seat 1041 formed at the tip of the nozzle main body 104 or Move away.
High-pressure fuel is introduced from the common rail 54 into the outer peripheral space 105 at the tip of the needle 121 through the high-pressure passage 101, and fuel is injected from the injection hole 103 when the needle 121 is lifted. The needle 121 has an annular step surface 1211.
Further, the fuel pressure from the high pressure passage 101 acts in the lift direction (upward).

【0033】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 is the high pressure passage 101.
The fuel as the control oil is introduced from the above through the in-orifice 107, and the back pressure chamber 106 that generates the back pressure of the needle 121 is formed. This back pressure acts on the rear end surface 1212 of the needle 121 in the seating direction (downward) together with the spring 122 arranged in the back pressure chamber 106.

【0034】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 / decreased by the back pressure control unit 1b, and the back pressure control unit 1b is driven by the piezo actuator 1c having the piezo stack 127.

【0035】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 is the out orifice 10
9 is always in communication with the valve chamber 110 of the back pressure control unit 1b. In the valve chamber 110, a ceiling surface 1101 is formed in an upward conical shape, and a low pressure port 110a communicating with the low pressure chamber 111 is opened at the top of the ceiling surface 1101.
The low pressure chamber 111 has a low pressure passage 1 communicating with the drain line 56.
It communicates with 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.

【0036】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。
Inside the valve chamber 110, a ball 123 whose lower portion is horizontally cut is arranged. The ball 123 is a valve body that can move up and down, and when it descends, the cut surface causes the valve chamber bottom surface (hereinafter, referred to as a high pressure side seat) 1 as a valve seat to operate.
The high pressure port 110b is seated on the valve 102 to close the valve chamber 110 from the high pressure control passage 108, and when rising, the high pressure port 110b is seated on the ceiling surface (hereinafter referred to as the low pressure side seat) 1101 as a valve seat and the low pressure port 110a. The valve chamber 110 is shut off from the low pressure chamber 111 by closing. As a result, when the ball 123 descends, the back pressure chamber 106
Through the out-orifice 109 and the valve chamber 110 to the low pressure chamber 1
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 shut off from the low pressure chamber 111, and the high pressure passage 10 is blocked.
The back pressure of the needle 121 rises, and the needle 121 is seated.

【0037】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 driven by pressing. The piezo actuator 1c
Vertical hole 112 formed vertically above the low-pressure chamber 111
Two pistons 124, 125 having different diameters are slidably held, and a piezo stack 127 is arranged above the large-diameter piston 125 on the upper side with the up-down direction as the expansion / contraction direction.

【0038】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 therebelow, and is displaced in the vertical direction by the same amount as the expansion and contraction amount of the piezo stack 127.

【0039】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, the large-diameter piston 125, and the vertical hole 112, which face the ball 123, 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 to press the fuel in the displacement magnifying chamber 113, the pressing force is transmitted to the small-diameter piston 124 via the fuel in the displacement magnifying chamber 113. Here, since the small-diameter piston 124 has a smaller diameter than the large-diameter piston 125, the extension amount of the piezo stack 127 is expanded and converted into the displacement of the small-diameter piston 124.

【0040】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 the low pressure side seat 1
Since the back pressure chamber 106 communicates with the low pressure passage 102 by lifting from 101 and seating on the high pressure side seat 1102, the fuel pressure in the back pressure chamber 106 decreases. As a result, the force acting on the needle 121 in the seating direction becomes more dominant than the force acting on the seating direction, and the needle 121 is seated to start fuel injection.

【0041】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 contrary, to stop the injection, the discharge of the piezo stack 127 causes the piezo stack 127 to shrink and the ball 12
Release the pushing force to 3. At this time, the inside of the valve chamber 110 has a low pressure, and the high pressure fuel passage 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 to the ball 123 is released, the ball 123 is separated from the high-pressure side seat 1102 and is seated on the low-pressure side seat 1101 again to increase the fuel pressure in the valve chamber 110, so that the needle 121 is seated and injected. Stops.

【0042】図1に前記ピエゾアクチュエータ駆動回路
21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127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21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211、その制御を行う制御手段であるコントロ
ーラ212等からなり、図示しないワイヤハーネスによ
りピエゾスタック127A〜127Dと接続される。
FIG. 1 shows the structure of the piezoelectric actuator drive circuit 21. For convenience of description, the piezo stack 127 will be appropriately referred to as a piezo stack 127A, a piezo stack 127B, a piezo stack 127C, and a piezo stack 127D corresponding to the four cylinders. The piezo actuator drive circuit 21 includes a charge / discharge circuit unit 211 that charges and discharges the piezo stacks 127A to 127D, a controller 212 that is a control unit that controls the piezo stacks 127A to 127D, and is connected to the piezo stacks 127A to 127D by a wire harness (not shown). To be done.

【0043】充放電回路部211は、車載のバッテリ3
0の給電で数十〜数百Vの直流電圧を発生する電源部で
あるDC−DCコンバータ31、およびその出力端に並
列に接続されたコンデンサ32を有し、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31は例えば一般的な昇圧チョッパ型の
回路を採用し得る。コンデンサ32は十分静電容量の大
きなもの(数百μF)で構成され、ピエゾスタック12
7A〜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 211 is used for the onboard battery 3
For charging the piezo stacks 127A to 127D, which has a DC-DC converter 31 which is a power supply unit that generates a direct current voltage of several tens to several hundreds of V by power feeding of 0, and a capacitor 32 connected in parallel to its output end. Output the voltage. DC-
The DC converter 31 can employ, for example, a general boost chopper type circuit. The capacitor 32 is composed of a capacitor having a sufficiently large electrostatic capacity (several hundred μF), and
The voltage value is kept substantially constant even during the charging operation to 7A to 127D.

【0044】コンデンサ32からピエゾスタック127
A〜127Dにインダクタ34を介して通電する第1の
種類の通電経路である第1の通電経路33aが設けてあ
り、通電経路33aには、コンデンサ32とインダクタ
34間にこれらと直列に第1のスイッチング素子35が
介設されている。第1のスイッチング素子35はMOS
FET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)351は、コンデンサ32の両
端子間電圧が逆バイアスとなるように接続される。
From the capacitor 32 to the piezo stack 127
A to 127D is provided with a first energization path 33a which is a first type energization path for energizing via the inductor 34. The first energization path 33a is provided between the capacitor 32 and the inductor 34 in series with the first energization path 33a. The switching element 35 of FIG. The first switching element 35 is a MOS
The FET is composed of a parasitic diode (hereinafter, referred to as a first parasitic diode) 351 and is connected so that the voltage between both terminals of the capacitor 32 becomes reverse bias.

【0045】また、インダクタ34とピエゾスタック1
27A〜127Dは第2の種類の通電経路である第2の
通電経路33bを形成している。この通電経路33b
は、インダクタ34と第1のスイッチング素子35の接
続中点に接続される第2のスイッチング素子36を有し
ている。第2の通電経路33bはコンデンサ32をバイ
パスして、インダクタ34、ピエゾスタック127A〜
127Dおよび第2のスイッチング素子36を通る閉回
路を形成している。第2のスイッチング素子36もMO
SFET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)361は、コンデンサ32の
両端子間電圧が逆バイアスとなるように接続される。
In addition, the inductor 34 and the piezo stack 1
27A-127D form the 2nd electricity supply path 33b which is a 2nd type electricity supply path. This energizing path 33b
Has a second switching element 36 connected to the midpoint of connection between the inductor 34 and the first switching element 35. The second energization path 33b bypasses the capacitor 32, and the inductor 34 and the piezo stack 127A to
A closed circuit passing through 127D and the second switching element 36 is formed. The second switching element 36 is also MO
It is composed of SFET and its parasitic diode (hereinafter referred to as the second diode).
361 (referred to as a parasitic diode) is connected such that the voltage between both terminals of the capacitor 32 is reverse biased.

【0046】通電経路33a,33bはピエゾスタック
127A〜127Dのそれぞれに共通であり、ピエゾス
タック127A〜127Dと直列に1対1に対応して選
択スイッチ37A,37B,37C,37Dが接続して
ある。噴射気筒のインジェクタ1のピエゾスタック12
7A〜127Dに対応する選択スイッチング素子37A
〜37Dがオンされて、当該ピエゾスタック127A〜
127Dに通電経路33a,33bが選択的に形成され
ることになる。
The energization paths 33a and 33b are common to the piezo stacks 127A to 127D, and the selection switches 37A, 37B, 37C and 37D are connected in series with the piezo stacks 127A to 127D in a one-to-one correspondence. . Piezo stack 12 of injector 1 of injection cylinder
Selection switching element 37A corresponding to 7A to 127D
~ 37D is turned on, the piezo stack 127A ~
The energization paths 33a and 33b are selectively formed at 127D.

【0047】各選択スイッチ37A〜37DはMOSF
ET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)371A,371B,371
C,371Dは、コンデンサ32の両端子間電圧が逆バ
イアスとなるように接続されている。
The selection switches 37A to 37D are MOSF.
ET is used, and its parasitic diodes (hereinafter referred to as selective parasitic diodes) 371A, 371B, 371.
C and 371D are connected so that the voltage between both terminals of the capacitor 32 is reverse biased.

【0048】スイッチング素子35,36、選択スイッ
チ37A〜37Dの各ゲートにはコントローラ212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37A〜37Dのいずれかをオンして駆動対象
のピエゾスタック127A〜127Dを選択するととも
に、スイッチング素子35,36をオンオフし、ピエゾ
スタック127A〜127Dの充電および放電を行うよ
うになっている。
Control signals are input from the controller 212 to the respective gates of the switching elements 35 and 36 and the selection switches 37A to 37D. As described above, one of the selection switches 37A to 37D is turned on to drive the piezo. The stacks 127A to 127D are selected, the switching elements 35 and 36 are turned on / off, and the piezoelectric stacks 127A to 127D are charged and discharged.

【0049】選択スイッチ37A〜37Dと接地間に
は、選択スイッチ37A〜37Dに共通に抵抗器38b
が設けてある。その両端子間電圧すなわち図中b点の電
圧はコントローラ212に入力し、ピエゾスタック12
7A〜127Dの充電電流が検出されるようになってい
る。
Between the selection switches 37A to 37D and the ground, a resistor 38b is shared by the selection switches 37A to 37D.
Is provided. The voltage between both terminals, that is, the voltage at point b in the figure is input to the controller 212, and the piezo stack 12
A charging current of 7A to 127D is detected.

【0050】第2のスイッチング素子36には直列に抵
抗器38cが設けてある。その両端子間電圧すなわち図
中c点の電圧はコントローラ212に入力し、ピエゾス
タック127A〜127Dの放電電流が検出されるよう
になっている。
A resistor 38c is provided in series with the second switching element 36. The voltage between both terminals, that is, the voltage at point c in the figure is input to the controller 212, and the discharge current of the piezo stacks 127A to 127D is detected.

【0051】また、インダクタ34のピエゾスタック1
27A〜127D側の端子と接地間に、直列接続された
抵抗値の高い抵抗器381a,381bが設けてある。
その分割電圧すなわち図中a点の電圧は、コントローラ
212に入力し、ピエゾスタック127A〜127Dの
両端子間電圧が検出されるようになっている。
Further, the piezo stack 1 of the inductor 34
Between the terminals on the 27A to 127D side and the ground, resistors 381a and 381b, which are connected in series and have a high resistance value, are provided.
The divided voltage, that is, the voltage at the point a in the figure is input to the controller 212, and the voltage between both terminals of the piezo stacks 127A to 127D is detected.

