JP3073620B2 - 燃料噴射弁用圧電素子駆動装置 - Google Patents
燃料噴射弁用圧電素子駆動装置Info
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- JP3073620B2 JP3073620B2 JP05038675A JP3867593A JP3073620B2 JP 3073620 B2 JP3073620 B2 JP 3073620B2 JP 05038675 A JP05038675 A JP 05038675A JP 3867593 A JP3867593 A JP 3867593A JP 3073620 B2 JP3073620 B2 JP 3073620B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料噴射弁用圧電素子駆
動装置に係り、特に圧電素子と、圧電素子と直列に設け
たインダクタとで構成する直列ＬＣ回路の過渡特性を利
用して、圧電素子の両端電圧を電源電圧より広い範囲で
昇降圧するように充放電させる燃料噴射弁用圧電素子駆
動装置に関する。
動装置に係り、特に圧電素子と、圧電素子と直列に設け
たインダクタとで構成する直列ＬＣ回路の過渡特性を利
用して、圧電素子の両端電圧を電源電圧より広い範囲で
昇降圧するように充放電させる燃料噴射弁用圧電素子駆
動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電素子は、該圧電素子の両端に電圧が
印加されると、発生した磁界の方向に沿って構成分子が
誘電分極を起こし、印加された電圧に応じた伸縮を示す
と共に、外部から伸縮させようとする力が加えられる
と、その力の大きさに応じた電圧を発生する素子であ
る。即ち、圧電素子はキャパシタと同様に蓄電性を有
し、その充放電状態に応じて伸縮し、圧縮・引張応力に
応じた電圧を出力する素子である。
印加されると、発生した磁界の方向に沿って構成分子が
誘電分極を起こし、印加された電圧に応じた伸縮を示す
と共に、外部から伸縮させようとする力が加えられる
と、その力の大きさに応じた電圧を発生する素子であ
る。即ち、圧電素子はキャパシタと同様に蓄電性を有
し、その充放電状態に応じて伸縮し、圧縮・引張応力に
応じた電圧を出力する素子である。
【０００３】このため、従来より圧電素子は種々のアク
チュエータに応用されており、例えば内燃機関の燃料噴
射弁用圧電素子駆動装置もその一つである。この場合、
圧電素子駆動装置は、燃料噴射口を開閉するニードルバ
ルブの駆動に用いられており、圧電素子の伸縮に関する
デューティ比を制御することにより、燃料噴射量の制御
が可能となる。
チュエータに応用されており、例えば内燃機関の燃料噴
射弁用圧電素子駆動装置もその一つである。この場合、
圧電素子駆動装置は、燃料噴射口を開閉するニードルバ
ルブの駆動に用いられており、圧電素子の伸縮に関する
デューティ比を制御することにより、燃料噴射量の制御
が可能となる。
【０００４】ところで、上記の圧電素子が燃料噴射弁の
駆動装置に用いられた場合、該圧電素子の伸縮量にバラ
ツキがあると、燃料噴射口の開口度が均一でなくなり、
同一期間内における燃料噴射量の精度が悪化することと
なる。このため、このような場合は、圧電素子を一定の
伸縮量で安定して駆動することができる駆動装置が必要
となる。
駆動装置に用いられた場合、該圧電素子の伸縮量にバラ
ツキがあると、燃料噴射口の開口度が均一でなくなり、
同一期間内における燃料噴射量の精度が悪化することと
なる。このため、このような場合は、圧電素子を一定の
伸縮量で安定して駆動することができる駆動装置が必要
となる。
【０００５】そこで、従来、このような要求を満たす圧
電素子駆動装置として、圧電素子に流れ込む電流ＩC を
積分して充電電荷Ｑを求め、該圧電素子に供給されるエ
ネルギＥ（Ｅ＝充電電圧ＶDC＊充電電荷Ｑ）を一定にす
るフィードバック制御を行う回路を有する圧電素子駆動
装置が提案されている（特開平１−２６４５７５号公
報）。
電素子駆動装置として、圧電素子に流れ込む電流ＩC を
積分して充電電荷Ｑを求め、該圧電素子に供給されるエ
ネルギＥ（Ｅ＝充電電圧ＶDC＊充電電荷Ｑ）を一定にす
るフィードバック制御を行う回路を有する圧電素子駆動
装置が提案されている（特開平１−２６４５７５号公
報）。
【０００６】上記公報に記載された圧電素子駆動装置
は、圧電素子が、充電されたエネルギＥに応じた伸縮を
示すことを利用したもので、該圧電素子を充電する際の
充電電圧ＶDCと前回の充電時における充電電荷Ｑとを乗
算した値が一定となるように、ＶDCをフィードバック制
御するものである。
は、圧電素子が、充電されたエネルギＥに応じた伸縮を
