JP3036105B2 - ピエゾアクチュエータの駆動回路 - Google Patents
ピエゾアクチュエータの駆動回路Info
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- JP3036105B2 JP3036105B2 JP3075160A JP7516091A JP3036105B2 JP 3036105 B2 JP3036105 B2 JP 3036105B2 JP 3075160 A JP3075160 A JP 3075160A JP 7516091 A JP7516091 A JP 7516091A JP 3036105 B2 JP3036105 B2 JP 3036105B2
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Landscapes
- High-Pressure Fuel Injection Pump Control (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば内燃機関へ燃料
を噴射供給し燃料噴射ポンプの噴射率制御装置に用いる
圧電素子のための駆動装置、詳しくは、車載用等に適し
た小型化、低コスト化が可能なピエゾアクチュエータ
(PZT)の駆動回路に関するものである。
を噴射供給し燃料噴射ポンプの噴射率制御装置に用いる
圧電素子のための駆動装置、詳しくは、車載用等に適し
た小型化、低コスト化が可能なピエゾアクチュエータ
(PZT)の駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジン等において、主噴射
に先駆けて少量の噴射を行うパイロット噴射が、急激な
燃料の燃焼を防止し、そのために排気ガス、特にNOX や
スモーク等の低減に対して効果があることが知られてい
る。従来においてはピエゾアクチュエータを用いたパイ
ロット噴射装置が考案されている (特開昭63-68746号、
特開昭63-183250号公報参照) 。
に先駆けて少量の噴射を行うパイロット噴射が、急激な
燃料の燃焼を防止し、そのために排気ガス、特にNOX や
スモーク等の低減に対して効果があることが知られてい
る。従来においてはピエゾアクチュエータを用いたパイ
ロット噴射装置が考案されている (特開昭63-68746号、
特開昭63-183250号公報参照) 。
【０００３】図7 にそれらに用いられる従来のピエゾア
クチュエータ駆動回路とその出力波形を示す。その動作
を説明すると、閉角度信号発生器からの閉角度信号が高
レベルでトランジスタ62がオンしているときトランスに
はバッテリV B から一次コイル61A を通して電流I1が流
れ、一次コイル61A のインダクタンスをL1とすると1/2L
1I1 2なるエネルギーがトランスに蓄えられる。次に、所
定の時刻に閉角度信号が低レベルになるとトランジスタ
62がオフし、一次コイルの電流I1が遮断され二次コイル
61B には高電圧V が誘起してピエゾアクチュエータ3 に
印加される。
クチュエータ駆動回路とその出力波形を示す。その動作
を説明すると、閉角度信号発生器からの閉角度信号が高
レベルでトランジスタ62がオンしているときトランスに
はバッテリV B から一次コイル61A を通して電流I1が流
れ、一次コイル61A のインダクタンスをL1とすると1/2L
1I1 2なるエネルギーがトランスに蓄えられる。次に、所
定の時刻に閉角度信号が低レベルになるとトランジスタ
62がオフし、一次コイルの電流I1が遮断され二次コイル
61B には高電圧V が誘起してピエゾアクチュエータ3 に
印加される。
【０００４】この電圧V はピエゾアクチュエータ3 の両
端子間の静電容量をC とすると1/2L 1I1 2=1/2CV2 の関係
を用いて普通500Vから800Vの範囲の電圧が印加されるよ
う設定されている。この印加電圧V によってピエゾアク
チュエータ3 は伸長し、その押圧によりいわゆるパイロ
ット噴射が開始され、所定の時間後、短絡信号発生回路
からの短絡信号が低レベルから高レベルへと変化すると
トランジスタ68はオフからオンになりピエゾアクチュエ
ータ3 を短絡する。これによりピアゾアクチュエータは
収縮し前記パイロット噴射は停止する (図7 の出力波
形) 。
端子間の静電容量をC とすると1/2L 1I1 2=1/2CV2 の関係