【0052】また、抵抗器381a,381bと並列
に、非常放電用経路42が形成してあり、詳しくは後述
するようにコンデンサ32やピエゾスタック127A〜
127Dの電荷を接地側に放出するようになっている。
非常放電用経路42には、これを開閉する非常放電用ス
イッチ43の他、抵抗器44、ダイオード45が直列に
接続されている。抵抗器44は電荷放出時の時定数を調
整するためのものである。ダイオード45は逆流防止用
のもので、インダクタ34側をカソードとしてあり、電
流がインダクタ34側から接地側に流れる方向が順方向
となる。
An emergency discharge path 42 is formed in parallel with the resistors 381a and 381b, and as will be described later in detail, the capacitor 32 and the piezo stacks 127A to 127A.
The electric charge of 127D is discharged to the ground side.
A resistor 44 and a diode 45 are connected in series to the emergency discharge path 42, as well as an emergency discharge switch 43 that opens and closes the emergency discharge path 42. The resistor 44 is for adjusting the time constant at the time of discharging charges. The diode 45 is for preventing backflow, has the inductor 34 side as a cathode, and the direction in which the current flows from the inductor 34 side to the ground side is the forward direction.

【0053】また、非常放電用スイッチ43はMOSF
ETが用いられており、その寄生ダイオード(以下、放
電寄生ダイオードという)431は、コンデンサ32の
電圧が逆バイアスとなるように接続されている。
The emergency discharge switch 43 is a MOSF.
ET is used, and its parasitic diode (hereinafter, referred to as discharge parasitic diode) 431 is connected so that the voltage of the capacitor 32 becomes reverse bias.

【0054】非常放電用スイッチ43のゲートにはコン
トローラ212から制御信号が入力している。
A control signal is input from the controller 212 to the gate of the emergency discharge switch 43.

【0055】制御手段であるコントローラ212は、E
CU22からの指令信号や充放電回路部211の前記各
種の検出信号にしたがって、充放電回路部211に制御
信号を出力するとともに、充放電回路部211の異常を
検出し、ECU22に異常判定信号IJF1,IJF2
を出力するようになっている。また、後述する放電禁止
信号を生成し、一定の条件のときにピエゾスタック12
7A〜127Dからコンデンサ32への電荷回収の実行
を禁止する。
The controller 212, which is the control means,
According to the command signal from the CU 22 and the various detection signals of the charging / discharging circuit unit 211, a control signal is output to the charging / discharging circuit unit 211, an abnormality of the charging / discharging circuit unit 211 is detected, and an abnormality determination signal IJF1 is sent to the ECU 22. , IJF2
Is output. In addition, a discharge inhibit signal described later is generated, and the piezoelectric stack 12 is generated under a certain condition.
The execution of the charge recovery from 7A to 127D to the capacitor 32 is prohibited.

【0056】ECU22から入力する指令信号として、
噴射信号、気筒選択信号および充電期間信号が入力して
いる。噴射信号は、ピエゾスタック127A〜127D
の充電時期と放電時期とを規定するもので、「L」と
「H」よりなる二値信号である。噴射信号の出力時期お
よび長さにより噴射期間が略規定される。また、気筒選
択信号は、噴射気筒に対応した、充電すべきピエゾスタ
ック127A〜127Dを選択するものである。充電期
間信号はピエゾスタック127A〜127Dの充電期間
の長さすなわち充電量を規定するものである。
As a command signal input from the ECU 22,
The injection signal, the cylinder selection signal, and the charging period signal are input. The injection signal is the piezo stack 127A to 127D.
Is a binary signal composed of "L" and "H", which defines the charging time and the discharging time of. The injection period is substantially defined by the output timing and length of the injection signal. The cylinder selection signal is for selecting the piezo stack 127A to 127D to be charged, which corresponds to the injection cylinder. The charge period signal defines the length of the charge period of the piezo stacks 127A to 127D, that is, the charge amount.

【0057】なお、各ピエゾスタック127A〜127
Dには、それぞれ並列に抵抗器41A,41B,41
C,41Dが設けてあり、充電完了後にもピエゾスタッ
ク127A〜127Dから常時、少しずつ放電する。抵
抗器41A〜41Dはフェールセーフ用のものであり、
ピエゾスタック127A〜127Dの配線ケーブルの断
線等で通電不能となり、ピエゾスタックの127A〜1
27Dからコンデンサ32への通常の電荷回収ができな
くなったときに、ニードル121をリフト状態とし得る
程度の充電保持状態が所定時間以上、続かないようにな
っている。また、抵抗器41A〜41Dは焦電効果によ
る発生電荷を解消する。したがって、抵抗器41A〜4
1Dの抵抗値は、最長噴射時間等を考慮して設定され
る。
Each piezo stack 127A-127
Resistors 41A, 41B, 41 are connected in parallel to D, respectively.
C and 41D are provided, and the piezo stacks 127A to 127D are always discharged little by little even after completion of charging. The resistors 41A to 41D are for fail safe,
The piezo stack 127A to 127D cannot be energized due to the disconnection of the wiring cable or the like, and the piezo stack 127A to 127A
When the normal charge recovery from 27D to the capacitor 32 is no longer possible, the charge holding state that allows the needle 121 to be in the lifted state does not continue for a predetermined time or longer. Further, the resistors 41A to 41D eliminate the electric charges generated by the pyroelectric effect. Therefore, the resistors 41A to 4A
The 1D resistance value is set in consideration of the longest injection time and the like.

【0058】図4は、充放電回路部211の作動状態を
示すものである。コントローラ212は、噴射信号,気
筒選択信号、充電期間信号が「H」になると、所定の制
御信号を出力する。なお、気筒選択信号は第1の気筒を
選択するものであり、続いて第2の気筒を選択するもの
であるとする。先ず、第1の気筒に対応する第1の選択
スイッチ37Aがオンされる。選択スイッチ37Aのオ
ン期間は放電が完了するまでである。
FIG. 4 shows an operating state of the charging / discharging circuit section 211. The controller 212 outputs a predetermined control signal when the injection signal, the cylinder selection signal, and the charging period signal become “H”. The cylinder selection signal is for selecting the first cylinder and then for selecting the second cylinder. First, the first selection switch 37A corresponding to the first cylinder is turned on. The ON period of the selection switch 37A is until the discharge is completed.

【0059】噴射信号および充電期間信号が「H」にな
ると(t1 )、コントローラ212は、第1のスイッチ
ング素子(以下、適宜、充電スイッチという)35のオ
ン期間とオフ期間とを次のように設定し、充電スイッチ
35に制御信号を出力する。すなわち、充電スイッチ3
5をオンして、コンデンサ32を供給元とする第1の種
類の通電経路である第1の通電経路33aに漸増する充
電電流を流す(図5(A))。オン期間は一定に設定さ
れる。充電スイッチ35がオフすると、この時、インダ
クタ34に発生する逆起電力は第2の寄生ダイオード3
61に対して順バイアスであるから、インダクタ34に
蓄積されたエネルギーにより、コンデンサ32を供給元
とする第2の種類の通電経路である第2の通電経路33
b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の充電が進行する(図5(B))。充電電流
が予め略0に設定したしきい値(以下、適宜、0Aしき
い値という)になると、オフ期間を終了して再び充電ス
イッチ35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)。充電電流(b点での信号)
は略三角形状の波形で流れ、ピエゾスタック127Aの
両端子間電圧(aでの信号)は階段状に上昇する。
When the injection signal and the charging period signal become "H" (t1), the controller 212 sets the ON period and the OFF period of the first switching element (hereinafter, appropriately referred to as a charging switch) 35 as follows. Then, the control signal is output to the charging switch 35. That is, the charging switch 3
5 is turned on, and a gradually increasing charging current is supplied to the first energization path 33a, which is the first type energization path whose source is the capacitor 32 (FIG. 5A). The on period is set to be constant. When the charging switch 35 is turned off, the counter electromotive force generated in the inductor 34 at this time is the second parasitic diode 3
Since it is forward biased with respect to 61, the energy accumulated in the inductor 34 causes the second energization path 33, which is the second type of energization path whose source is the capacitor 32.
A gradually decreasing flywheel current flows to b, and charging of the piezo stack 127A proceeds (FIG. 5 (B)). When the charging current reaches a threshold value set to approximately 0 in advance (hereinafter, appropriately referred to as 0A threshold value), the off period is ended, the charging switch 35 is turned on again to enter the on period, and this is repeated (multiplexing). Switching method). Charging current (signal at point b)
Flows in a substantially triangular waveform, and the voltage between both terminals of the piezo stack 127A (signal at a) rises in a stepwise manner.

【0060】そして、充電期間信号が「L」になると
(t3 )、充電スイッチ35への制御信号は強制的に立
ち下がり、充電スイッチ35をオフに固定する。これで
充電は完了となる。ピエゾスタック127Aが充電によ
り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。
When the charging period signal becomes "L" (t3), the control signal to the charging switch 35 is forced to fall, and the charging switch 35 is fixed to OFF. This completes charging. The piezo stack 127A expands by charging and presses and lifts the ball 123 via the displacement magnifying chamber 113.

【0061】なお、オン期間の長さを一定とする本ピエ
ゾアクチュエータ駆動回路211の方式は、ピエゾスタ
ック127A〜127Dへのエネルギーの投入速度が一
定で直線性がよく、しかも、充電期間の長さが同じであ
れば、ピエゾスタック127A〜127Dの容量が変化
しても、ピエゾスタック127A〜127Dへの投入エ
ネルギー量を略一定にすることができるという特徴を有
している。
The method of the present piezoelectric actuator drive circuit 211 in which the length of the ON period is constant is such that the energy input speed to the piezo stacks 127A to 127D is constant and the linearity is good, and the length of the charging period is long. Is the same, the amount of energy input to the piezo stacks 127A to 127D can be made substantially constant even if the capacities of the piezo stacks 127A to 127D change.

【0062】また、噴射信号が「L」になると(t5
)、ピエゾスタック127Aを放電してコンデンサ3
2に回収する。すなわち、第2のスイッチング素子(以
下、適宜、放電スイッチという)36のオン期間とオフ
期間とを次のように設定し、放電スイッチ36に制御信
号を出力する。すなわち、放電スイッチ36をオンし
て、ピエゾスタック127Aを供給元とする第2の種類
の通電経路である第2の通電経路33bに漸増する放電
電流を流す(図6(A))。放電電流が予め設定したし
きい値(以下、上限電流しきい値という)になると、放
電スイッチ36をオフしてオフ期間に入る。この時、イ
ンダクタ34に大きな逆起電力が発生し、インダクタ3
4に蓄積されたエネルギーにより、フライホイール電流
を、ピエゾスタック127Aを供給元とする第1の種類
の通電経路である第1の通電経路33aに流し、コンデ
ンサ32にエネルギーを回収する(図6(B))。放電
電流が0Aしきい値になると再び放電スイッチ36をオ
ンして、これを繰り返す。
When the injection signal becomes "L" (t5
), The piezo stack 127A is discharged and the capacitor 3
Collect to 2. That is, the ON period and the OFF period of the second switching element (hereinafter, appropriately referred to as a discharge switch) 36 are set as follows, and the control signal is output to the discharge switch 36. That is, the discharge switch 36 is turned on, and a gradually increasing discharge current is supplied to the second energization path 33b, which is the second type energization path whose source is the piezo stack 127A (FIG. 6A). When the discharge current reaches a preset threshold value (hereinafter referred to as the upper limit current threshold value), the discharge switch 36 is turned off and the off period starts. At this time, a large counter electromotive force is generated in the inductor 34, and the inductor 3
The energy accumulated in 4 causes a flywheel current to flow through the first energization path 33a which is the first type energization path whose source is the piezo stack 127A, and the energy is recovered in the capacitor 32 (see FIG. B)). When the discharge current reaches the 0A threshold value, the discharge switch 36 is turned on again and this is repeated.