示すことを利用したもので、該圧電素子を充電する際の
充電電圧ＶDCと前回の充電時における充電電荷Ｑとを乗
算した値が一定となるように、ＶDCをフィードバック制
御するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、圧電素子を
充電する際に要求される充電電圧ＶDCは燃料噴射弁より
の燃料噴射時間によって異なる。従って、この燃料噴射
時間が内燃機関の過渡運転時に急変する場合には、これ
に対応して要求される充電電圧ＶDCも急変するのが理想
である。
充電する際に要求される充電電圧ＶDCは燃料噴射弁より
の燃料噴射時間によって異なる。従って、この燃料噴射
時間が内燃機関の過渡運転時に急変する場合には、これ
に対応して要求される充電電圧ＶDCも急変するのが理想
である。
【０００８】しかしながら、要求される充電電圧ＶDCを
フィードバック制御する従来の圧電素子駆動装置では、
過渡運転時にフィードバック制御の応答遅れによって充
電電圧ＶDCが即座に図６の直線Ａで示すような燃料噴射
時間に対応した理想の値とはならず、実際には直線Ｂで
示すように理想の値を下回った値となってしまう。
フィードバック制御する従来の圧電素子駆動装置では、
過渡運転時にフィードバック制御の応答遅れによって充
電電圧ＶDCが即座に図６の直線Ａで示すような燃料噴射
時間に対応した理想の値とはならず、実際には直線Ｂで
示すように理想の値を下回った値となってしまう。
【０００９】このため圧電素子への充電エネルギＥにバ
ラツキが生じて該圧電素子の伸縮量が所望の値となら
ず、従って噴射特性（燃料噴射量など）が変動してしま
い、この結果、発生トルクが変動したり、あるいは失火
したりしてしまう場合があるといった問題があった。
ラツキが生じて該圧電素子の伸縮量が所望の値となら
ず、従って噴射特性（燃料噴射量など）が変動してしま
い、この結果、発生トルクが変動したり、あるいは失火
したりしてしまう場合があるといった問題があった。
【００１０】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
り、圧電素子への充電エネルギを所定の値に維持するこ
とにより、燃料噴射弁の噴射特性を向上させることがで
きる燃料噴射弁用圧電素子駆動装置を提供することを目
的とする。
り、圧電素子への充電エネルギを所定の値に維持するこ
とにより、燃料噴射弁の噴射特性を向上させることがで
きる燃料噴射弁用圧電素子駆動装置を提供することを目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理構成
図である。
図である。
【００１２】同図に示すように、本発明は圧電素子１０
と直列ＬＣ回路を構成するインダクタ２０を設けた充電
系３０と放電系４０とを有すると共に、該ＬＣ回路の過
渡特性を利用して前記圧電素子１０の両端電圧が電源５
０の電圧より広い範囲で昇降圧するように、前記充電系
３０及び前記放電系４０により充放電させる燃料噴射弁
用圧電素子駆動装置において、前記充電系３０よりの充
電時間及び前記放電系４０よりの放電時間のいずれか一
方の時間を検出する時間検出手段６０と、前記時間検出
手段６０により検出された時間に基づいて、前記充電系
３０よりの充電時間及び前記放電系４０よりの放電時間
のいずれか他方の時間を、燃料噴射期間が長くなるに従
って長く設定する時間補正手段７０と、を備えているこ
とを特徴とする。
と直列ＬＣ回路を構成するインダクタ２０を設けた充電
系３０と放電系４０とを有すると共に、該ＬＣ回路の過
渡特性を利用して前記圧電素子１０の両端電圧が電源５
０の電圧より広い範囲で昇降圧するように、前記充電系
３０及び前記放電系４０により充放電させる燃料噴射弁
用圧電素子駆動装置において、前記充電系３０よりの充
電時間及び前記放電系４０よりの放電時間のいずれか一
方の時間を検出する時間検出手段６０と、前記時間検出
手段６０により検出された時間に基づいて、前記充電系
３０よりの充電時間及び前記放電系４０よりの放電時間
のいずれか他方の時間を、燃料噴射期間が長くなるに従
って長く設定する時間補正手段７０と、を備えているこ
とを特徴とする。
【００１３】
【作用】燃料噴射信号がオンとなると放電系には放電電
流が流れ、圧電素子が収縮して燃料噴射弁が開弁し、所
定量の燃料が燃焼室内に供給される。そして、放電電流
の時間検出手段によって放電時間が検出される。
流が流れ、圧電素子が収縮して燃料噴射弁が開弁し、所
定量の燃料が燃焼室内に供給される。そして、放電電流
の時間検出手段によって放電時間が検出される。
【００１４】一方、燃料噴射信号がオフとなると、充電
系には充電電流が流れ、圧電素子は伸長するが、充電系
による充電時間は圧電素子の充電エネルギが所定の値と
