JPH0450447A - 圧電素子の駆動装置 - Google Patents
圧電素子の駆動装置Info
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- JPH0450447A JPH0450447A JP2157701A JP15770190A JPH0450447A JP H0450447 A JPH0450447 A JP H0450447A JP 2157701 A JP2157701 A JP 2157701A JP 15770190 A JP15770190 A JP 15770190A JP H0450447 A JPH0450447 A JP H0450447A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
- F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/06—Drive circuits; Control arrangements or methods
- H02N2/065—Large signal circuits, e.g. final stages
- H02N2/067—Large signal circuits, e.g. final stages generating drive pulses
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
- F02D2041/2003—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost voltage, i.e. generation or use of a voltage higher than the battery voltage, e.g. to speed up injector opening
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- High-Pressure Fuel Injection Pump Control (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は圧電素子の駆動装置に関する。
電源用コンデンサに充電された電荷を充電用コイルを介
して圧電素子に充電し、圧電素子に充電された電荷を放
電用コイルを介して放電するようにした圧電素子の充放
電装置が公知である。しかしながらこの場合には放電電
荷が無駄に消費されるという問題がある。
して圧電素子に充電し、圧電素子に充電された電荷を放
電用コイルを介して放電するようにした圧電素子の充放
電装置が公知である。しかしながらこの場合には放電電
荷が無駄に消費されるという問題がある。
そこで放電電荷の一部を電源用コンデンサにより回収し
て電力消費量を低減するようにした圧電素子の充放電装
置が公知である（実開昭６２−１１７２５１号公報参照
）。この充放電装置では放電時に最初に圧電素子に充電
された電荷を放電用コイルおよびスイッチング素子を介
して電源用コンデンサの高電位側に放電することにより
放電電荷を電源用コンデンサにより回収し、次いで圧電
素子の端子電圧が予め定められた設定電圧以下になった
ときに放電用コイルおよびスイッチング素子を介して接
地側に放電させるようにしている。
て電力消費量を低減するようにした圧電素子の充放電装
置が公知である（実開昭６２−１１７２５１号公報参照
）。この充放電装置では放電時に最初に圧電素子に充電
された電荷を放電用コイルおよびスイッチング素子を介
して電源用コンデンサの高電位側に放電することにより
放電電荷を電源用コンデンサにより回収し、次いで圧電
素子の端子電圧が予め定められた設定電圧以下になった
ときに放電用コイルおよびスイッチング素子を介して接
地側に放電させるようにしている。
ところで圧電素子の伸縮量は充電時の圧電素子の端子電
圧（正電圧）と放電完了後の圧電素子の最小端子負電圧 充電時の圧電素子の端子電圧は充電前の圧電素子の端子
電圧、即ち放電完了後の圧電素子の最小端子負電圧に左
右されるので圧電素子の伸縮量を予め定袷られた一定量
に制御するには放電完了後の圧電素子の最小端子負電圧
を一定負電圧に制御する必要がある。しかしながら上述
の実開昭６２−１１７２５１号公報に言己載されている
ように圧電素子の端子電圧が予め定められた設定電圧以
下になったときに接地側に放電するようにした場合には
その後圧電素子の端子電圧が低下して最小端子負電圧に
なったときに最小端子負電圧が一定せず、斯くして圧電
素子の伸長量を正確に一定量に制御できないという問題