【0063】そして、ピエゾスタック電圧が略0に予め
設定したしきい値(以下、適宜、0Vしきい値という)
に達すると(t8 )放電スイッチ36をオフに固定し、
ピエゾスタック127Aの放電は完了となる。ピエゾス
タック127Aの電荷はコンデンサ32に回収されるこ
とになる。そして、このようにピエゾスタック127A
を放電することで、ピエゾスタック127A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。
A threshold value in which the piezo stack voltage is set to approximately 0 (hereinafter, referred to as a 0V threshold value)
(T8), the discharge switch 36 is fixed to OFF,
The discharge of the piezo stack 127A is completed. The charge of the piezo stack 127A will be collected in the capacitor 32. And like this, the piezo stack 127A
Is discharged, the piezo stack 127A is contracted, the pressing force on the ball 123 by the fuel pressure in the displacement magnifying chamber 113 is released, and the ball 123 is seated.

【0064】続いて所定のクランク角のときに噴射信号
および充電期間信号が再び「H」になるとともに、第2
の気筒を指示する気筒選択信号が「H」になって(t
1')、ピエゾスタック127Bについて、第1、第2の
通電経路33a,33bが形成される。第3、第4気筒
についても同様に順次、ピエゾスタック127C,12
7Dの充電と放電とがなされる。
Subsequently, at the predetermined crank angle, the injection signal and the charging period signal become "H" again, and the second
Cylinder selection signal for instructing the cylinder of "H" becomes "t" (t
1 '), the first and second energization paths 33a and 33b are formed in the piezo stack 127B. Similarly for the third and fourth cylinders, the piezo stack 127C, 12
7D is charged and discharged.

【0065】次に、コントローラ212のうち、充放電
回路部211の異常を検出し、ECU22に異常判定信
号IJF1,IJF2を出力する回路部分について説明
する。図7に異常判定信号IJF1および放電禁止信号
を生成する回路部分を示し、図8にその作動状態を示
す。前記回路部分には、前記噴射信号の他、充電電圧、
タイマしきい値、過電圧しきい値、容量大しきい値が入
力している。なお、以下の説明において、選択気筒が第
1気筒であるものとして説明する。すなわち、選択スイ
ッチ37A〜37Dのうち、選択スイッチ37Aがオン
するものとして説明する。
Next, a circuit portion of the controller 212 which detects an abnormality in the charge / discharge circuit section 211 and outputs the abnormality determination signals IJF1 and IJF2 to the ECU 22 will be described. FIG. 7 shows a circuit portion for generating the abnormality determination signal IJF1 and the discharge inhibition signal, and FIG. 8 shows its operating state. In the circuit portion, in addition to the injection signal, a charging voltage,
The timer threshold, overvoltage threshold, and large capacity threshold are input. In the following description, it is assumed that the selected cylinder is the first cylinder. That is, of the selection switches 37A to 37D, the description will be made assuming that the selection switch 37A is turned on.

【0066】充電電圧はa点で検出される、インダクタ
34のピエゾスタック127A側の端子の電圧である。
The charging voltage is the voltage of the terminal on the piezo stack 127A side of the inductor 34, which is detected at point a.

【0067】タイマしきい値は後述する時間t4 の経過
を判定するための電圧信号である。
The timer threshold value is a voltage signal for determining the elapse of time t4 described later.

【0068】過電圧しきい値、容量大しきい値はとも
に、充電電圧と比較されて充電電圧の大きさを判定する
電圧異常判定しきい値である。過電圧判定しきい値は実
質的にコンデンサ32の電圧とみなせる電圧に相当する
大きさの電圧信号である。容量大しきい値は、充放電回
路部211側からみたピエゾスタック127Aの容量に
異常が生じて充電電圧が不足したときにこれを検出する
ためのしきい値である。本実施形態のように、ピエゾス
タック電圧の大きさによらないで充電終了を判断するも
のでは、ピエゾスタック127Aの容量の増大で充電電
圧が低下するからである。
Both the overvoltage threshold and the large capacity threshold are voltage abnormality determination thresholds that are compared with the charging voltage to determine the magnitude of the charging voltage. The overvoltage determination threshold value is a voltage signal whose magnitude is substantially equivalent to the voltage that can be regarded as the voltage of the capacitor 32. The large capacity threshold value is a threshold value for detecting when the capacity of the piezo stack 127A viewed from the charge / discharge circuit section 211 becomes abnormal and the charging voltage becomes insufficient. This is because the charging voltage is lowered due to the increase in the capacity of the piezo stack 127A in the case where the termination of charging is determined without depending on the magnitude of the piezo stack voltage as in the present embodiment.

【0069】充電電圧は、スイッチ52で選択された過
電圧しきい値若しくは容量大しきい値と比較器53で比
較される。スイッチ52は比較器51の出力で切り換え
制御されるようになっている。比較器51には、噴射信
号の立ち上がりからの経過時間をカウントするタイマー
回路50の出力信号とタイマしきい値とが入力し、前記
経過時間がt4 を越えると比較器51の出力が「L」と
なって、過電圧しきい値から容量大しきい値に切り換わ
る。
The charge voltage is compared with the overvoltage threshold value or the large capacity threshold value selected by the switch 52 by the comparator 53. The switch 52 is switched and controlled by the output of the comparator 51. The output signal of the timer circuit 50 for counting the elapsed time from the rise of the injection signal and the timer threshold value are input to the comparator 51. When the elapsed time exceeds t4, the output of the comparator 51 becomes "L". Then, the overvoltage threshold is switched to the large capacity threshold.

【0070】充電電圧が電圧異常判定しきい値よりも大
きいか否かを判定する前記比較器53の出力と、前記経
過時間がt4 を越えると出力が「L」となる前記比較器
51の出力とはANDゲート54を介してSRフリップ
フロップ56に入力している。
The output of the comparator 53, which determines whether the charging voltage is greater than the voltage abnormality determination threshold value, and the output of the comparator 51, which outputs "L" when the elapsed time exceeds t4. And are input to the SR flip-flop 56 via the AND gate 54.

【0071】このSRフリップフロップ56は、R入力
として前記比較器53の出力がNOTゲート55で反転
されて入力している。SRフリップフロップ56のQ出
力は放電禁止信号としてある。正常時には「L」をとる
ものであり、噴射信号の入力からt4 までの期間に充電
電圧が過電圧しきい値を越えたときのみ「H」となっ
て、充電電圧が過昇したことが知られる。充電電圧が低
下して前記比較器53の出力が「L」になれば放電禁止
信号は「L」となる。放電禁止信号が「H」になると、
ECU22は放電を禁止する。この理由については後述
する。
In the SR flip-flop 56, the output of the comparator 53 is inverted by the NOT gate 55 and input as the R input. The Q output of the SR flip-flop 56 serves as a discharge inhibition signal. It normally takes "L" and becomes "H" only when the charging voltage exceeds the overvoltage threshold during the period from the injection signal input to t4, and it is known that the charging voltage has risen excessively. . When the charge voltage drops and the output of the comparator 53 becomes "L", the discharge prohibition signal becomes "L". When the discharge prohibition signal becomes “H”,
The ECU 22 prohibits discharge. The reason for this will be described later.

【0072】一方、Dフリップフロップ70は、CK入
力として噴射信号がNOTゲート58で反転されて入力
し、また、CL入力として噴射信号の立ち上がりエッジ
を検出する立ち上がりエッジ検出回路59からの出力が
入力している。前記SRフリップフロップ56の反転出
力と前記比較器53の出力とがANDゲート57に入力
し、ANDゲート57の出力がDフリップフロップ70
のD入力となっている。したがって、放電開始までの
間、充電電圧が容量大のしきい値を上回っていれば、噴
射信号の立ち下がりでIJF1信号は「H」となって、
次に噴射信号が立ち上がりDフリップフロップ70がク
リアされるまで保持される。一方、ピエゾスタック12
7Aが充電時に電圧が上昇しなかった場合や、充電保持
期間(充電期間信号が「L」になって(t3 )から噴射
信号が「L」になる(t5 )までの間)に充電電圧が低
下して、容量大しきい値を下回っていれば、IJF1信
号は「L」のままである。また、ピエゾスタック127
Aが充電時に電圧が過電圧となった場合にもIJF1信
号は「L」のままである。
On the other hand, in the D flip-flop 70, the injection signal is inverted and input by the NOT gate 58 as the CK input, and the output from the rising edge detection circuit 59 for detecting the rising edge of the injection signal is input as the CL input. is doing. The inverted output of the SR flip-flop 56 and the output of the comparator 53 are input to an AND gate 57, and the output of the AND gate 57 is a D flip-flop 70.
Is the D input. Therefore, until the start of discharge, if the charge voltage exceeds the threshold value of the large capacity, the IJF1 signal becomes “H” at the fall of the injection signal,
Next, the ejection signal rises and is held until the D flip-flop 70 is cleared. On the other hand, piezo stack 12
If the voltage of 7A does not rise during charging, or during the charge holding period (from when the charging period signal becomes "L" (t3) to when the injection signal becomes "L" (t5)), the charging voltage becomes If it falls and is below the large capacity threshold, the IJF1 signal remains "L". Also, the piezo stack 127
The IJF1 signal remains "L" even when A is overvoltage during charging.

【0073】図9に、コントローラ212のうち、異常
判定フラグIJF2を出力する回路部分を示し、図10
にその作動状態を示す。前記回路部分には、前記噴射信
号、充電電圧およびマスク信号の他、充電電流、通電開
始しきい値、過電流しきい値、0Vしきい値が入力して
いる。
FIG. 9 shows a circuit portion of the controller 212 which outputs the abnormality determination flag IJF2.
Shows the operating state. In addition to the injection signal, the charging voltage and the mask signal, the charging current, the energization start threshold value, the overcurrent threshold value and the 0V threshold value are input to the circuit portion.

【0074】充電電流はb点の電圧として知られる信号
である。
The charging current is a signal known as the voltage at point b.

【0075】マスク信号は、噴射信号の立ち上がりすな
わちピエゾスタック127Aの充電開始から、実質的に
最初の充電スイッチ35のオン期間に続くオフ期間が終
了するまで、「H」値をとるものであり、これを生成す
る回路については後述する。
The mask signal takes an "H" value from the rising of the injection signal, that is, the start of charging the piezo stack 127A to the end of the off period substantially following the first on period of the charge switch 35. The circuit for generating this will be described later.

【0076】通電開始しきい値は、充電電流と比較され
て充電電流の大きさを判定するもので、0よりもやや高
めに設定され、充電スイッチがオンし充電電流が漸増を
開始したか否かを確認するための電圧信号である。
The energization start threshold is used to determine the magnitude of the charging current by comparing it with the charging current. It is set to be slightly higher than 0, and whether the charging switch is turned on and the charging current has started to increase gradually. It is a voltage signal for confirming whether or not.

【0077】過電流しきい値は、通電経路33a,33
bに過電流が流れたか否かを判定するためのもので、充
電スイッチ35の最初のオン期間において到達する電流
値として過大な値を判定し得る値に設定される。
The overcurrent threshold is determined by the conduction paths 33a, 33.
It is for determining whether or not an overcurrent has flown into b, and is set to a value that can determine an excessive value as a current value that reaches in the first ON period of the charging switch 35.