なるように時間検出手段によって検出された直前の放電
時間が長くなるに従って長くなるように時間補正手段に
よって補正される。
系には充電電流が流れ、圧電素子は伸長するが、充電系
による充電時間は圧電素子の充電エネルギが所定の値と
なるように時間検出手段によって検出された直前の放電
時間が長くなるに従って長くなるように時間補正手段に
よって補正される。
【００１５】従って、燃料噴射期間が急変する過渡運転
時においても放電された電荷に相当する電荷を充電する
ことができ、圧電素子の充電エネルギを一定とすること
ができる。この結果圧電素子の伸縮量を所望の値とする
ことができるので、燃料噴射特性が向上する。
時においても放電された電荷に相当する電荷を充電する
ことができ、圧電素子の充電エネルギを一定とすること
ができる。この結果圧電素子の伸縮量を所望の値とする
ことができるので、燃料噴射特性が向上する。
【００１６】
【実施例】図２は本発明に係る燃料噴射弁用圧電素子駆
動装置を適用した一例の燃料噴射弁の縦断断面図であ
る。
動装置を適用した一例の燃料噴射弁の縦断断面図であ
る。
【００１７】図２中、符号１２は燃料噴射弁１１のハウ
ジングであり、このハウジング１２の一端には燃料噴射
口１３が設けられている。また、ハウジング１２内に
は、燃料噴射口１３を開閉することができるニードルバ
ルブ１４が配置されている。
ジングであり、このハウジング１２の一端には燃料噴射
口１３が設けられている。また、ハウジング１２内に
は、燃料噴射口１３を開閉することができるニードルバ
ルブ１４が配置されている。
【００１８】燃料噴射口１３には燃料通路１５が連通可
能に設けられている。この燃料通路１５は外部の図示し
ない燃料供給源に連結されており、燃料噴射弁１１には
常に一定の高圧で燃料が供給されている。従って、ニー
ドルバルブ１４が燃料噴射口１３を開放すると、燃料通
路１４に供給されていた燃料が一定の高圧で内燃機関の
図示しない燃焼室内に噴射されることになる。
能に設けられている。この燃料通路１５は外部の図示し
ない燃料供給源に連結されており、燃料噴射弁１１には
常に一定の高圧で燃料が供給されている。従って、ニー
ドルバルブ１４が燃料噴射口１３を開放すると、燃料通
路１４に供給されていた燃料が一定の高圧で内燃機関の
図示しない燃焼室内に噴射されることになる。
【００１９】また、前記ニードルバルブ１４の上端部は
直径が大きくなっており、ハウジング１２に形成された
シリンダ１６と摺動可能なピストン１７に成っている。
直径が大きくなっており、ハウジング１２に形成された
シリンダ１６と摺動可能なピストン１７に成っている。
【００２０】更に、前記ハウジング１２内には圧電素
子、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）１が、上下
のキャップ１８，１９の間で支持されて配設されてい
る。このＰＺＴ１は薄板状の圧電素子を多数個軸方向に
積層して１個のピストンとして形成したものである。ま
た、上方のキャップ１８はハウジング１２の上部内壁に
当接しており、下方のキャップ１９はシリンダ１６と摺
動可能と成っている。
子、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）１が、上下
のキャップ１８，１９の間で支持されて配設されてい
る。このＰＺＴ１は薄板状の圧電素子を多数個軸方向に
積層して１個のピストンとして形成したものである。ま
た、上方のキャップ１８はハウジング１２の上部内壁に
当接しており、下方のキャップ１９はシリンダ１６と摺
動可能と成っている。
【００２１】即ち、ＰＺＴ１は電圧の供給に応じて伸縮
する際、下方のキャップ１９を移動させることができる
ように成っている。尚、ＰＺＴ１には、駆動電圧を印加
するためのリード線２１，２２が設けられている。ま
た、前記シリンダ１６内のピストン１７とキャップ１９
との間には油圧室２３が形成されており、更に、ピスト
ン１７の下側には復帰用の皿バネ２４が配設されてい
る。
する際、下方のキャップ１９を移動させることができる
ように成っている。尚、ＰＺＴ１には、駆動電圧を印加
するためのリード線２１，２２が設けられている。ま
た、前記シリンダ１６内のピストン１７とキャップ１９
との間には油圧室２３が形成されており、更に、ピスト
ン１７の下側には復帰用の皿バネ２４が配設されてい
る。
【００２２】従って、ＰＺＴ１が充電電圧を受けて伸長
すると、キャップ１９及び油圧室２３内の作動油を介し
てピストン１７が押圧され、ニードルバルブ１４が燃料
噴射口１３を閉塞し、燃料の供給が停止されるように成
っている。またＰＺＴ１が電荷を放電して収縮すると、
皿バネ２４がピストン１７を押し返し、燃料噴射口１３