を用いて普通500Vから800Vの範囲の電圧が印加されるよ
う設定されている。この印加電圧V によってピエゾアク
チュエータ3 は伸長し、その押圧によりいわゆるパイロ
ット噴射が開始され、所定の時間後、短絡信号発生回路
からの短絡信号が低レベルから高レベルへと変化すると
トランジスタ68はオフからオンになりピエゾアクチュエ
ータ3 を短絡する。これによりピアゾアクチュエータは
収縮し前記パイロット噴射は停止する (図7 の出力波
形) 。
【０００５】このように従来のピエゾアクチュエータ駆
動回路は充電手段( 閉角度信号発生器、トランジスタ62
等) と放電手段 (短絡信号発生器、トランジスタ68等)
が別々に存在し、又それら相互間のタイミングを調整す
る必要もありその構成が複雑でともすれば大型化そして
コスト高となる傾向があった。さらにこの放電手段には
ピエゾアクチュエータを駆動するための高電圧が要求さ
れ、そのため高耐圧のスイッチング素子68が必要とされ
それは高価なものであり、そしてそれを制御するための
短絡信号発生回路、及び充電手段と放電手段相互間のタ
イミング調整手段等も必要であった。
動回路は充電手段( 閉角度信号発生器、トランジスタ62
等) と放電手段 (短絡信号発生器、トランジスタ68等)
が別々に存在し、又それら相互間のタイミングを調整す
る必要もありその構成が複雑でともすれば大型化そして
コスト高となる傾向があった。さらにこの放電手段には
ピエゾアクチュエータを駆動するための高電圧が要求さ
れ、そのため高耐圧のスイッチング素子68が必要とされ
それは高価なものであり、そしてそれを制御するための
短絡信号発生回路、及び充電手段と放電手段相互間のタ
イミング調整手段等も必要であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、トラ
ンスのインダクタンスとピエゾアクチュエータの容量と
の共振回路を利用し、トランスはフライバック動作させ
ることにより、前記高耐圧トランジスタや短絡信号発生
回路及び相互タイミング手段等を含む放電回路を必要と
せず、ピエゾアクチュエータ駆動回路の簡素化、小型化
及び低コスト化が実現可能なピエゾアクチュエータ駆動
回路を提供せんとするものである。
ンスのインダクタンスとピエゾアクチュエータの容量と
の共振回路を利用し、トランスはフライバック動作させ
ることにより、前記高耐圧トランジスタや短絡信号発生
回路及び相互タイミング手段等を含む放電回路を必要と
せず、ピエゾアクチュエータ駆動回路の簡素化、小型化
及び低コスト化が実現可能なピエゾアクチュエータ駆動
回路を提供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、該ピエ
ゾアクチュエータ駆動回路は、直流電流を供給するため
のバッテリ、該バッテリから供給される電流を受ける一
次のインダクタ手段、該バッテリから該一次のインダク
タ手段へ供給される電流をオン/ オフするためのスイッ
チング手段、該スイッチング手段により該一次のインダ
クタ手段に流れる電流を遮断する際に高電圧を発生する
二次インダクタ手段、該二次インダクタ手段が発生する
高電圧を受けるピエゾアクチュエータから構成され、該
ピエゾアクチュエータに高電圧を印加する時間は、該二
次のインダクタ手段のインダクタンスと該ピエゾアクチ
ュエータの等価容量との共振回路による放電時間により
決定される前述の短絡トランジスタ及び短絡信号発生回
路及び相互タイミング調整手段を必要としない簡素化、
小型そして低コスト化を実現したピエゾアクチュエータ
駆動回路が提供される。
ゾアクチュエータ駆動回路は、直流電流を供給するため
のバッテリ、該バッテリから供給される電流を受ける一
次のインダクタ手段、該バッテリから該一次のインダク
タ手段へ供給される電流をオン/ オフするためのスイッ
チング手段、該スイッチング手段により該一次のインダ
クタ手段に流れる電流を遮断する際に高電圧を発生する
二次インダクタ手段、該二次インダクタ手段が発生する
高電圧を受けるピエゾアクチュエータから構成され、該
ピエゾアクチュエータに高電圧を印加する時間は、該二
次のインダクタ手段のインダクタンスと該ピエゾアクチ
ュエータの等価容量との共振回路による放電時間により
決定される前述の短絡トランジスタ及び短絡信号発生回
路及び相互タイミング調整手段を必要としない簡素化、
小型そして低コスト化を実現したピエゾアクチュエータ