【0078】0Vしきい値は充電電圧と比較されて充電
電圧の大きさを判定するもので、0Vよりもやや高めに
設定され、放電が完了したか否かを確認するための電圧
信号である。
The 0V threshold value is used to determine the magnitude of the charging voltage by being compared with the charging voltage, and is set to be slightly higher than 0V, and is a voltage signal for confirming whether the discharge is completed. .

【0079】通電開始しきい値と充電電流とは比較器6
0で比較され、ANDゲート67に入力する。比較器6
0の出力は、充電電流が通電開始しきい値を越えると、
「H」となる。
The comparator 6 compares the energization start threshold and the charging current.
It is compared with 0 and input to the AND gate 67. Comparator 6
The output of 0 is when the charging current exceeds the energization start threshold value.
It becomes "H".

【0080】また、充電電流と過電流しきい値とが比較
器61で比較され、その出力はORゲート65に入力す
る。充電電流が過電流しきい値を越えない正常時には比
較器61の出力は「L」である。ORゲート65には比
較器61の出力とともに、前記噴射信号がNORゲート
64を介して入力しており、噴射信号が「H」の間は、
充電電流が過電流しきい値を越えない限り、ORゲート
65の出力は「L」である。ORゲート65の出力はS
Rフリップフロップ68にR入力として入力している。
Further, the charging current and the overcurrent threshold value are compared by the comparator 61, and the output thereof is input to the OR gate 65. In a normal state where the charging current does not exceed the overcurrent threshold, the output of the comparator 61 is "L". The injection signal is input to the OR gate 65 together with the output of the comparator 61 through the NOR gate 64, and while the injection signal is "H",
As long as the charging current does not exceed the overcurrent threshold, the output of the OR gate 65 is "L". The output of the OR gate 65 is S
It is input to the R flip-flop 68 as an R input.

【0081】ORゲート65の出力はまた、NOTゲー
ト66で反転されて、通電開始しきい値が充電電流より
も小さいか否かを判定する比較器60の出力とともに、
前記ANDゲート67に入力している。ANDゲート6
7の出力は、噴射信号が「H」になった後、充電電流が
通電開始しきい値を越えると、立ち上がり、SRフリッ
プフロップ68の反転出力が「L」になる。反転出力の
状態は少なくとも噴射信号が「L」になるまで保持され
る。なお、充電スイッチ35のオフ期間の最後に充電電
流が再び通電開始しきい値を下回ると、ANDゲート6
7の出力は再び「L」になる。
The output of the OR gate 65 is also inverted by the NOT gate 66, and together with the output of the comparator 60 which determines whether the energization start threshold value is smaller than the charging current,
It is input to the AND gate 67. AND gate 6
The output of 7 rises when the charging current exceeds the energization start threshold after the injection signal becomes "H", and the inverted output of the SR flip-flop 68 becomes "L". The state of the inverted output is held at least until the injection signal becomes “L”. When the charging current again falls below the energization start threshold value at the end of the off period of the charging switch 35, the AND gate 6
The output of 7 becomes "L" again.

【0082】また、噴射信号が「L」になった後は、N
ORゲート64のもう一つの入力により、SRフリップ
フロップ68のR入力およびS入力が決定されることに
なる。NORゲート64のもう一つの入力として、充電
電圧と0Vしきい値とを比較する比較器62の出力が、
NOTゲート63で反転されて入力しており、充電電圧
が0Vしきい値を下回ると、NORゲート64のもう一
つの入力は「L」となる。したがって、充電電圧が0V
しきい値を上回っている間は、NORゲート64の出力
が「L」で、噴射信号が「L」になる前と同じ状態で推
移し、充電電圧が0Vしきい値を下回ると、NORゲー
ト64の出力が「H」となって、SRフリップフロップ
68のR入力を「H」にする。これにより、SRフリッ
プフロップの反転出力が「H」となる。
After the injection signal becomes "L", N
Another input of the OR gate 64 will determine the R and S inputs of the SR flip-flop 68. The other input of the NOR gate 64 is the output of the comparator 62 which compares the charging voltage with the 0V threshold,
It is inverted and input by the NOT gate 63, and when the charging voltage falls below the 0V threshold, the other input of the NOR gate 64 becomes “L”. Therefore, the charging voltage is 0V
While the voltage is above the threshold, the output of the NOR gate 64 is “L”, and the same state as before the injection signal is “L” is maintained. When the charging voltage is below the 0V threshold, the NOR gate is The output of 64 becomes "H", and the R input of the SR flip-flop 68 becomes "H". As a result, the inverted output of the SR flip-flop becomes "H".

【0083】そして、SRフリップフロップ68の反転
出力と、前記マスク信号とがORゲート69に入力し
て、その出力が異常判定信号IJF2となる。噴射信号
が「L」になってから異常判定信号IJF2が「H」に
切り換わるのは、充電電圧が0Vしきい値を下回ってか
ら、すなわち、実質的にピエゾスタック127Aが放電
仕切った時点であり、ピエゾスタック127Aの放電完
了時期により、遅くなったり早くなったりすることにな
る。
Then, the inverted output of the SR flip-flop 68 and the mask signal are input to the OR gate 69, and the output becomes the abnormality determination signal IJF2. The abnormality determination signal IJF2 switches to "H" after the injection signal becomes "L", that is, when the charging voltage is below the 0V threshold, that is, when the piezoelectric stack 127A is substantially discharged. Yes, it becomes slower or faster depending on the discharge completion time of the piezo stack 127A.

【0084】なお、充電電流が通電開始しきい値を越え
てSRフリップフロップ68の反転出力が「L」になっ
た後、充電電流がさらに上昇し、充電電流が過電流しき
い値を越えてしまうと、ORゲート65の出力が「H」
になり、SRフリップフロップ68の反転出力は「H」
に戻ってしまう。なお、以下の説明において、SRフリ
ップフロップ68を、適宜、故障判定F/F68とい
う。
After the charging current exceeds the energization start threshold value and the inverted output of the SR flip-flop 68 becomes "L", the charging current further rises and the charging current exceeds the overcurrent threshold value. If so, the output of the OR gate 65 becomes "H".
And the inverted output of the SR flip-flop 68 is "H".
Will return to. In the following description, the SR flip-flop 68 will be appropriately referred to as a failure determination F / F 68.

【0085】次に、図11に、コントローラ212のう
ち、前記マスク信号を出力する回路部分を示し、図12
にその作動状態を示す。前記回路部分には、前記充電電
流、通電開始しきい値および噴射信号が入力している。
Next, FIG. 11 shows a circuit portion of the controller 212 which outputs the mask signal, and FIG.
Shows the operating state. The charging current, the energization start threshold value, and the injection signal are input to the circuit portion.

【0086】充電電流と通電開始しきい値とが比較器7
1で比較され、充電電流が通電開始しきい値を越える
と、比較器71の出力は「H」となる。比較器71の出
力はANDゲート72に入力している。ANDゲート7
2の出力は第1のDフリップフロップ73にCK入力と
して入力している。第1のDフリップフロップ73は第
2のDフリップフロップ74とともに2ビットのカウン
タを構成している。上位ビットの第2のDフリップフロ
ップ74の反転出力が前記ANDゲート72のもう一つ
の入力となっている。したがってカウント値が「2」に
なるまでは、ANDゲート72の出力は比較器71の出
力である。
The comparator 7 compares the charging current and the energization start threshold value.
When the charging current exceeds the energization start threshold value, the output of the comparator 71 becomes "H". The output of the comparator 71 is input to the AND gate 72. AND gate 7
The output of 2 is input to the first D flip-flop 73 as a CK input. The first D flip-flop 73 constitutes a 2-bit counter together with the second D flip-flop 74. The inverted output of the second D flip-flop 74 of the upper bit serves as another input of the AND gate 72. Therefore, the output of the AND gate 72 is the output of the comparator 71 until the count value becomes "2".

【0087】第2のDフリップフロップ74の反転出力
と噴射信号とを入力としてANDゲート75が設けら
れ、その出力がマスク信号となっている。
An AND gate 75 is provided with the inverted output of the second D flip-flop 74 and the ejection signal as inputs, and the output thereof serves as a mask signal.

【0088】また、噴射信号は、NOTゲート76で反
転されて、Dフリップフロップ73,75にCL入力と
して入力しており、噴射信号が立ち下がると、Dフリッ
プフロップ73,74がクリアされる。
The injection signal is inverted by the NOT gate 76 and input to the D flip-flops 73 and 75 as CL input. When the injection signal falls, the D flip-flops 73 and 74 are cleared.

【0089】しかして、噴射信号が「H」になって充電
電流が漸増と漸減とを繰り返すと、充電電流が通電開始
しきい値を越えるごとに、それが第1、第2のDフリッ
プフロップ73,74でカウントされる。最初は、第2
のDフリップフロップ74の反転出力が「H」で、噴射
信号も「H」であるから、マスク信号は「H」でスター
トする。
When the injection signal becomes "H" and the charging current is gradually increased and gradually decreased, the first and second D flip-flops are set each time the charging current exceeds the energization start threshold value. It is counted at 73 and 74. First, second
Since the inverted output of the D flip-flop 74 is "H" and the ejection signal is also "H", the mask signal starts with "H".

【0090】充電電流が2回目に通電開始しきい値を越
えた時点で、第2のDフリップフロップ74の反転出力
が「L」になって、マスク信号も「L」になる。
When the charging current exceeds the energization start threshold value for the second time, the inverted output of the second D flip-flop 74 becomes "L" and the mask signal also becomes "L".

【0091】そして、ANDゲート72には第2のDフ
リップフロップ75の反転出力が入力しているので、以
降、カウントはなされず、マスク信号は「L」に固定さ
れる。
Since the inverted output of the second D flip-flop 75 is input to the AND gate 72, the count is not performed thereafter and the mask signal is fixed at "L".

【0092】したがって、マスク信号は、噴射信号の立
ち上がりから充電スイッチ35の2回目のオンにより充
電電流が通電開始しきい値を越えるまでの期間、「H」
値をとるものである。なお、充電スイッチ35が2回目
にオンされなければ、マスク信号は噴射信号が再び
「L」になるまで「H」のまま推移する。
Therefore, the mask signal is "H" during the period from the rising of the injection signal until the charging current exceeds the energization start threshold value when the charging switch 35 is turned on for the second time.
It takes a value. If the charging switch 35 is not turned on for the second time, the mask signal remains "H" until the injection signal becomes "L" again.

【0093】ECU22では、異常判定信号IJF1,
IJF2に基づいて異常の有無を判定する。図13に正
常時の作動状態を示し、図14、図15、図16、図1
7に異常発生時の作動状態を示す。
In the ECU 22, the abnormality determination signal IJF1,
The presence or absence of abnormality is determined based on IJF2. FIG. 13 shows an operating state at the time of normal operation, and FIG. 14, FIG. 15, FIG.
7 shows the operating state when an abnormality occurs.

【0094】正常時の作動状態を示す図13において、
ピエゾスタック127Aの充電の進行とともに充電電圧
が上昇するが、過電圧しきい値を越えることなく適正な
電圧値に達し充電を完了する。したがって、電圧異常判
定しきい値が容量大しきい値に切り換わるt4 になる
と、電圧レベル判定(X)は「H」に立ち上がる。これ
は噴射信号が「L」になるt5 を過ぎても維持されるの
で、異常判定信号IJF1はt5 の時点で「H」にな
る。
In FIG. 13 showing the operating state at the normal time,
Although the charging voltage rises with the progress of charging of the piezo stack 127A, it reaches an appropriate voltage value without exceeding the overvoltage threshold value and the charging is completed. Therefore, when the voltage abnormality determination threshold value becomes t4 at which the threshold value is switched to the large capacity threshold value, the voltage level determination (X) rises to "H". Since this is maintained even after t5 when the injection signal becomes "L", the abnormality determination signal IJF1 becomes "H" at the time of t5.