が燃料通路１５と連通して燃料の噴射が行なわれるよう
に成っている。
すると、キャップ１９及び油圧室２３内の作動油を介し
てピストン１７が押圧され、ニードルバルブ１４が燃料
噴射口１３を閉塞し、燃料の供給が停止されるように成
っている。またＰＺＴ１が電荷を放電して収縮すると、
皿バネ２４がピストン１７を押し返し、燃料噴射口１３
が燃料通路１５と連通して燃料の噴射が行なわれるよう
に成っている。
【００２３】図３は本発明に係る燃料噴射弁用圧電素子
駆動装置の一実施例の構成図である。同図に示すように
ＰＺＴ１の両端には充電系２及び放電系３が夫々接続さ
れている。
駆動装置の一実施例の構成図である。同図に示すように
ＰＺＴ１の両端には充電系２及び放電系３が夫々接続さ
れている。
【００２４】前記ＰＺＴ１の充電系２は、可変直流電源
４，インダクタ２Ａ及びサイリスタ５ＡをＰＺＴ１と直
列に設けた閉ループで構成されている。この場合、イン
ダクタ２ＡはＰＺＴ１と直列ＬＣ回路を構成し、サイリ
スタ５ＡはＰＺＴ１を充電する方向にのみ電流を流すス
イッチング素子として使用され、電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）８によって、オン・オフ制御されるようになってい
る。つまり、この充電系２は、サイリスタ５Ａがオフか
らオンに切り替った際の直列ＬＣ回路の過渡特性を利用
して必要な高電圧を得ようとするものである。
４，インダクタ２Ａ及びサイリスタ５ＡをＰＺＴ１と直
列に設けた閉ループで構成されている。この場合、イン
ダクタ２ＡはＰＺＴ１と直列ＬＣ回路を構成し、サイリ
スタ５ＡはＰＺＴ１を充電する方向にのみ電流を流すス
イッチング素子として使用され、電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）８によって、オン・オフ制御されるようになってい
る。つまり、この充電系２は、サイリスタ５Ａがオフか
らオンに切り替った際の直列ＬＣ回路の過渡特性を利用
して必要な高電圧を得ようとするものである。
【００２５】前記電源４は、外部の指令によってその出
力電圧が変更されるように成っていると共に、該電源４
の両極端子には抵抗４１及び４２が直列に接続されてい
る。また抵抗４１，４２よりなるループには該電源４の
出力電圧に応じた電流が流れるようになっている。
力電圧が変更されるように成っていると共に、該電源４
の両極端子には抵抗４１及び４２が直列に接続されてい
る。また抵抗４１，４２よりなるループには該電源４の
出力電圧に応じた電流が流れるようになっている。
【００２６】符号４３はエネルギ演算手段であり、この
エネルギ演算手段４３には電源４２の出力電圧ＶDCが抵
抗４１と４２とで分圧されて供給されると共に、ＰＺＴ
１を充電する際に流れ込む電流Ｉ2 に比例した電流ｉ2
が例えば図示しないピックアップコイルなどを介して供
給されるように成っている。そして、エネルギ演算手段
４３は、ＰＺＴ１が充電される際のｉ2 を積分して、Ｐ
ＺＴ１に蓄えられた電荷Ｑを演算し、この演算値に基づ
いて更にＰＺＴ１に供給されたエネルギＥ（Ｖ DC＊Ｑ）
を演算すると共に、その演算結果を差動増幅器４４に出
力する機能を有している。
エネルギ演算手段４３には電源４２の出力電圧ＶDCが抵
抗４１と４２とで分圧されて供給されると共に、ＰＺＴ
１を充電する際に流れ込む電流Ｉ2 に比例した電流ｉ2
が例えば図示しないピックアップコイルなどを介して供
給されるように成っている。そして、エネルギ演算手段
４３は、ＰＺＴ１が充電される際のｉ2 を積分して、Ｐ
ＺＴ１に蓄えられた電荷Ｑを演算し、この演算値に基づ
いて更にＰＺＴ１に供給されたエネルギＥ（Ｖ DC＊Ｑ）
を演算すると共に、その演算結果を差動増幅器４４に出
力する機能を有している。
【００２７】前記差動増幅器４４は、前記エネルギ演算
手段４３によって演算された演算エネルギ値とＥＣＵ８
より入力される目標エネルギ値とを比較して、演算エネ
ルギ値が目標エネルギ値より高いときには電源４の電圧
を低くし、演算エネルギ値が目標エネルギ値よりも低い
ときには電源４の電圧を高くして、ＰＺＴ１のエネルギ
が一定となるように所定のフィードバック応答時間で電
源４の電圧ＶDCを精密制御する機能を有する。
手段４３によって演算された演算エネルギ値とＥＣＵ８
より入力される目標エネルギ値とを比較して、演算エネ
ルギ値が目標エネルギ値より高いときには電源４の電圧
を低くし、演算エネルギ値が目標エネルギ値よりも低い
ときには電源４の電圧を高くして、ＰＺＴ１のエネルギ
が一定となるように所定のフィードバック応答時間で電
源４の電圧ＶDCを精密制御する機能を有する。
【００２８】前記インダクタ２Ａの入出力側には夫々パ
ワートランジスタ２５のエミッタ及びコレクタが接続さ