駆動回路が提供される。
【０００８】
【作用】トランスの一次側に電流を流し所定値になって
から電流を遮断すると、この時に電流の急激な変化によ
りトランスに発生したフライバック電圧がピエゾアクチ
ュエータに印加される。この電圧波形は、トランスの二
次インダクタンスとピエゾアクチュエータの容量成分で
の共振により発生するもので、その半波を利用すれば、
適当なインダクタンスと容量の設定により従来のピエゾ
アクチュエータ駆動回路の波形を近似できる。従来にお
いては、閉角度信号の他に短絡信号が必要とされていた
が、その短絡するまでの時間は実験結果からほぼ一定で
よいことがわかった。従って、このように共振波形の半
波を利用すれば、従来の短絡信号発生回路と前記相互タ
イミング手段及び、高耐圧のスイッチング素子が省略で
き、駆動回路の簡素化、小型化そして低コスト化が可能
となる。
から電流を遮断すると、この時に電流の急激な変化によ
りトランスに発生したフライバック電圧がピエゾアクチ
ュエータに印加される。この電圧波形は、トランスの二
次インダクタンスとピエゾアクチュエータの容量成分で
の共振により発生するもので、その半波を利用すれば、
適当なインダクタンスと容量の設定により従来のピエゾ
アクチュエータ駆動回路の波形を近似できる。従来にお
いては、閉角度信号の他に短絡信号が必要とされていた
が、その短絡するまでの時間は実験結果からほぼ一定で
よいことがわかった。従って、このように共振波形の半
波を利用すれば、従来の短絡信号発生回路と前記相互タ
イミング手段及び、高耐圧のスイッチング素子が省略で
き、駆動回路の簡素化、小型化そして低コスト化が可能
となる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明のピエゾアクチュエータ駆動回
路を図面に示す実施例により詳細説明する。図1 は本発
明の一実施例として燃料噴射率制御装置に適用した全体
構成図である。図において、1 はボッシュ式分配片燃料
噴射ポンプであり、11はプランジャで、図示せぬフェー
スカムにより図の左方向に押され、高圧室12内の燃料を
高圧とし、ノズル2 より図示せぬディーゼル機関の燃焼
室に噴射するものである。3は高圧室12に関して取り付
けられたピエゾ電歪効果を応用したピエゾアクチュエー
タである。このピエゾアクチュエータ3 は、例えば特開
昭59-18249号公報にあるような構成のものである。4 は
運転状態検出手段であり、ディーゼル機関の回転数を検
出する回転数検出器41、ディーゼル機関の負荷を検出す
る例えばアクセルセンサ等のエンジン負荷検出器42、デ
ィーゼル機関の冷却水の温度を検出する冷却水温検出器
43等から成り、それからの信号を電子制御ユニット(EC
U)5に対して出力している。
路を図面に示す実施例により詳細説明する。図1 は本発
明の一実施例として燃料噴射率制御装置に適用した全体
構成図である。図において、1 はボッシュ式分配片燃料
噴射ポンプであり、11はプランジャで、図示せぬフェー
スカムにより図の左方向に押され、高圧室12内の燃料を
高圧とし、ノズル2 より図示せぬディーゼル機関の燃焼
室に噴射するものである。3は高圧室12に関して取り付
けられたピエゾ電歪効果を応用したピエゾアクチュエー
タである。このピエゾアクチュエータ3 は、例えば特開
昭59-18249号公報にあるような構成のものである。4 は
運転状態検出手段であり、ディーゼル機関の回転数を検
出する回転数検出器41、ディーゼル機関の負荷を検出す
る例えばアクセルセンサ等のエンジン負荷検出器42、デ
ィーゼル機関の冷却水の温度を検出する冷却水温検出器
43等から成り、それからの信号を電子制御ユニット(EC
U)5に対して出力している。
【００１０】ECU5は、図示しないCPU 、メモリ、タイ
マ、A/D 変換器等を内蔵している。このECU5は、充電電
圧の演算や放電時間の演算の機能を有しており、回転数
検出器41等からの信号による3 次元マップ補間演算がマ
ップ51より得られ、それから得られるV TH信号出力とピ
エゾアクチュエータ3 の印加電圧を抵抗53、54により分
割した電圧とをコンパレータ52で比較している。
マ、A/D 変換器等を内蔵している。このECU5は、充電電
圧の演算や放電時間の演算の機能を有しており、回転数
検出器41等からの信号による3 次元マップ補間演算がマ