【0095】一方、噴射信号が「L」になることによ
り、ピエゾスタック127Aの放電が開始されて、ピエ
ゾスタック127Aの電荷がコンデンサ32に回収され
ていき、充電電圧が低下する。しかして、充電電圧が0
Vしきい値を下回るt8 になると、故障判定F/F68
が「H」になって、異常判定信号IJF2が「H」にな
る。異常判定信号IJF2が「L」から「H」に切り換
わると放電が完了したことになる。
On the other hand, when the injection signal becomes "L", the discharge of the piezo stack 127A is started, the charge of the piezo stack 127A is collected in the capacitor 32, and the charging voltage decreases. Then, the charging voltage is 0
At t8 below the V threshold, the failure judgment F / F68
Becomes "H" and the abnormality determination signal IJF2 becomes "H". When the abnormality determination signal IJF2 switches from "L" to "H", it means that the discharge is completed.

【0096】ここで、ピエゾスタック127Aの充電と
放電とが適正になされるときのt8の範囲を予め求めて
おけば、この範囲を外れて放電完了が早すぎるとみなせ
るt7 と、範囲を外れて放電完了が遅すぎるとみなせる
t9 とを設定し得る。なお、ピエゾスタック127Aの
放電は噴射信号が「L」になるとともに開始されるか
ら、t7 ,t9 は噴射信号が「L」になるt5 を基準に
設定する。ECU22にはエンジン油温等の温度情報が
入力しているから、これに基づいてt7 ,t9 が設定さ
れるようにしてもよい。
If the range of t8 when the piezo stack 127A is properly charged and discharged is obtained in advance, the range is out of this range, and it can be considered that the discharge is completed too early. It is possible to set t9 at which it can be considered that discharge is completed too late. Since the discharge of the piezo stack 127A starts when the injection signal becomes "L", t7 and t9 are set with reference to t5 when the injection signal becomes "L". Since temperature information such as engine oil temperature is input to the ECU 22, t7 and t9 may be set based on this.

【0097】ECU22では、異常判定信号IJF2が
t7 の時点で「L」でt9 の時点で「H」であれば正常
と判断する。また、異常判定信号IJF2がt7 の時点
で「H」であるか、t9 の時点で「L」であれば異常と
判断する。正常時を示す図13の場合、t7 の時点で
「L」でt9 の時点で「H」となっている。
The ECU 22 determines that the abnormality determination signal IJF2 is normal if the abnormality determination signal IJF2 is "L" at time t7 and "H" at time t9. If the abnormality determination signal IJF2 is "H" at time t7 or "L" at time t9, it is determined to be abnormal. In the case of FIG. 13 which shows a normal state, it is "L" at the time of t7 and "H" at the time of t9.

【0098】異常発生の場合の具体例について説明す
る。図14、図15は充放電回路部211またはピエゾ
スタック127A〜127Dの短絡のうち、充電スイッ
チ35のオン故障時のものである。なお、図15は図1
4を拡大したものである。噴射信号が「H」になり、充
電スイッチ35のオン期間となるが、オン期間が終了し
て充電スイッチ35の制御信号は「L」になっても、充
電スイッチ35がオン故障していると、充電電流は流れ
続け、さらに上昇していく。そして、これが過電流しき
い値を越えると、第1気筒の選択スイッチ37Aをオフ
する。これにより、充電スイッチ35がオン故障してい
ても通電経路33a,33bがピエゾスタック127A
と遮断されるので、充電が停止する。遮断されなければ
図中、破線で示すように充電電流が上昇し続けることに
なり、かかる事態を、選択スイッチ37Aをオフするこ
とで確実に防止することができる。なお、第1気筒の選
択スイッチ37Aのオフとともに充電スイッチ35の2
回目以降の制御信号の出力を中止する。
A specific example in the case of an abnormality will be described. FIG. 14 and FIG. 15 show the short circuit of the charging / discharging circuit unit 211 or the piezo stacks 127A to 127D when the charging switch 35 is turned on. Note that FIG. 15 is shown in FIG.
It is an enlarged version of 4. Although the injection signal becomes "H" and the charging switch 35 is in the ON period, even if the control signal of the charging switch 35 becomes "L" after the ON period ends, the charging switch 35 has an ON failure. , The charging current continues to flow and rises further. When this exceeds the overcurrent threshold, the selection switch 37A for the first cylinder is turned off. As a result, even if the charging switch 35 has an on-failure, the energization paths 33a and 33b are not connected to the piezo stack 127A.
Then, the charging is stopped. If it is not cut off, the charging current will continue to rise as shown by the broken line in the figure, and such a situation can be reliably prevented by turning off the selection switch 37A. In addition, when the selection switch 37A of the first cylinder is turned off, the charge switch 35
Stop outputting control signals after the first time.

【0099】充電電流が過電流しきい値を越えること
で、故障判定F/F68が「H」になる。これにより、
t7 の時点で、ECU22はピエゾスタック127Aの
充電時に過電流が流れる異常が発生したことを知ること
ができる。
When the charging current exceeds the overcurrent threshold, the failure judgment F / F 68 becomes "H". This allows
At time t7, the ECU 22 can know that an abnormality that an overcurrent flows when the piezo stack 127A is charged has occurred.

【0100】過電流が流れる異常が発生する場合として
は、この充電スイッチ35のオン故障の他、インダクタ
34の一部若しくは全部の短絡故障、ピエゾスタック1
27Aの両端子間での短絡等が考えられ、かかる場合に
も検出可能である。
When an abnormality that an overcurrent flows occurs, in addition to the ON failure of the charging switch 35, a short circuit failure of a part or all of the inductor 34, the piezo stack 1
A short circuit or the like between both terminals of 27A is conceivable, and such a case can be detected.

【0101】また、インダクタ34の一部短絡等の場合
はその第1回目のオンだけでピエゾスタック127Aの
充電電圧が大きく上昇することはないから、放電スイッ
チ36のオンオフによる通常の放電作動で、ピエゾスタ
ック127Aの残存電荷をコンデンサ32に回収するの
は問題がない。しかし、充電スイッチ35がオン故障の
場合には、放電スイッチ36のオンによりコンデンサ3
2〜充電スイッチ35〜放電スイッチ36〜抵抗器38
c〜接地という閉回路が形成される。抵抗器38cは放
電電流検出用で抵抗値はごく小さいからコンデンサ32
が両端子間で短絡することになる。
When the inductor 34 is partially short-circuited or the like, the charging voltage of the piezo stack 127A does not increase significantly only by turning it on for the first time. There is no problem in collecting the residual charge of the piezo stack 127A into the capacitor 32. However, when the charging switch 35 fails to turn on, the discharge switch 36 turns on to turn the capacitor 3 on.
2 to charge switch 35 to discharge switch 36 to resistor 38
A closed circuit from c to ground is formed. The resistor 38c is for detecting the discharge current and has a very small resistance value.
Will be short-circuited between both terminals.

【0102】さて、充電スイッチ35がオン故障の場合
には、選択スイッチ37Aのオフにより、a点で検出さ
れるインダクタ34のピエゾスタック127A側の端子
の電圧は、略コンデンサ32の電圧になり、t4 までの
電圧異常判定しきい値である過電圧しきい値を越える。
これにより、前記放電禁止信号は「H」となり、IJF
1は「L」のまま保持される。
When the charging switch 35 has an ON failure, the voltage at the terminal on the piezo stack 127A side of the inductor 34 detected at the point a becomes substantially the voltage of the capacitor 32 by turning off the selection switch 37A. Exceeds the overvoltage threshold which is the voltage abnormality determination threshold up to t4.
As a result, the discharge prohibition signal becomes "H", and the IJF
1 is held as "L".

【0103】コントローラ212は、短絡故障と判断さ
れて充電を中止した場合において、放電禁止信号が
「L」であれば、放電スイッチ36をオンオフさせてピ
エゾスタック127Aの残存電荷をコンデンサ32に回
収する。
When the controller 212 judges that a short-circuit failure has occurred and stops charging, and the discharge inhibition signal is "L", the controller 212 turns on / off the discharge switch 36 to recover the residual charge of the piezo stack 127A in the capacitor 32. .

【0104】一方、放電禁止信号が「H」であれば、充
電スイッチ35がオン故障の蓋然性が高いから、DC−
DCコンバータ31の作動を停止してバッテリ30から
コンデンサ32への充電を禁止する。また、非常用放電
スイッチ43をオンする。これにより、抵抗器44の適
当な時定数のもとで電流が制限されて、ピエゾスタック
127Aおよびコンデンサ32の接地側への放出を行う
ことができる。これにより、異常発生状態でピエゾスタ
ック127Aおよびコンデンサ32に電荷が蓄えられた
ままになるのを回避することができる。また、選択スイ
ッチ37Aをオフするまでの間にピエゾスタック127
Aに充電されているので、インジェクタ1は開弁状態す
なわち噴射状態になっていることもあるが、この状態を
も速やかに解消することができる。
On the other hand, if the discharge prohibition signal is "H", it is highly likely that the charging switch 35 has an ON failure, and therefore DC-
The operation of the DC converter 31 is stopped to prohibit charging of the capacitor 32 from the battery 30. Further, the emergency discharge switch 43 is turned on. As a result, the current is limited under the proper time constant of the resistor 44, and the piezo stack 127A and the capacitor 32 can be discharged to the ground side. As a result, it is possible to prevent the charge from being accumulated in the piezo stack 127A and the capacitor 32 in the abnormal state. Moreover, the piezo stack 127 is turned off until the selection switch 37A is turned off.
Since the injector 1 is charged to A, the injector 1 may be in the valve open state, that is, the injection state, but this state can be quickly eliminated.

【0105】なお、通常、インジェクタ1には、変位拡
大室113からの燃料の自然リークを利用した機械的な
フェールセーフ機能を発揮するようになっており、長時
間、開弁状態のままであることはないので、その間の燃
料噴射を許容することができれば、非常用放電スイッチ
43は修理工場等で手動で行う構成としてもよいのは勿
論である。
Normally, the injector 1 is designed to exert a mechanical fail-safe function utilizing natural leakage of fuel from the displacement magnifying chamber 113, and is left open for a long time. Of course, the emergency discharge switch 43 may be manually operated at a repair shop or the like if the fuel injection during that time can be permitted.

【0106】なお、放電禁止信号はa点で検出される充
電電圧が電圧異常しきい値を越えると「H」となるもの
であるが、正常な状態では、マスク信号が充電スイッチ
35の2回目のオンにより「L」になる(図13参照)
ので、正常時にはt4 以降、充電電圧が電圧異常しきい
値を越えていても放電禁止信号が「H」になることはな
い。
The discharge inhibit signal is "H" when the charging voltage detected at the point a exceeds the abnormal voltage threshold value. However, in a normal state, the mask signal is the second time the charging switch 35 outputs the mask signal. When turned on, it becomes “L” (see FIG. 13)
Therefore, in the normal state, after t4, the discharge inhibit signal does not become "H" even if the charge voltage exceeds the abnormal voltage threshold value.