れており、またパワートランジスタ２５はベースがＥＣ
Ｕ８に接続されて該ＥＣＵ８によって制御されるように
成っている。
ワートランジスタ２５のエミッタ及びコレクタが接続さ
れており、またパワートランジスタ２５はベースがＥＣ
Ｕ８に接続されて該ＥＣＵ８によって制御されるように
成っている。
【００２９】前記ＰＺＴ１の放電系３は、サイリスタ５
Ｂと、インダクタ２ＢとをＰＺＴ１に直列に設けた閉ル
ープで構成されている。この場合、インダクタ２ＢはＰ
ＺＴ１と直列ＬＣ回路を構成し、サイリスタ５ＢはＰＺ
Ｔを放電する方向にのみ電流を流すスイッチング素子と
して使用され、ＥＣＵ８によってオン・オフ制御される
ようになっている。つまり、この放電系３は、サイリス
タ５Ｂがオフからオンに切り替わった際の直列ＬＣ回路
の過渡特性を利用して放電時における必要な低電圧を確
保しようとするものである。尚、サイリスタ５Ａ，５Ｂ
は交互にオン・オフされて、両者が同時にオンとなるこ
とはないようにＥＣＵ８により制御されるようになって
いる。
Ｂと、インダクタ２ＢとをＰＺＴ１に直列に設けた閉ル
ープで構成されている。この場合、インダクタ２ＢはＰ
ＺＴ１と直列ＬＣ回路を構成し、サイリスタ５ＢはＰＺ
Ｔを放電する方向にのみ電流を流すスイッチング素子と
して使用され、ＥＣＵ８によってオン・オフ制御される
ようになっている。つまり、この放電系３は、サイリス
タ５Ｂがオフからオンに切り替わった際の直列ＬＣ回路
の過渡特性を利用して放電時における必要な低電圧を確
保しようとするものである。尚、サイリスタ５Ａ，５Ｂ
は交互にオン・オフされて、両者が同時にオンとなるこ
とはないようにＥＣＵ８により制御されるようになって
いる。
【００３０】符号６は時間検出手段であり、この時間検
出手段６にはＰＺＴ１を放電する際に流れ出る電流Ｉ3
に比例した電流ｉ3 を例えば図示しないピックアップコ
イルによって検出し、この検出した電流ｉ3 に基づいて
放電時間ＴD を検出する機能を有するものである。そし
てこの時間検出手段６によって検出された放電時間Ｔ D
はＥＣＵ８に入力される。
出手段６にはＰＺＴ１を放電する際に流れ出る電流Ｉ3
に比例した電流ｉ3 を例えば図示しないピックアップコ
イルによって検出し、この検出した電流ｉ3 に基づいて
放電時間ＴD を検出する機能を有するものである。そし
てこの時間検出手段６によって検出された放電時間Ｔ D
はＥＣＵ８に入力される。
【００３１】前記ＥＣＵ８はマイクロコンピュータとし
て構成され、演算及び制御の機能を有する公知の中央処
理装置（ＣＰＵ），リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）
及びランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）等を備えて
いる。そして、ＥＣＵ８はＰＺＴ１の充電エネルギを所
定の値に維持することができるように前記時間検出手段
６によって検出された直前の放電時間ＴD 、即ち直前の
燃料噴射時間に基づいて、続いて起きる充電時間ＴC を
次式で演算し、この充電時間ＴC の間中、ＰＺＴ１が充
電系２によって充電されるようにサイリスタ５Ａをオン
状態に制御する。
て構成され、演算及び制御の機能を有する公知の中央処
理装置（ＣＰＵ），リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）
及びランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）等を備えて
いる。そして、ＥＣＵ８はＰＺＴ１の充電エネルギを所
定の値に維持することができるように前記時間検出手段
６によって検出された直前の放電時間ＴD 、即ち直前の
燃料噴射時間に基づいて、続いて起きる充電時間ＴC を
次式で演算し、この充電時間ＴC の間中、ＰＺＴ１が充
電系２によって充電されるようにサイリスタ５Ａをオン
状態に制御する。
【００３２】ＴC ＝ｋ＊ＴD （１） ここでｋは図４に示すように燃料噴射時間、即ち放電時
間ＴD によって一義的に求まる補正係数であり、この図
４はＲＯＭ内にマップとして格納されている。図４より
明らかなようにこの補正係数ｋはＰＺＴ１の充電エネル
ギを所定の値に維持できるように、燃料噴射時間が長い
程大きな値となっており、従って充電時間ＴC は直前の
燃料噴射時間が長くなるに従って長くなるように補正さ
れる。尚、本実施例において、ＥＣＵ８は上記（１）式
及び図４とともに図１に示す時間補正手段７０を実現す
るものである。
間ＴD によって一義的に求まる補正係数であり、この図
４はＲＯＭ内にマップとして格納されている。図４より
明らかなようにこの補正係数ｋはＰＺＴ１の充電エネル