ップ51より得られ、それから得られるV TH信号出力とピ
エゾアクチュエータ3 の印加電圧を抵抗53、54により分
割した電圧とをコンパレータ52で比較している。
【００１１】6 は本発明によるピエゾアクチュエータ駆
動回路の一実施例を示しており、ピエゾ充電手段及びピ
エゾ放電手段の機能を有し、図示せぬバッテリV B から
の電流の電気エネルギーを磁気エネルギーに変換する一
次コイル61A,一次コイル61Aの電流をスイッチングする
ためのトランジスタ62、トランジスタ62に流れる電流を
制限する抵抗63、又一次コイル61A と磁気的に結合され
ておりインダクタ61Aにより得られた磁気エネルギーを
電気エネルギーとして放出しピエゾアクチュエータを高
電圧にチャージする二次コイル61B 、ピエゾアクチュエ
ータに異常な高電圧がかかるのを防止するツェナーダイ
オード66、ツェナーダイオード66に流れる電流を制限す
る抵抗65、二次コイル61B に流れる電流を制限し保護す
る抵抗67、ピエゾアクチュエータに充電する際に抵抗67
をバイパスさせるためのダイオード64を有する。ダイオ
ード64はフィライバック信号の正電位側１／２周期でオ
ンしてフィライバック信号の発生に必要な電流を供給
し、反対にその負電位側１／２周期ではオフし抵抗67に
よって電流供給が制限される。このダイオード64による
半波整流作用によって、フィライバック信号の正電位側
１／２周期の信号だけがピエゾアクチュエータ3 に与え
られる。
動回路の一実施例を示しており、ピエゾ充電手段及びピ
エゾ放電手段の機能を有し、図示せぬバッテリV B から
の電流の電気エネルギーを磁気エネルギーに変換する一
次コイル61A,一次コイル61Aの電流をスイッチングする
ためのトランジスタ62、トランジスタ62に流れる電流を
制限する抵抗63、又一次コイル61A と磁気的に結合され
ておりインダクタ61Aにより得られた磁気エネルギーを
電気エネルギーとして放出しピエゾアクチュエータを高
電圧にチャージする二次コイル61B 、ピエゾアクチュエ
ータに異常な高電圧がかかるのを防止するツェナーダイ
オード66、ツェナーダイオード66に流れる電流を制限す
る抵抗65、二次コイル61B に流れる電流を制限し保護す
る抵抗67、ピエゾアクチュエータに充電する際に抵抗67
をバイパスさせるためのダイオード64を有する。ダイオ
ード64はフィライバック信号の正電位側１／２周期でオ
ンしてフィライバック信号の発生に必要な電流を供給
し、反対にその負電位側１／２周期ではオフし抵抗67に
よって電流供給が制限される。このダイオード64による
半波整流作用によって、フィライバック信号の正電位側
１／２周期の信号だけがピエゾアクチュエータ3 に与え
られる。
【００１２】図2 は図1 の噴射システム1 の動作説明図
であり、図3 は本発明による駆動回路6 の一実施例、図
4 はピエゾアクチュエータ充放電時の駆動回路6 の動作
を示すタイミングチャートである。以上の構成による動
作について図2 と図4 を参照して説明する。
であり、図3 は本発明による駆動回路6 の一実施例、図
4 はピエゾアクチュエータ充放電時の駆動回路6 の動作
を示すタイミングチャートである。以上の構成による動
作について図2 と図4 を参照して説明する。
【００１３】ポンプが圧送を開始すると高圧室12の圧力
は上昇していき図2 の(A) の曲線となる。この時、ピエ
ゾアクチュエータ3に押圧に比例した押圧力が加わるた
め、ピエゾアクチュエータ3 の端子電圧は図4 のV p の
ごとく上昇していく。この端子電圧が所定の (開弁圧前
の所定の圧力に相当する) 電圧になった時に、ピエゾア
クチュエータ3 に外部より高電圧を印加してやると、ピ
エゾアクチュエータ3は伸長し、高電圧室12の圧力は図2
の(A) のように急に高くなり開弁圧を越える。したが
ってノズル2 より燃料を噴射するが、ピエゾアクチュエ
ータ3 の伸長による仕事の大半は油圧を開弁圧以上に加
圧されるのに費やされ、噴出量としては1 〜2mm3にすぎ
ない。ピエゾアクチュエータ3 が伸長してパイロット噴
射を行った直後、ピエゾアクチュエータ3 の印加電圧を
解除すると (図2 の(A))、ピエゾアクチュエータ3 は収
縮し、高圧室12の圧力は低下するため、噴射が中断する
(図2 の(C))。このようにしてパイロット噴射を実現し
ている。その後は、プランジャ11の左側への移動により