がある。
圧（正電圧）と放電完了後の圧電素子の最小端子負電圧 充電時の圧電素子の端子電圧は充電前の圧電素子の端子
電圧、即ち放電完了後の圧電素子の最小端子負電圧に左
右されるので圧電素子の伸縮量を予め定袷られた一定量
に制御するには放電完了後の圧電素子の最小端子負電圧
を一定負電圧に制御する必要がある。しかしながら上述
の実開昭６２−１１７２５１号公報に言己載されている
ように圧電素子の端子電圧が予め定められた設定電圧以
下になったときに接地側に放電するようにした場合には
その後圧電素子の端子電圧が低下して最小端子負電圧に
なったときに最小端子負電圧が一定せず、斯くして圧電
素子の伸長量を正確に一定量に制御できないという問題
がある。
上記問題点を解決するために本発明によれば圧電素子に
充電された電荷を放電用コイルおよびスイッチング素子
を介して電源用コンデンサの高電位側に放電させた後に
放電用コイルおよびスイッチング素子を介して接地側に
放電させるようにした圧電素子の駆動装置において、接
地側への放電完了後における圧電素子のほぼ最小端子負
電圧を検出する最小端子負電圧検出手段と、接地側への
放電を制御する上述のスイッチング素子のオフからオン
ヘ切換タイミングを最小端子負電圧検出手段の検出結果
に基いて最小端子負電圧が予め定められた設定負電圧と
なるようにフィードバック制御する切換タイミング制御
手段とを具備している。
充電された電荷を放電用コイルおよびスイッチング素子
を介して電源用コンデンサの高電位側に放電させた後に
放電用コイルおよびスイッチング素子を介して接地側に
放電させるようにした圧電素子の駆動装置において、接
地側への放電完了後における圧電素子のほぼ最小端子負
電圧を検出する最小端子負電圧検出手段と、接地側への
放電を制御する上述のスイッチング素子のオフからオン
ヘ切換タイミングを最小端子負電圧検出手段の検出結果
に基いて最小端子負電圧が予め定められた設定負電圧と
なるようにフィードバック制御する切換タイミング制御
手段とを具備している。
最小端子負電圧が設定負電圧にフィードバック制御され
る。
る。
以下本発明を燃料噴射制御用ピエゾ圧電素子の駆動装置
を例にとって説明する。
を例にとって説明する。
まず初めに第３図を参照してピエゾ圧電素子を用いた燃
料噴射弁について説明する。
料噴射弁について説明する。
第３図を参照すると燃料噴射弁１はそのハウジング２内
に摺動可能に挿入されてノズル口３の開閉制御をするニ
ードル４と、ニードル４０円錐状受圧面５周りに形成さ
れたニードル加圧室６と、ハウジング２内に摺動可能に
挿入されたピストン７と、ハウジング２とピストン７間
に挿入されたピエゾ圧電素子ＰＺＴと、ピストン７をピ
エゾ圧電素子ＰＺＴに向けて付勢する皿ばね８と、ニー
ドル４とピストン７間に形成された圧力制御室９と、ニ
ードル４をノズル口３に向けて付勢する圧縮ばね１０と
を具備する。圧力制御室９はニードル４周りに形成され
た絞り通路１１を介してニードル加圧室６に連結され、
ニードル加圧室６は燃料通路１２および燃料分配管１３
を介して高圧の燃料で満たされている蓄圧室１４内に連
結される。従ってニードル加圧室６内には蓄圧室１４内
の高圧の燃料が導かれ、この高圧燃料の一部は絞り通路
１１を介して圧力制御室９内に送り込まれる。斯くして
ニードル加圧室６内および圧力制御室９内の燃料圧は蓄
圧室１４内とほぼ同じ高圧となっている。
に摺動可能に挿入されてノズル口３の開閉制御をするニ
ードル４と、ニードル４０円錐状受圧面５周りに形成さ
れたニードル加圧室６と、ハウジング２内に摺動可能に
挿入されたピストン７と、ハウジング２とピストン７間
に挿入されたピエゾ圧電素子ＰＺＴと、ピストン７をピ
エゾ圧電素子ＰＺＴに向けて付勢する皿ばね８と、ニー
ドル４とピストン７間に形成された圧力制御室９と、ニ
ードル４をノズル口３に向けて付勢する圧縮ばね１０と
を具備する。圧力制御室９はニードル４周りに形成され
た絞り通路１１を介してニードル加圧室６に連結され、
ニードル加圧室６は燃料通路１２および燃料分配管１３
を介して高圧の燃料で満たされている蓄圧室１４内に連
結される。従ってニードル加圧室６内には蓄圧室１４内
の高圧の燃料が導かれ、この高圧燃料の一部は絞り通路
１１を介して圧力制御室９内に送り込まれる。斯くして
ニードル加圧室６内および圧力制御室９内の燃料圧は蓄
圧室１４内とほぼ同じ高圧となっている。
ピエゾ圧電素子ＰＺＴに充電された電荷が放電されてピ
エゾ圧電素子ＰＺＴが収縮するとピストン７が上昇する
ために圧力制御室９内の燃料圧が急激に低下する。その
結果、ニードル４が上昇し、ノズル口３からの燃料噴射