ギを所定の値に維持できるように、燃料噴射時間が長い
程大きな値となっており、従って充電時間ＴC は直前の
燃料噴射時間が長くなるに従って長くなるように補正さ
れる。尚、本実施例において、ＥＣＵ８は上記（１）式
及び図４とともに図１に示す時間補正手段７０を実現す
るものである。
【００３３】次に、上述実施例の動作について図５と共
に説明する。図５は本実施例の燃料噴射弁用圧電素子駆
動装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
に説明する。図５は本実施例の燃料噴射弁用圧電素子駆
動装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
【００３４】図５（ａ）に示すように電源４には一定の
電源電圧ＶDCが印加される。そして、図５（ｂ）に示す
ように、時刻ｔ1 に燃料噴射信号がオンとなるとサイリ
スタ５ＢはＥＣＵ８よりの制御信号によってオン状態と
なり、この結果同図（ｃ）に示すように放電系３には放
電電流ＩPZT が流れる。そして、この放電電流ＩPZTに
基づいて時間検出手段６により図５（ｄ）に示すように
放電時間ＴD が検出される。尚、サイリスタ５Ｂがオン
状態のときは、サイリスタ５Ａはオフ状態に制御されて
いるので、図５（ｅ）に示すように充電系２よりＰＺＴ
１への充電は行なわれない。
電源電圧ＶDCが印加される。そして、図５（ｂ）に示す
ように、時刻ｔ1 に燃料噴射信号がオンとなるとサイリ
スタ５ＢはＥＣＵ８よりの制御信号によってオン状態と
なり、この結果同図（ｃ）に示すように放電系３には放
電電流ＩPZT が流れる。そして、この放電電流ＩPZTに
基づいて時間検出手段６により図５（ｄ）に示すように
放電時間ＴD が検出される。尚、サイリスタ５Ｂがオン
状態のときは、サイリスタ５Ａはオフ状態に制御されて
いるので、図５（ｅ）に示すように充電系２よりＰＺＴ
１への充電は行なわれない。
【００３５】また、時刻ｔ1 よりＰＺＴ１から電荷が放
電し始め、図５（ｆ）に示すようにＰＺＴ１の両端電圧
ＶPZT は次第に小さくなるが、放電系３の過渡特性によ
って放電終了時（時刻ｔ1 よりＴD 経過時）には両端電
圧ＶPZT は負の領域に達する。
電し始め、図５（ｆ）に示すようにＰＺＴ１の両端電圧
ＶPZT は次第に小さくなるが、放電系３の過渡特性によ
って放電終了時（時刻ｔ1 よりＴD 経過時）には両端電
圧ＶPZT は負の領域に達する。
【００３６】次に放電系３による放電が終了し、図５
（ｂ）に示すように燃料噴射信号が時刻ｔ2 にオフとな
ると、サイリスタ５ＡはＥＣＵ８よりの制御信号によっ
てオン状態となり、この結果同図（ｃ）に示すように、
充電系２には充電電流ＩPZT が流れる。そして、この充
電系２による充電は時間補正手段７０によって補正され
た図５（ｅ）に示す充電時間ＴC の期間中行なわれる。
また、この場合、充電時間Ｔｃ経過後の充電電流ＩPZT
は、充電時間ＴC 経過時にインダクタ２Ａの両端を短絡
するパワートランジスタ２５がＥＣＵ８よりの信号によ
ってオンされることによってインダクタ２Ａの抵抗損と
して消費されるので、図５（ｃ）に示すように本来流れ
るべき電流が途中で途切れるような波形となる。この結
果図５（ｆ）に示すようにＰＺＴ１の両端電圧ＶPZT は
次第に大きくなり所定の電圧に達して当該電圧に維持さ
れる。
（ｂ）に示すように燃料噴射信号が時刻ｔ2 にオフとな
ると、サイリスタ５ＡはＥＣＵ８よりの制御信号によっ
てオン状態となり、この結果同図（ｃ）に示すように、
充電系２には充電電流ＩPZT が流れる。そして、この充
電系２による充電は時間補正手段７０によって補正され
た図５（ｅ）に示す充電時間ＴC の期間中行なわれる。
また、この場合、充電時間Ｔｃ経過後の充電電流ＩPZT
は、充電時間ＴC 経過時にインダクタ２Ａの両端を短絡
するパワートランジスタ２５がＥＣＵ８よりの信号によ
ってオンされることによってインダクタ２Ａの抵抗損と
して消費されるので、図５（ｃ）に示すように本来流れ
るべき電流が途中で途切れるような波形となる。この結
果図５（ｆ）に示すようにＰＺＴ１の両端電圧ＶPZT は
次第に大きくなり所定の電圧に達して当該電圧に維持さ
れる。
【００３７】尚、サイリスタ５Ａがオン状態のときは、
サイリスタ５Ｂはオフ状態に制御されているので、図５
（ｄ）に示すように放電系３よりの放電は行なわれな
い。
サイリスタ５Ｂはオフ状態に制御されているので、図５
（ｄ）に示すように放電系３よりの放電は行なわれな
い。
【００３８】またＰＺＴ１の充電エネルギはエネルギ演
算手段４３によって演算され、この演算エネルギ値がＰ
ＺＴ１の温度変化による充電電荷Ｑの変動によって目標
エネルギ値よりも増減しているときには、ＰＺＴ１の充