再び高圧室12の圧力は高くなりメイン部の噴射が行われ
る。
は上昇していき図2 の(A) の曲線となる。この時、ピエ
ゾアクチュエータ3に押圧に比例した押圧力が加わるた
め、ピエゾアクチュエータ3 の端子電圧は図4 のV p の
ごとく上昇していく。この端子電圧が所定の (開弁圧前
の所定の圧力に相当する) 電圧になった時に、ピエゾア
クチュエータ3 に外部より高電圧を印加してやると、ピ
エゾアクチュエータ3は伸長し、高電圧室12の圧力は図2
の(A) のように急に高くなり開弁圧を越える。したが
ってノズル2 より燃料を噴射するが、ピエゾアクチュエ
ータ3 の伸長による仕事の大半は油圧を開弁圧以上に加
圧されるのに費やされ、噴出量としては1 〜2mm3にすぎ
ない。ピエゾアクチュエータ3 が伸長してパイロット噴
射を行った直後、ピエゾアクチュエータ3 の印加電圧を
解除すると (図2 の(A))、ピエゾアクチュエータ3 は収
縮し、高圧室12の圧力は低下するため、噴射が中断する
(図2 の(C))。このようにしてパイロット噴射を実現し
ている。その後は、プランジャ11の左側への移動により
再び高圧室12の圧力は高くなりメイン部の噴射が行われ
る。
【００１４】次に駆動回路の動作について、図3 、図4
を参照して説明する。所定の時期にトランジスタ62をオ
ンすると、一次コイル61A を流れる電流は時間と共に増
加していくが、この電流値をI1とすると、一次コイルに
は1/2LI1 2 なるエネルギーが蓄えられていることにな
る。一方、ポンプの圧送行程が始まり高圧室内の圧力が
上昇するとピエゾアクチュエータ3 は押圧され電圧を発
生する (図4 のV P ) 。この発生電圧が所定の値 (ノズ
ル開弁圧値前の所定の圧力に相当する) になったとき、
コンパレータ52の出力は「1 」レベルとなる。これによ
りトランジスタ62はオフし一次コイル61A に蓄えられて
いたエネルギーが高電圧となりダイオード64、二次コイ
ル61B を介してピエゾアクチュエータ3 に印加される
(図4 のV P ) 。この高電圧印加によってピエゾアクチ
ュエータ3 は伸長し、高圧室12の圧力は上昇し、ノズル
開弁圧を越えるため、ノズルより燃料のパイロット噴射
を行う。
を参照して説明する。所定の時期にトランジスタ62をオ
ンすると、一次コイル61A を流れる電流は時間と共に増
加していくが、この電流値をI1とすると、一次コイルに
は1/2LI1 2 なるエネルギーが蓄えられていることにな
る。一方、ポンプの圧送行程が始まり高圧室内の圧力が
上昇するとピエゾアクチュエータ3 は押圧され電圧を発
生する (図4 のV P ) 。この発生電圧が所定の値 (ノズ
ル開弁圧値前の所定の圧力に相当する) になったとき、
コンパレータ52の出力は「1 」レベルとなる。これによ
りトランジスタ62はオフし一次コイル61A に蓄えられて
いたエネルギーが高電圧となりダイオード64、二次コイ
ル61B を介してピエゾアクチュエータ3 に印加される
(図4 のV P ) 。この高電圧印加によってピエゾアクチ
ュエータ3 は伸長し、高圧室12の圧力は上昇し、ノズル
開弁圧を越えるため、ノズルより燃料のパイロット噴射
を行う。
【００１５】従来の方式、例えば特開昭63-68746の第4
実施例では、ピエゾアクチュエータ3 に高電圧を印加す
る時間は一定時間(500us) であり、この一定時間高電圧
を印加後、別のトランジスタで電荷を放電させている。
本方式はこの時間を二次コイル61B のインダクタンスL2
とピエゾアクチュエータの等価容量C との共振を利用し
て印加時間T2 (パイロット噴射期間) を決めている (図
4 のV P ) 。
実施例では、ピエゾアクチュエータ3 に高電圧を印加す
る時間は一定時間(500us) であり、この一定時間高電圧
を印加後、別のトランジスタで電荷を放電させている。
本方式はこの時間を二次コイル61B のインダクタンスL2
とピエゾアクチュエータの等価容量C との共振を利用し
て印加時間T2 (パイロット噴射期間) を決めている (図
4 のV P ) 。
【００１６】すなわち、
【数２】 である。図4 のV P に本発明により実際にピエゾアクチ
ュエータ3 に印加される電圧波形の例を示す。
ュエータ3 に印加される電圧波形の例を示す。
【００１７】従って、二次コイル61B のインダクタンス
とピエゾアクチュエータの等価容量C との共振を利用す