【0107】図16は充放電回路部211またはピエゾ
スタック127Aの短絡のうち、ピエゾスタック127
Aの圧電セラミック層の一部短絡時のものである。ピエ
ゾスタック127Aの充電が正常になされても、かかる
圧電セラミック層の一部短絡により、充電期間終了(t
3 )後に、ピエゾスタック127Aから電荷がリークし
充電電圧が漸次、低下する。
FIG. 16 shows the piezo stack 127 of the short circuit of the charge / discharge circuit section 211 or the piezo stack 127A.
This is when a part of the piezoelectric ceramic layer A is short-circuited. Even if the piezo stack 127A is normally charged, the charging period ends (t
3) After that, the charge leaks from the piezo stack 127A and the charge voltage gradually decreases.

【0108】したがって、ピエゾスタック127Aにお
ける放電開始時(t5 )の残存電荷は正常時よりも少な
く、放電スイッチ36がオンオフ作動する放電期間も短
くなる。これにより、t7 の時点で既に異常判定信号I
JF2は「H」となり、IJF1は「L」のままであ
る。これにより、ECU22はピエゾスタック127A
の故障を知ることができる。
Therefore, the residual charge at the start of discharge (t5) in the piezo stack 127A is smaller than that in the normal state, and the discharge period during which the discharge switch 36 is turned on and off is shortened. As a result, at the time of t7, the abnormality determination signal I
JF2 becomes "H" and IJF1 remains "L". As a result, the ECU 22 causes the piezo stack 127A
You can know the breakdown.

【0109】図17は充放電回路部211若しくはピエ
ゾスタック127A〜127Dの短絡のうち、選択スイ
ッチ37A〜37Dのオン故障等で、複数のピエゾスタ
ックが同時通電状態となる(以下、2気筒同時通電とい
う)場合のものである。以下の説明において、第1の気
筒に対応するピエゾスタック127Aの充電時に、第2
の気筒に対応する選択スイッチ37Bがオン故障となっ
ているとして説明するが、他の組み合わせでも実質的に
同じである。2気筒同時通電の場合は、充放電回路部2
11側からみたピエゾスタック127Aの容量が大きく
なるので、充電速度が低下する。充電量を充電期間の長
さで制御する本実施形態の場合は、ピエゾスタック12
7Aの充電電圧が所定の電圧範囲に入らず、不足するこ
とになる。
In FIG. 17, among the short-circuiting of the charge / discharge circuit section 211 or the piezo stacks 127A to 127D, the plurality of piezo stacks are simultaneously energized due to the ON failure of the selection switches 37A to 37D (hereinafter, the two cylinders simultaneous energization). That is the case). In the following description, when the piezo stack 127A corresponding to the first cylinder is being charged, the second
The description will be made assuming that the selection switch 37B corresponding to the cylinder No. has an ON failure, but the other combinations are substantially the same. When the two cylinders are energized simultaneously, the charging / discharging circuit section 2
Since the capacity of the piezo stack 127A when viewed from the 11 side increases, the charging speed decreases. In the case of the present embodiment in which the charge amount is controlled by the length of the charge period, the piezo stack 12
The charging voltage of 7 A does not fall within the predetermined voltage range, and is insufficient.

【0110】したがって、電圧異常しきい値が容量大し
きい値に切り換わるt4 において、Dフリップフロップ
57のD入力が「L」になる。このため、噴射信号が
「L」になるt5 を過ぎても、異常判定信号IJF1は
「L」のままである。これにより、ECU22は2気筒
同時通電と判断することができる。但し、ECU22は
エンジン油温等のエンジンを代表する温度が予め設定し
たしきい値等と比較して高ければ、2気筒同時通電か否
かの判断はしない。
Therefore, at t4 when the abnormal voltage threshold value switches to the large capacity threshold value, the D input of the D flip-flop 57 becomes "L". Therefore, the abnormality determination signal IJF1 remains "L" even after t5 when the injection signal becomes "L". As a result, the ECU 22 can determine that the two cylinders are simultaneously energized. However, if the temperature representative of the engine such as the engine oil temperature is higher than a preset threshold value or the like, the ECU 22 does not determine whether the two cylinders are simultaneously energized.

【0111】この理由について説明する。ピエゾスタッ
クを含む容量性素子は一般に温度に対して容量が大きく
変動する。図18はインジェクタに用いられるピエゾス
タックについて容量の温度依存性を、ディーゼルエンジ
ンを搭載した自動車が予定する温度範囲内で調査した一
例を示すもので、低温のときと高温のときとで容量が2
倍から3倍、異なる。
The reason for this will be described. A capacitive element including a piezo stack generally has a large capacitance variation with temperature. FIG. 18 shows an example in which the temperature dependence of the capacity of the piezo stack used for the injector is investigated within the temperature range planned for a vehicle equipped with a diesel engine. The capacity is 2 at low temperature and at high temperature.
Different from double to triple.

【0112】このため、前記のごとく異常判定信号IJ
F1が「L」でも、2気筒同時通電によるものか温度上
昇による容量の増大かを区別することができない。そこ
で、温度が予め設定したしきい値等と比較して高温と判
断されれば、2気筒同時通電か否かの判断はしないこと
としている。
Therefore, as described above, the abnormality determination signal IJ
Even if F1 is "L", it is not possible to distinguish whether it is due to simultaneous energization of two cylinders or an increase in capacity due to temperature rise. Therefore, if it is determined that the temperature is high compared with a preset threshold value or the like, it is not determined whether the two cylinders are simultaneously energized.

【0113】勿論、ピエゾスタックの温度環境が一定の
範囲内となるようにピエゾスタック127A〜127D
について放熱等の手段が講じてあれば、異常判定信号I
JF1が「L」のときに、無条件に2気筒同時通電と判
断するのもよい。
Of course, the piezo stacks 127A to 127D are controlled so that the temperature environment of the piezo stacks falls within a certain range.
If a measure such as heat radiation is taken, the abnormality determination signal I
When JF1 is “L”, it may be unconditionally determined that the two cylinders are simultaneously energized.

【0114】なお、充電速度とともに放電速度も遅くな
るので、充電電圧が低くとも放電完了時期はさほど速く
はならず、図例のごとく、正常時と同等の時期に放電が
完了する。このため、異常判定信号IJF2は正常時と
変わらない。
Since the discharging speed becomes slower together with the charging speed, the discharging completion time does not become so fast even if the charging voltage is low, and the discharging is completed at the same time as the normal time as shown in the figure. Therefore, the abnormality determination signal IJF2 is the same as that in the normal state.

【0115】なお、前記異常判定信号IJF1による判
定は、前記ピエゾスタック127A〜127Dの圧電セ
ラミック層の一部短絡にも応用することができる。すな
わち、電圧異常しきい値が容量大しきい値に切り換わる
t4 以後、噴射信号が「L」になる前に充電電圧が電圧
異常しきい値を下回ると、この場合も、異常判定信号I
JF1は「L」のままであることから、t4 以後の電圧
異常しきい値のとり方によって、ピエゾスタック127
A〜127Dの圧電セラミック層の一部短絡を検出する
ことができる。この場合、ピエゾスタック127A〜1
27Dの圧電セラミック層の一部短絡と、2気筒同時通
電との区別は、異常判定信号IJF2が、ピエゾスタッ
ク127A〜127Dの圧電セラミック層の一部短絡時
にはt7において「L」であるのに対して、2気筒同時
通電の場合にはt7 において「H」であることから行う
のがよい。
The determination based on the abnormality determination signal IJF1 can also be applied to a partial short circuit of the piezoelectric ceramic layers of the piezo stacks 127A to 127D. That is, after the time t4 at which the voltage abnormality threshold value is switched to the large capacity threshold value and the charging voltage falls below the voltage abnormality threshold value before the injection signal becomes "L", the abnormality determination signal I
Since JF1 remains at "L", the piezo stack 127 can be selected depending on how the abnormal voltage threshold is taken after t4.
A partial short circuit of the piezoelectric ceramic layers A to 127D can be detected. In this case, the piezo stack 127A-1
The difference between the partial short-circuit of the piezoelectric ceramic layer of 27D and the simultaneous energization of two cylinders is that the abnormality determination signal IJF2 is "L" at t7 when the piezoelectric ceramic layers of the piezoelectric stacks 127A to 127D are partially short-circuited. Therefore, in the case of simultaneous energization of two cylinders, it is preferable to carry out since it is "H" at t7.

【0116】なお、本実施形態は、充電スイッチ35の
オン期間の長さを一定にして行うものについて説明した
が、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、
充電スイッチのオン期間において充電電流が所定の上限
値に達したか否かを検出し、達したらオフ期間に入る方
式の充電制御のものにも適用することができる。
Although the present embodiment has been described for the case where the length of the ON period of the charging switch 35 is constant, the present invention is not necessarily limited to this.
The present invention can also be applied to a charging control method in which it is detected whether the charging current reaches a predetermined upper limit value during the ON period of the charging switch and the OFF period is entered when the charging current reaches the predetermined upper limit value.

【0117】(第2実施形態)図19に本発明の第2実
施形態になるピエゾアクチュエータ駆動回路を示す。本
実施形態は、第1実施形態の構成において、コントロー
ラおよびECUを代えたもので、燃料噴射の高精度化を
図っている。第1実施形態と実質的に同じ部分には同じ
番号を付して説明する。コントローラ212A、ECU
22Aは基本的な構成は第1実施形態と同じものであ
る。コントローラ212Aはマスク信号を発生する回路
部分(図11)の、第1のDフリップフロップ73の出
力が第1回通電時間計測信号Tone として、ECU22
Aに入力するようになっている。
(Second Embodiment) FIG. 19 shows a piezoelectric actuator drive circuit according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the controller and the ECU are replaced in the configuration of the first embodiment, and the accuracy of fuel injection is improved. The substantially same parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals. Controller 212A, ECU
22A has the same basic configuration as that of the first embodiment. The controller 212A determines that the output of the first D flip-flop 73 of the circuit portion (FIG. 11) for generating the mask signal is the ECU 22 as the first energization time measurement signal Tone.
Input to A.

【0118】第1回通電時間計測信号Tone となる前記
第1のDフリップフロップ73の出力は、充電スイッチ
35の1回目のオンで充電電流が通電開始しきい値を越
えてから、充電スイッチ35の2回目のオンで充電電流
が通電開始しきい値を越えるまでの間、「H」となる信
号である。通電開始しきい値は前記のごとく略0である
から、その長さは、実質的に、最初の充電スイッチ35
のオン期間とそれに続くオフ期間の合計時間であり、充
電スイッチ35がオンしてから充電電流が予め設定した
所定の電流値である通電開始しきい値になるまでの時間
である。
The output of the first D flip-flop 73, which is the first energization time measurement signal Tone, is the charging switch 35 after the charging current exceeds the energization start threshold value when the charging switch 35 is turned on for the first time. It is a signal that becomes "H" until the charging current exceeds the energization start threshold value by the second turning on. Since the energization start threshold value is substantially 0 as described above, its length is substantially equal to that of the first charging switch 35.
Is the total time of the ON period and the OFF period that follows, and is the time from when the charging switch 35 is turned ON until the charging current reaches the energization start threshold value which is a predetermined current value set in advance.

【0119】第1回通電時間計測信号Tone は次の性質
を有している。前記のごとくピエゾスタック127A〜
127Dの充電は充電スイッチ35のオン期間の長さを
一定にして行っているので、充電スイッチ35のオン期
間の間に到達する充電電流の大きさは充放電回路部21
1の定数で決定される。充放電回路部211を構成する
部材のうち、ピエゾスタック127A〜127Dを構成
部品とするインジェクタ1は、エンジンヘッドに取り付
けられることから最も過酷な温度環境におかれる。この
ため、ピエゾスタック127A〜127Dの容量が温度
の影響を受けて大きく変動する。
The first energization time measurement signal Tone has the following properties. As mentioned above, the piezo stack 127A-
Since the charging of 127D is performed with the length of the ON period of the charging switch 35 being constant, the magnitude of the charging current reached during the ON period of the charging switch 35 is determined by the charging / discharging circuit unit 21.
It is determined by a constant of 1. Among the members forming the charging / discharging circuit unit 211, the injector 1 including the piezoelectric stacks 127A to 127D as a component is attached to the engine head, and therefore is placed in the most severe temperature environment. Therefore, the capacities of the piezo stacks 127A to 127D are greatly affected by temperature and fluctuate greatly.