電エネルギが所定の値となるように電源４の電圧ＶDCは
差動増幅器４４よりの信号によって制御される。
算手段４３によって演算され、この演算エネルギ値がＰ
ＺＴ１の温度変化による充電電荷Ｑの変動によって目標
エネルギ値よりも増減しているときには、ＰＺＴ１の充
電エネルギが所定の値となるように電源４の電圧ＶDCは
差動増幅器４４よりの信号によって制御される。
【００３９】以上の実施例によれば、時間検出手段６に
より直前の放電時間ＴD を検出すると共に、ＰＺＴ１へ
の充電エネルギを所定の値に維持するように、この検出
された直前の放電時間検出結果ＴD に基づいて時間補正
手段７０によって、続いて起こる充電時間ＴC を補正
し、この補正した充電時間ＴC の期間中、ＰＺＴ１への
充電を行なうので、ＰＺＴ１への充電エネルギが所定の
値に維持され、従って過渡運転時においてもＰＺＴ１の
伸縮量を所望の値にすることができるため、噴射特性を
向上させることができる。また噴射特性の向上によって
発生トルクの変動や失火を低減させることができる。
より直前の放電時間ＴD を検出すると共に、ＰＺＴ１へ
の充電エネルギを所定の値に維持するように、この検出
された直前の放電時間検出結果ＴD に基づいて時間補正
手段７０によって、続いて起こる充電時間ＴC を補正
し、この補正した充電時間ＴC の期間中、ＰＺＴ１への
充電を行なうので、ＰＺＴ１への充電エネルギが所定の
値に維持され、従って過渡運転時においてもＰＺＴ１の
伸縮量を所望の値にすることができるため、噴射特性を
向上させることができる。また噴射特性の向上によって
発生トルクの変動や失火を低減させることができる。
【００４０】また、エネルギ演算手段４３によってＰＺ
Ｔ１の充電エネルギを演算し、この演算エネルギ値を目
標エネルギ値と比較し、差動増幅器４４を介してＰＺＴ
１の充電エネルギが目標エネルギ値となるように所定の
フィードバック応答時間で精密制御しているので、ＰＺ
Ｔ１の温度が変化しても充電エネルギが所定の値に維持
されるので、ＰＺＴ１の温度変化に伴う挙動のバラツキ
を低減することができ、従って噴射特性をより向上させ
ることができる。
Ｔ１の充電エネルギを演算し、この演算エネルギ値を目
標エネルギ値と比較し、差動増幅器４４を介してＰＺＴ
１の充電エネルギが目標エネルギ値となるように所定の
フィードバック応答時間で精密制御しているので、ＰＺ
Ｔ１の温度が変化しても充電エネルギが所定の値に維持
されるので、ＰＺＴ１の温度変化に伴う挙動のバラツキ
を低減することができ、従って噴射特性をより向上させ
ることができる。
【００４１】尚、上述実施例において、時間検出手段６
は放電系３よりの放電時間ＴD を検出するものに限られ
るものではなく、充電系２よりの充電時間ＴC を検出す
るものであっても良い。そして、この場合には、時間補
正手段７０は充電時間ＴC 及びこの充電時間ＴC に対応
した補正係数に基づいて放電時間ＴD を補正するもので
あればよい。
は放電系３よりの放電時間ＴD を検出するものに限られ
るものではなく、充電系２よりの充電時間ＴC を検出す
るものであっても良い。そして、この場合には、時間補
正手段７０は充電時間ＴC 及びこの充電時間ＴC に対応
した補正係数に基づいて放電時間ＴD を補正するもので
あればよい。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、圧電素子への充電時間
及び圧電素子よりの放電時間のいずれか一方の時間を検
出し、この検出結果に基づいて前記充電時間及び放電時
間のいずれか他方の時間を燃料噴射期間が長くなるに従
って長く設定されるように補正しているので、圧電素子
への充電エネルギを所定の値に維持することができる。
従って、圧電素子の伸縮量を所望の値とすることができ
るので、燃料噴射特性の変動による発生トルクの変動や
失火を低減することができる。
及び圧電素子よりの放電時間のいずれか一方の時間を検
出し、この検出結果に基づいて前記充電時間及び放電時
間のいずれか他方の時間を燃料噴射期間が長くなるに従
って長く設定されるように補正しているので、圧電素子
への充電エネルギを所定の値に維持することができる。
従って、圧電素子の伸縮量を所望の値とすることができ
るので、燃料噴射特性の変動による発生トルクの変動や
失火を低減することができる。
【図１】本発明の原理構成図である。
【図２】本発明に係る燃料噴射弁用圧電素子駆動装置を
適用した一例の燃料噴射弁の縦断断面図である。
適用した一例の燃料噴射弁の縦断断面図である。
【図３】本発明に係る燃料噴射弁用圧電素子駆動装置の
一実施例の構成図である。
一実施例の構成図である。
【図４】燃料噴射時間と補正係数の関係を示す特性図で
ある。
ある。
【図５】本実施例に係る燃料噴射弁用圧電素子駆動装置