ることにより、印加電圧を放電するための高価な高耐圧
トランジスタが不要となり、さらにはその一定時間を作
るためのタイミング手段も不要となり駆動回路の簡素
化、小型化及び低コスト化が可能となる。なおツェナー
ダイオード66は、ピエゾアクチュエータ3 に過大な電圧
が印加されるのを防止し、抵抗65はその電流を制限す
る。又、トランジスタ62の電流I1はECU5により所定電流
で遮断されるため、ピエゾアクチュエータ3 の容量値が
ばらついても、一定エネルギーが供給されるため、噴射
量のバラツキが保証される。
とピエゾアクチュエータの等価容量C との共振を利用す
ることにより、印加電圧を放電するための高価な高耐圧
トランジスタが不要となり、さらにはその一定時間を作
るためのタイミング手段も不要となり駆動回路の簡素
化、小型化及び低コスト化が可能となる。なおツェナー
ダイオード66は、ピエゾアクチュエータ3 に過大な電圧
が印加されるのを防止し、抵抗65はその電流を制限す
る。又、トランジスタ62の電流I1はECU5により所定電流
で遮断されるため、ピエゾアクチュエータ3 の容量値が
ばらついても、一定エネルギーが供給されるため、噴射
量のバラツキが保証される。
【００１８】ピエゾアクチュエータ3 に電圧を印加する
タイミングすなわち、パイロット噴射のタイミングはピ
エゾアクチュエータ3 の電圧が所定レベルになった時と
なっているが、回転数、負荷、水温等の情報を基に三次
元マップによりあらかじめ演算された値(VTH) を用いて
制御してもよい。又、一次電流I1は定電流制御を行い常
に一定電流で遮断する機構とすることができる。
タイミングすなわち、パイロット噴射のタイミングはピ
エゾアクチュエータ3 の電圧が所定レベルになった時と
なっているが、回転数、負荷、水温等の情報を基に三次
元マップによりあらかじめ演算された値(VTH) を用いて
制御してもよい。又、一次電流I1は定電流制御を行い常
に一定電流で遮断する機構とすることができる。
【００１９】図5 は本発明によるピエゾアクチュエータ
駆動回路のタイミング回路を含めた回路構成例を示して
おり、図6 は図5 の動作タイムチャートを示している。
図5 において、高圧室12が加圧されると、ピアゾアクチ
ュエータ3 に印加される電圧が上昇する。この値が所定
値V THに達すると、コンパレータ52が作動し、「1 」レ
ベルになる。このタイミングに同期してワンショット回
路55よりコンデンサ56と抵抗57の時定数で定まる期間だ
けパルスが出力され((C)) 、この信号はインバータ58に
より反転信号((D)) となってトランジスタ62をオフに
し、通電されていた一次コイル61A は電流が遮断され
る。このためコイルのエネルギーが二次コイルを通して
ピエゾアクチュエータ3 に印加されパイロット噴射が行
われる((A)) 。この時に印加される電圧は二次コイルの
インダクタンスL2とピエゾアクチュエータ3 の容量C と
の共振によるものであり、図6 の(A) に示す電圧波形が
その1/2 共振周期の間ピエゾアクチュエータ3 に印加さ
れ、その期間後にパイロット噴射は停止する。よって本
発明による駆動回路には従来回路の放電用トランジスタ
及び一定期間パイロット噴射を行わせるためのタイミン
グ回路が不要である。
駆動回路のタイミング回路を含めた回路構成例を示して
おり、図6 は図5 の動作タイムチャートを示している。
図5 において、高圧室12が加圧されると、ピアゾアクチ
ュエータ3 に印加される電圧が上昇する。この値が所定
値V THに達すると、コンパレータ52が作動し、「1 」レ
ベルになる。このタイミングに同期してワンショット回
路55よりコンデンサ56と抵抗57の時定数で定まる期間だ
けパルスが出力され((C)) 、この信号はインバータ58に
より反転信号((D)) となってトランジスタ62をオフに
し、通電されていた一次コイル61A は電流が遮断され
る。このためコイルのエネルギーが二次コイルを通して
ピエゾアクチュエータ3 に印加されパイロット噴射が行
われる((A)) 。この時に印加される電圧は二次コイルの
インダクタンスL2とピエゾアクチュエータ3 の容量C と
の共振によるものであり、図6 の(A) に示す電圧波形が
その1/2 共振周期の間ピエゾアクチュエータ3 に印加さ
れ、その期間後にパイロット噴射は停止する。よって本
発明による駆動回路には従来回路の放電用トランジスタ