【0120】図20に示すように、充電スイッチ35の
オン期間に到達する充電電流が大きければ、オフ期間の
長さが長くなるから、ピエゾスタック127A〜127
Dの容量が異なると、前記第1回通電時間計測信号Ton
e が変化してくる。したがって、前記第1回通電時間計
測信号Tone によってインジェクタ1の温度変動が知ら
れる。図21はピエゾスタック127と第1回通電時間
計測信号Tone との関係の一例である。
As shown in FIG. 20, if the charging current reaching the ON period of the charging switch 35 is large, the length of the OFF period becomes long. Therefore, the piezo stacks 127A to 127A.
If the capacity of D is different, the first energization time measurement signal Ton
e changes. Therefore, the temperature fluctuation of the injector 1 is known from the first energization time measurement signal Tone. FIG. 21 shows an example of the relationship between the piezo stack 127 and the first energization time measurement signal Tone.

【0121】ECU22Aにおいては、第1回通電時間
計測信号Tone の立ち上がりでカウントを開始するタイ
マを設けて、第1回通電時間計測信号Tone の立ち下が
りまでの時間を求め、これを第1回通電時間計測信号T
one の長さとする。
The ECU 22A is provided with a timer that starts counting at the rising edge of the first energization time measurement signal Tone, and determines the time until the falling edge of the first energization time measurement signal Tone. Time measurement signal T
Let one be the length.

【0122】ピエゾスタック127はインジェクタ1の
構成部品であるから、その容量に基づいて得られる温度
情報は、エンジン油温等によるよりも正確にインジェク
タ1の温度が反映する。したがって、センサを別途設け
ることなく、質の高いインジェクタ1の温度情報を得る
ことができる。
Since the piezo stack 127 is a component of the injector 1, the temperature information obtained based on its capacity reflects the temperature of the injector 1 more accurately than the temperature of the engine oil or the like. Therefore, it is possible to obtain high-quality temperature information of the injector 1 without separately providing a sensor.

【0123】この温度情報としての第1回通電時間計測
信号Tone の長さは、ECU22Aにおいて、燃料の噴
射時期および噴射量の補正に供される。具体的には、第
1回通電時間計測信号Tone の長さに応じて、前記噴射
信号の出力時期および長さを補正する。
The length of the first energization time measurement signal Tone as the temperature information is used by the ECU 22A to correct the fuel injection timing and injection amount. Specifically, the output timing and length of the injection signal are corrected according to the length of the first energization time measurement signal Tone.

【0124】これにより、温度変化によって、インジェ
クタ1のニードル121やピストン124,125とい
った可動部材の摺動抵抗や、インジェクタ1内の燃料の
粘性等が変化し、ボール123やニードル121の作動
特性に影響を与えても、その影響が燃料の噴射時期や噴
射量に及ばないようにすることができる。
As a result, the sliding resistance of the movable member such as the needle 121 of the injector 1 and the pistons 124, 125, the viscosity of the fuel in the injector 1, etc. change due to the temperature change, and the operating characteristics of the ball 123 and the needle 121 are changed. Even if the influence is exerted, the influence can be prevented from affecting the fuel injection timing and the fuel injection amount.

【0125】ここで、電流の経時プロファイルの指標と
して、ピエゾスタック127A〜127Dの充電開始直
後に所定の電流値(実施形態では略0A)をとるまでの
時間を計測するようにしているので、実施が容易であ
る。
Here, as an index of the current aging profile, the time taken until a predetermined current value (approximately 0 A in the embodiment) is taken immediately after the start of charging of the piezo stacks 127A to 127D is measured. Is easy.

【0126】なお、補正量は、予め実験等に基づいて得
たマップを作成し、これをECU22AのROMに記憶
しておくのがよい。
Incidentally, it is preferable that a map obtained beforehand based on experiments or the like is prepared for the correction amount, and this map is stored in the ROM of the ECU 22A.

【0127】また、第1回通電時間計測信号Tone は充
電スイッチ35のオン期間およびオフ期間に対応する
が、例えば、オフ期間だけに対応した信号でもよい。
The first energization time measurement signal Tone corresponds to the ON period and the OFF period of the charging switch 35, but may be a signal corresponding to only the OFF period, for example.

【0128】また、本発明のピエゾアクチュエータ駆動
回路は燃料噴射装置に限らず、種々の装置に適用するこ
とができる。
Further, the piezoelectric actuator drive circuit of the present invention can be applied not only to the fuel injection device but also to various devices.

【図面の簡単な説明】[Brief description of 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 drive 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 centering on an injector of the fuel injection device.

【図4】前記ピエゾアクチュエータ駆動回路の作動状態
を示す第1のタイミングチャートである。
FIG. 4 is a first timing chart showing an operating state of the piezo actuator driving circuit.

【図5】(A)、(B)はそれぞれ、前記ピエゾアクチ
ュエータを構成するピエゾスタックの充電時における、
前記ピエゾアクチュエータ駆動回路の作動状態を示す図
である。
5 (A) and 5 (B) are each a diagram showing a state in which a piezo stack constituting the piezo actuator is being charged,
It is a figure which shows the operating state of the said piezo actuator drive circuit.

【図6】(A)、(B)はそれぞれ、前記ピエゾアクチ
ュエータを構成するピエゾスタックの放電時における、
前記ピエゾアクチュエータ駆動回路の作動状態を示す図
である。
6 (A) and 6 (B) are diagrams respectively showing a state in which a piezo stack constituting the piezo actuator is discharged.
It is a figure which shows the operating state of the said piezo actuator drive circuit.

【図7】前記ピエゾアクチュエータ駆動回路の第1の回
路部分の回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram of a first circuit portion of the piezo actuator driving circuit.

【図8】前記回路部分の作動状態を示すタイミングチャ
ートである。
FIG. 8 is a timing chart showing an operating state of the circuit portion.

【図9】前記ピエゾアクチュエータ駆動回路の第2の回
路部分の回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram of a second circuit portion of the piezo actuator driving circuit.

【図10】前記回路部分の作動状態を示すタイミングチ
ャートである。
FIG. 10 is a timing chart showing an operating state of the circuit portion.

【図11】前記ピエゾアクチュエータ駆動回路の第3の
回路部分の回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram of a third circuit portion of the piezo actuator driving circuit.

【図12】前記回路部分の作動状態を示すタイミングチ
ャートである。
FIG. 12 is a timing chart showing an operating state of the circuit portion.

【図13】前記ピエゾアクチュエータ駆動回路の作動状
態を示す第2のタイミングチャートである。
FIG. 13 is a second timing chart showing an operating state of the piezo actuator driving circuit.

【図14】前記ピエゾアクチュエータ駆動回路の作動状
態を示す第3のタイミングチャートである。
FIG. 14 is a third timing chart showing an operating state of the piezoelectric actuator drive circuit.

【図15】前記ピエゾアクチュエータ駆動回路の作動状
態を示す第4のタイミングチャートである。
FIG. 15 is a fourth timing chart showing an operating state of the piezo actuator driving circuit.

【図16】前記図15の一部の拡大図である。16 is an enlarged view of a part of FIG.

【図17】前記ピエゾアクチュエータ駆動回路の作動状
態を示す第5のタイミングチャートである。
FIG. 17 is a fifth timing chart showing an operating state of the piezo actuator driving circuit.

【図18】前記ピエゾアクチュエータ駆動回路の作動を
説明するグラフである。
FIG. 18 is a graph illustrating the operation of the piezoelectric actuator drive circuit.

【図19】本発明を適用した第2の燃料噴射装置の全体
構成図である。
FIG. 19 is an overall configuration diagram of a second fuel injection device to which the present invention has been applied.

【図20】前記燃料噴射装置を構成するピエゾアクチュ
エータ駆動回路の作動を説明する図である。
FIG. 20 is a view for explaining the operation of the piezo actuator drive circuit that constitutes the fuel injection device.

【図21】前記ピエゾアクチュエータ駆動回路の作動を
説明するグラフである。
FIG. 21 is a graph illustrating the operation of the piezoelectric 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 1c ピエゾアクチュエータ 103 噴孔 121 ニードル 127,127A,127B,127C,127D ピ
エゾスタック 21,21A ピエゾアクチュエータ駆動回路 211 充放電回路部 212,212A コントローラ(制御手段) 22,22A ECU(指令手段) 30 バッテリ 31 DC−DCコンバータ(電源部) 32 コンデンサ 33a 通電経路 33b 通電経路 34 インダクタ 35 充電スイッチ(スイッチング素子) 36 放電スイッチ(スイッチング素子) 37A,37B,37C,37D 選択スイッチ 381a,382a 抵抗器(電圧検出手段) 38b,38c 抵抗器(電流検出手段) 41A,41B,41C,41D 抵抗器 42 非常放電用経路 43 非常放電用スイッチ 44 抵抗器 45 ダイオード
1 injector 1a nozzle part 1b back pressure control part 1c piezo actuator 103 injection hole 121 needles 127, 127A, 127B, 127C, 127D piezo stack 21,21A piezo actuator drive circuit 211 charge / discharge circuit part 212, 212A controller (control means) 22 , 22A ECU (command means) 30 Battery 31 DC-DC converter (power supply unit) 32 Capacitor 33a Energizing path 33b Energizing path 34 Inductor 35 Charging switch (switching element) 36 Discharging switch (switching element) 37A, 37B, 37C, 37D selection Switches 381a, 382a Resistors (voltage detection means) 38b, 38c Resistors (current detection means) 41A, 41B, 41C, 41D Resistors 42 Emergency discharge path 43 Emergency discharge switches Fourth resistor 45 diode

───────────────────────────────────────────────────── 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 Fターム(参考) 3G066 BA31 BA46 CC01 CC05U CD26 CE27 CE29 3G301 HA02 JB02 JB03 JB09 LB11 LC05 LC10 NE23 PG02B PG02Z 5H680 BB13 DD23 DD27 DD37 DD95 EE21 FF24 FF30 FF38 GG02─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 41/083 H01L 41/08 P F term (reference) 3G066 BA31 BA46 CC01 CC05U CD26 CE27 CE29 3G301 HA02 JB02 JB03 JB09 LB11 LC05 LC10 NE23 PG02B PG02Z 5H680 BB13 DD23 DD27 DD37 DD95 EE21 FF24 FF30 FF38 GG02

Claims (9)