の動作を説明するためのタイムチャートである。
の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図６】従来の問題点を説明するための説明図である。
１ ＰＺＴ ２，３０ 充電系 ２Ａ，２Ｂ，２０ インダクタ ３，４０ 放電系 ５Ａ，５Ｂ サイリスタ ６，６０ 時間検出手段 ８ 制御装置 １０ 圧電装置 ４３ エネルギ演算手段 ４４ 差動増幅器 ７０ 時間補正手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 51/06 Ｆ０２Ｍ 51/06 Ｎ (72)発明者 赤木 基修 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイ シン精機株式会社内 (72)発明者 太田 信之 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイ シン精機株式会社内 (72)発明者 山田 泰稔 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイ シン精機株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 41/09 F02D 41/20 F02M 51/06
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電素子と直列ＬＣ回路を構成するイン
ダクタを設けた充電系と放電系とを有すると共に、該Ｌ
Ｃ回路の過渡特性を利用して前記圧電素子の両端電圧が
電源の電圧より広い範囲で昇降圧するように、前記充電
系及び放電系により充放電させる燃料噴射弁用圧電素子
駆動装置において、 前記充電系よりの充電時間及び前記放電系よりの放電時
間のいずれか一方の時間を検出する時間検出手段と、 前記時間検出手段により検出された時間に基づいて、前
記充電系よりの充電時間及び前記放電系よりの放電時間
のいずれか他方の時間を、燃料噴射期間が長くなるに従
って長く設定する時間補正手段と、 を備えていることを特徴とする燃料噴射弁用圧電素子駆
動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05038675A JP3073620B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 燃料噴射弁用圧電素子駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05038675A JP3073620B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 燃料噴射弁用圧電素子駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06252463A JPH06252463A (ja) | 1994-09-09 |
| JP3073620B2 true JP3073620B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=12531856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05038675A Expired - Fee Related JP3073620B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 燃料噴射弁用圧電素子駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3073620B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5684507A (en) * | 1994-09-07 | 1997-11-04 | Fluke Corporation | Method of displaying continuously acquired data on a fixed length display |
-
1993
- 1993-02-26 JP JP05038675A patent/JP3073620B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06252463A (ja) | 1994-09-09 |
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Legal Events
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