及び一定期間パイロット噴射を行わせるためのタイミン
グ回路が不要である。
【００２０】その後、プランジャ11のさらなる移動によ
りポンプ圧力は増加し続けそして開弁圧を再び越えると
主噴射が開始される((A)) 。この場合、図1 のECU5は、
コンパレータのV THを使って回転数、水温そしてスロッ
トル等からなるマップ51を使ってディーゼルエンジン等
の運転状態に応じた制御を行う。又、トランジスタ62の
通電時間をコンパレータ52の出力に同期して決定を行
う。なお図5 におけるトランジスタ68と抵抗69,70 はト
ランジスタ62に流れる電流を一定とするための定電流回
路を構成する。これにより常に一定のエネルギーをピエ
ゾアクチュエータに供給することができ負荷に依存しな
い構成とすることができる。
りポンプ圧力は増加し続けそして開弁圧を再び越えると
主噴射が開始される((A)) 。この場合、図1 のECU5は、
コンパレータのV THを使って回転数、水温そしてスロッ
トル等からなるマップ51を使ってディーゼルエンジン等
の運転状態に応じた制御を行う。又、トランジスタ62の
通電時間をコンパレータ52の出力に同期して決定を行
う。なお図5 におけるトランジスタ68と抵抗69,70 はト
ランジスタ62に流れる電流を一定とするための定電流回
路を構成する。これにより常に一定のエネルギーをピエ
ゾアクチュエータに供給することができ負荷に依存しな
い構成とすることができる。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によればピエ
ゾアクチュエータの充放電をトランスのインダクタンス
とピエゾアクチュエータの容量との共振回路を利用する
ことによって、従来回路における高価な高耐圧放電用ト
ランジスタ及び複雑な構成を有する放電用タイミング回
路が不要となり、その結果、本発明の目的とするところ
のピエゾアクチュエータ駆動回路の簡素化、小型化そし
て低コスト化が達成される。さらにはその簡素化は高電
圧使用による故障の低減に効果があり又、スイッチング
トランジスタの電流を定電流化することで、ピエゾアク
チュエータの容量値のばらつきに対しても一定エネルギ
ーが供給され、噴射量のバラツキが保証される。
ゾアクチュエータの充放電をトランスのインダクタンス
とピエゾアクチュエータの容量との共振回路を利用する
ことによって、従来回路における高価な高耐圧放電用ト
ランジスタ及び複雑な構成を有する放電用タイミング回
路が不要となり、その結果、本発明の目的とするところ
のピエゾアクチュエータ駆動回路の簡素化、小型化そし
て低コスト化が達成される。さらにはその簡素化は高電
圧使用による故障の低減に効果があり又、スイッチング
トランジスタの電流を定電流化することで、ピエゾアク
チュエータの容量値のばらつきに対しても一定エネルギ
ーが供給され、噴射量のバラツキが保証される。
【図 1】本発明を燃料噴射率制御装置に適用したシステ
ム構成例。
ム構成例。
【図 2】図1 のシステムの動作説明図。
【図 3】本発明による駆動回路の回路図。
【図 4】図3 の駆動回路の充放電動作時のタイミングチ
ャート。
ャート。
【図 5】本発明による駆動回路にタイミング回路を含め
た回路構成例。
た回路構成例。
【図 6】図5 の動作タイムチャート。
【図 7】従来のピエゾアクチュエータ駆動回路とその出
力波形。
力波形。
1 …噴射ポンプ 2 …ノズル 3 …ピエゾアクチュエータ 4 …運転状態検出手段 5 …ECU 6 …ピエゾアクチュエータ駆動回路 11…プランジャ 12…高圧室 41…回転数検出器 42…エンジン負荷検出器 43…冷却水温検出器 51…マップ 52…コンパレータ 53,54,63,65,67…抵抗 61A …一次コイル 61B …二次コイル 62…トランジスタ 64…ダイオード 66…ツェナーダイオード
Claims (2)
- 【請求項１】 ピエゾ電歪効果を応用したピエゾアクチ
ュエータを駆動するピエゾアクチュエータ駆動回路にお
いて、 該ピエゾアクチュエータ駆動回路は、 直流電流を供給するためのバッテリ、 該バッテリから供給される電流を受ける一次インダクタ
手段、 該バッテリから該一次インダクタ手段へ供給される電流
をオン/ オフするためのスイッチング手段、 該スイッチング手段により該一次インダクタ手段に流れ
る電流を遮断する際に高電圧を発生する二次インダクタ