【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
ゾスタックの駆動用のエネルギーを蓄積するコンデンサ
と、該コンデンサとピエゾスタックとの間で一方を供給
元として、インダクタを介して電荷を移動する通電経路
とを有し、該通電経路として、スイッチング素子のオン
オフを繰り返すことにより、スイッチング素子のオン期
間にインダクタに漸増する電流が流れる第1の種類の通
電経路と、前記スイッチング素子のオフ期間に前記イン
ダクタに漸減する電流が流れる第2の種類の通電経路と
が形成され、かつ、前記スイッチング素子を制御する制
御手段により、ピエゾスタックの充電および放電がなさ
れるピエゾアクチュエータ駆動回路において、 前記通電経路に流れる電流を検出する電流検出手段を設
け、 前記制御手段を、前記電流検出手段により検出された電
流が予め設定したしきい値を越えると、故障発生と判断
するとともに、故障の態様を短絡故障と判定するように
設定したことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動回
路。
1. A capacitor for accumulating energy for driving a piezo stack mounted on a piezo actuator, and an energizing path for moving electric charge through an inductor with one of the capacitor and the piezo stack as a supply source. As a current-carrying path, a first kind of current-carrying path in which a current that gradually increases in the inductor flows during the ON period of the switching element by repeating ON / OFF of the switching element, and the inductor during the OFF period of the switching element. In a piezo actuator drive circuit in which a second type energization path through which a gradually decreasing current flows is formed, and the piezo stack is charged and discharged by the control means that controls the switching element, a current flowing through the energization path Is provided with a current detection means for detecting, Exceeds the threshold current detected by the flow detecting means is preset, as well as determining that a failure occurs, the piezoelectric actuator drive circuit, characterized in that the set to determine the manner of a short circuit failure malfunction.
【請求項2】 請求項1記載の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として、通電経路
を共通として複数のピエゾスタックが接続可能で、か
つ、前記制御手段により制御される選択スイッチによ
り、前記複数のピエゾスタックのうちから、前記通電経
路と接続されるピエゾスタックを選択可能であり、 前記制御手段を、前記短絡故障と判定されると、前記選
択スイッチをオフにして、前記通電経路を開成するよう
に設定したピエゾアクチュエータ駆動回路。
2. The piezo actuator drive circuit according to claim 1, wherein a plurality of piezo stacks can be connected as the piezo stack with a common energizing path, and the plurality of piezo stacks are connected by a selection switch controlled by the control means. The piezo stack connected to the energization path can be selected from among the piezo stacks, and when the control means determines that the short-circuit fault has occurred, the selection switch is turned off to open the energization path. Piezo actuator drive circuit set as described above.
【請求項3】 請求項1または2いずれか記載のピエゾ
アクチュエータ駆動回路において、前記スイッチング素
子よりも前記ピエゾスタック側で、前記通電経路の電圧
を検出する電圧検出手段を設け、 前記制御手段を、前記短絡故障と判定されたときにおい
て、検出された電圧が予め設定したしきい値以下の第1
の判定条件のときには、前記通電経路により、前記供給
元をピエゾスタックとして電荷を前記コンデンサに回収
する電荷回収を許容し、検出された電圧が予め設定した
しきい値以上の第2の判定条件のときには、前記電荷回
収を禁止するように設定したピエゾアクチュエータ駆動
回路。
3. The piezo actuator drive circuit according to claim 1, further comprising a voltage detection unit that detects a voltage of the energization path on the piezo stack side with respect to the switching element, the control unit comprising: A first voltage whose detected voltage is equal to or lower than a preset threshold value when the short-circuit failure is determined.
In the case of the second judgment condition of the second judgment condition, the current supply path allows the charge to be collected in the capacitor using the supply source as the piezo stack, and the detected voltage is equal to or higher than a preset threshold value. Sometimes, a piezo actuator drive circuit set to prohibit the charge recovery.
【請求項4】 請求項3記載のピエゾアクチュエータ駆
動回路において、検出電圧の前記しきい値を、略コンデ
ンサの両端子間電圧に設定し、 前記制御手段を、前記スイッチング素子がオフの時に前
記第2の判定条件を満たすときは、故障の態様を、スイ
ッチング素子のオン故障と判定するように設定したピエ
ゾアクチュエータ駆動回路。
4. The piezo actuator drive circuit according to claim 3, wherein the threshold value of the detection voltage is set to a voltage between both terminals of the capacitor, and the control means controls the switching element when the switching element is off. A piezo actuator drive circuit set such that when the determination condition 2 is satisfied, the failure mode is determined to be an ON failure of the switching element.
【請求項5】 請求項3または4いずれか記載のピエゾ
アクチュエータ駆動回路において、前記コンデンサの電
荷を前記インダクタを通り前記ピエゾスタックをバイパ
スして接地側に放電する非常放電用の経路を形成すると
ともに、該非常放電用の経路には、該非常放電用経路を
開閉する非常放電スイッチを設けたピエゾアクチュエー
タ駆動回路。
5. The piezo actuator drive circuit according to claim 3, wherein an emergency discharge path for discharging the electric charge of the capacitor through the inductor and bypassing the piezo stack to the ground side is formed. A piezo actuator driving circuit having an emergency discharge switch for opening and closing the emergency discharge path in the emergency discharge path.
【請求項6】 請求項1ないし5いずれか記載のピエゾ
アクチュエータ駆動回路において、前記コンデンサが、
前記制御手段により制御される電源部により充電される
ようになっており、 前記制御手段を、前記短絡故障と判定されると、前記電
源部の作動を停止するように設定したピエゾアクチュエ
ータ駆動回路。
6. The piezoelectric actuator drive circuit according to claim 1, wherein the capacitor is
A piezo actuator drive circuit configured to be charged by a power supply unit controlled by the control unit, wherein the control unit is set to stop the operation of the power supply unit when the short-circuit failure is determined.
【請求項7】 ピエゾアクチュエータに搭載されたピエ
ゾスタックの駆動用のエネルギーを蓄積するコンデンサ
と、該コンデンサとピエゾスタックとの間で一方を供給
元として、インダクタを介して電荷を移動する通電経路
とを有し、該通電経路として、スイッチング素子のオン
オフを繰り返すことにより、スイッチング素子のオン期
間にインダクタに漸増する電流が流れる第1の種類の通
電経路と、前記スイッチング素子のオフ期間に前記イン
ダクタに漸減する電流が流れる第2の種類の通電経路と
が形成され、かつ、上記スイッチング素子を制御する制
御手段により、ピエゾスタックの充電と放電とを切り換
え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端子の電圧を検出する電
圧検出手段を設け、 前記制御手段を、前記ピエゾスタックの充電完了後の充
電保持期間において検出された電圧が予め設定したしき
い値よりも小さいときは、前記ピエゾスタックの故障と
判断するように設定したことを特徴とするピエゾアクチ
ュエータ駆動回路。
7. A capacitor for accumulating energy for driving a piezo stack mounted on a piezo actuator, and an energizing path for moving electric charge through an inductor with one of the capacitor and the piezo stack as a supply source. As a current-carrying path, a first kind of current-carrying path in which a current that gradually increases in the inductor flows during the ON period of the switching element by repeating ON / OFF of the switching element, and the inductor during the OFF period of the switching element. A second type energization path through which a gradually decreasing current flows is formed, and a piezo actuator drive circuit that switches between charging and discharging of the piezo stack by a control means that controls the switching element, wherein the piezo stack is not grounded. A voltage detecting means for detecting the voltage of the side terminal is provided, The means is set to judge that the piezo stack has failed when the voltage detected in the charge holding period after the completion of charging of the piezo stack is smaller than a preset threshold value. Actuator drive circuit.
【請求項8】 ピエゾアクチュエータに搭載されたピエ
ゾスタックの駆動用のエネルギーを蓄積するコンデンサ
と、該コンデンサとピエゾスタックとの間で一方を供給
元として、インダクタを介して電荷を移動する通電経路
とを有し、該通電経路として、スイッチング素子のオン
オフを繰り返すことにより、スイッチング素子のオン期
間にインダクタに漸増する電流が流れる第1の種類の通
電経路と、前記スイッチング素子のオフ期間に前記イン
ダクタに漸減する電流が流れる第2の種類の通電経路と
が形成され、かつ、前記スイッチング素子を制御する制
御手段により、ピエゾスタックの充電と放電とがなされ
るピエゾアクチュエータ駆動回路において、 前記通電経路に流れる電流を検出する電流検出手段を設
け、 前記制御手段を、前記ピエゾスタックの充電開始直後
に、検出された電流が予め設定した所定の電流値をとる
までの時間を計測して、計測時間が所定範囲から外れた
ときに、前記ピエゾスタックの見かけの容量異常若しく
はピエゾスタックの温度異常と判定するように設定した
ことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動回路。
8. A capacitor for storing energy for driving a piezo stack mounted on a piezo actuator, and an energization path for moving electric charge through an inductor, with one of the capacitor and the piezo stack as a supply source. As a current-carrying path, a first kind of current-carrying path in which a current that gradually increases in the inductor flows during the ON period of the switching element by repeating ON / OFF of the switching element, and the inductor during the OFF period of the switching element. In a piezo actuator drive circuit in which a second type energization path through which a gradually decreasing current flows is formed, and the piezo stack is charged and discharged by the control means that controls the switching element, the current flows through the energization path. A current detection unit for detecting a current is provided, and the control unit is Immediately after the charging of the zo stack is started, the time until the detected current reaches a predetermined current value set in advance is measured, and when the measured time is out of the predetermined range, the apparent capacity abnormality or piezo of the piezo stack is measured. A piezo actuator drive circuit, which is set so as to determine that the temperature of the stack is abnormal.
【請求項9】 燃料を噴射する噴孔を開閉するニードル
をピエゾアクチュエータにより作動せしめるインジェク
タと、 前記ピエゾアクチュエータを駆動する手段として、 ピエゾアクチュエータに搭載されたピエゾスタックの駆
動用のエネルギーを蓄積するコンデンサと、該コンデン
サとピエゾスタックとの間で一方を供給元として、イン
ダクタを介して電荷を移動する通電経路とを有し、該通
電経路として、スイッチング素子のオンオフを繰り返す
ことにより、スイッチング素子のオン期間にインダクタ
に漸増する電流が流れる第1の種類の通電経路と、前記
スイッチング素子のオフ期間に前記インダクタに漸減す
る電流が流れる第2の種類の通電経路とが形成され、か
つ、前記スイッチング素子を制御する制御手段により、
ピエゾスタックの充電および放電がなされるピエゾアク
チュエータ駆動回路と、 前記制御手段に、燃料の噴射時期および噴射量に対応し
た前記ピエゾスタックの充電時期および充電保持期間の
長さを指令する指令手段とを有する燃料噴射装置であっ
て、前記ピエゾアクチュエータ駆動回路には、 前記通電経路に流れる電流を検出する電流検出手段を設
け、 前記指令手段を、前記ピエゾスタックの充電開始直後
に、検出された電流が予め設定した所定の電流値をとる
までの時間を計測して、計測時間に基づいて、前記ピエ
ゾスタックの充電時期および充電保持期間の長さを補正
するように設定したことを特徴とする燃料噴射装置。
9. An injector for actuating a needle for opening and closing a nozzle hole for injecting fuel by a piezo actuator, and a condenser for driving the piezo actuator, the capacitor storing energy for driving a piezo stack mounted on the piezo actuator. And a current-carrying path for moving charges through the inductor with one of the capacitor and the piezo stack as a supply source, and the switching element is turned on and off by repeating the on-off of the switching element as the current-carrying path. A first type energization path in which a gradually increasing current flows in the inductor during a period and a second type energization path in which a gradually decreasing current flows in the inductor during the off period of the switching element, and the switching element By the control means for controlling
A piezo actuator drive circuit for charging and discharging the piezo stack, and a command means for instructing the control means the charge timing of the piezo stack and the length of the charge holding period corresponding to the fuel injection timing and injection amount. A fuel injection device having, wherein the piezo actuator drive circuit is provided with a current detection means for detecting a current flowing in the energization path, the command means, immediately after the start of charging the piezo stack, the detected current is Fuel injection characterized by measuring a time until a predetermined current value set in advance is set and correcting the charging timing and the charge holding period of the piezo stack based on the measured time. apparatus.
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