手段、 該二次インダクタ手段が 発生する高電圧を受けるピエゾ
アクチュエータから構成され、 該ピエゾアクチュエータに高電圧を印加する時間T2は、
該二次インダクタ手段のインダクタンスL2と該ピエゾア
クチュエータの等価容量C との共振回路による次式で定
まる放電時間に設定され、 【数１】 で決定されることを特徴とするピエゾアクチュエータ駆
動回路。 - 【請求項２】 該二次のインダクタ手段から発生する該
高電圧を半波整流する整流手段を含み、該整流手段から
の半波電圧を該ピエゾアクチュエータに印加することを
特徴とする請求項1 記載のピエゾアクチュエータ駆動回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3075160A JP3036105B2 (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | ピエゾアクチュエータの駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3075160A JP3036105B2 (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | ピエゾアクチュエータの駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04309273A JPH04309273A (ja) | 1992-10-30 |
| JP3036105B2 true JP3036105B2 (ja) | 2000-04-24 |
Family
ID=13568177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3075160A Expired - Fee Related JP3036105B2 (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | ピエゾアクチュエータの駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3036105B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999038551A1 (en) | 1998-02-02 | 1999-08-05 | Medtronic, Inc. | Implantable drug infusion device having a safety valve |
| US7070577B1 (en) | 1998-02-02 | 2006-07-04 | Medtronic, Inc | Drive circuit having improved energy efficiency for implantable beneficial agent infusion or delivery device |
| FR2831727A1 (fr) * | 2001-10-30 | 2003-05-02 | Renault | Dispositif de commande d'un actuateur piezo-electrique ultrasonore pilote electroniquement, et son procede de mise en oeuvre |
| JP3880888B2 (ja) * | 2002-06-18 | 2007-02-14 | Ｓｍｋ株式会社 | タブレット装置 |
| FR2907279B1 (fr) * | 2006-10-16 | 2008-12-05 | Renault Sas | Dispositif de commande d'un actionneur piezo-electrique ultrasonore. |
-
1991
- 1991-04-08 JP JP3075160A patent/JP3036105B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04309273A (ja) | 1992-10-30 |
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|---|---|---|---|
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