が開始される。燃料噴射が行われている間、ニードル加
圧室６内の燃料が絞り通路１１を介して圧力制御室９に
送り込まれるために圧力制御室９内の燃料圧は次第に上
昇する。次いでピエゾ圧電素子ＰＺＴに電荷が充電され
てピエゾ圧電素子ＰＺＴが伸長するとピストン７が下降
するために圧力制御室９内の燃料圧が急激に上昇する。
エゾ圧電素子ＰＺＴが収縮するとピストン７が上昇する
ために圧力制御室９内の燃料圧が急激に低下する。その
結果、ニードル４が上昇し、ノズル口３からの燃料噴射
が開始される。燃料噴射が行われている間、ニードル加
圧室６内の燃料が絞り通路１１を介して圧力制御室９に
送り込まれるために圧力制御室９内の燃料圧は次第に上
昇する。次いでピエゾ圧電素子ＰＺＴに電荷が充電され
てピエゾ圧電素子ＰＺＴが伸長するとピストン７が下降
するために圧力制御室９内の燃料圧が急激に上昇する。
その結果、ニードル４が下降してノズル口３を閉鎖し、
斯くして燃料噴射が停止せしめられる。燃料噴射が停止
されている間、圧力制御室９内の燃料が絞り通路１１を
介してニードル加圧室６内に流出するた約に圧力制御室
９内の燃料圧は徐々に低下し、元の高圧に戻る。
斯くして燃料噴射が停止せしめられる。燃料噴射が停止
されている間、圧力制御室９内の燃料が絞り通路１１を
介してニードル加圧室６内に流出するた約に圧力制御室
９内の燃料圧は徐々に低下し、元の高圧に戻る。
次に第１図を参照して第３図に示すピエゾ圧電素子ＰＺ
Ｔの駆動装置について説明する。
Ｔの駆動装置について説明する。
第１図には制御装置２０によって制御されるピエゾ圧電
素子ＰＺＴの駆動装置３０が示されている。
素子ＰＺＴの駆動装置３０が示されている。
第１図を参照すると高電圧発生装置Ｅの高電位側がダイ
オードＤを介して電源用コンデンサＣの高電位側に接続
されており、従って電源用コンデンサＣはダイオードＤ
を介して高電圧発生装置Ｅにより充電される。電源用コ
ンデンサＣの高電位側はスイッチング素子を構成する第
１のサイリスクＳ１および充電用コイルＬ１を介してピ
エゾ圧電素子ＰＺＴの端子に接続され、充電用コイルＬ
１とピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子との接続点は放電用コ
イルＬ２およびスイッチング素子を構成する第２のサイ
リスタＳ２を介して接地側に接続される。また、放電用
コイルＬ２と第２サイリスクＳ２の接続点はスイッチン
グ素子を構成する第３のサイリスタＳ３を介してダイオ
ードＤと電源用コンデンサＣの接続点に接続される。Ｍ
源用コンデンサＣの静電容量はピエゾ圧電素子ＰＺＴの
静電容量に比べてかなり大きい。第１図に示す実施例で
は高電圧発生装置Ｅが３２０（Ｖ）程度の出力電圧を発
生しており、従って電源用コンデンサＣの高電位側の電
圧も３２［）（Ｖ）程度となっている。
オードＤを介して電源用コンデンサＣの高電位側に接続
されており、従って電源用コンデンサＣはダイオードＤ
を介して高電圧発生装置Ｅにより充電される。電源用コ
ンデンサＣの高電位側はスイッチング素子を構成する第
１のサイリスクＳ１および充電用コイルＬ１を介してピ
エゾ圧電素子ＰＺＴの端子に接続され、充電用コイルＬ
１とピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子との接続点は放電用コ
イルＬ２およびスイッチング素子を構成する第２のサイ
リスタＳ２を介して接地側に接続される。また、放電用
コイルＬ２と第２サイリスクＳ２の接続点はスイッチン
グ素子を構成する第３のサイリスタＳ３を介してダイオ
ードＤと電源用コンデンサＣの接続点に接続される。Ｍ
源用コンデンサＣの静電容量はピエゾ圧電素子ＰＺＴの
静電容量に比べてかなり大きい。第１図に示す実施例で
は高電圧発生装置Ｅが３２０（Ｖ）程度の出力電圧を発
生しており、従って電源用コンデンサＣの高電位側の電
圧も３２［）（Ｖ）程度となっている。
また、第１図に示されるようにピエゾ圧電素子ＰＺＴに
は一対の直列抵抗Ｒ１，Ｒ２が並列接続されており、こ
れら抵抗ＲＩ、Ｒ２の接続点は第２サイリスクＳ２の制
御回路４０に接続される。この制御回路４０は最小ピー
クホールド回路４１と、単安定マルチバイブレータ４２
と、第１のコンパレータ４３と、積分器４４と、第２の
コンパレータ４５と、単安定マルチバイブレータ４６と
により構成され、第２サイリスクＳ２は単安定マルチバ
イブレータ４６の出力信号によって制御される。抵抗Ｒ
１，Ｒ２の接続点は最小ピークホールド回路４１の入力
端子に接続され、最小ピークホールド回路４１の出力端
子は第１コンパレータ４３の非反転入力端子に接続され
る。第１コンパレータ４３の反転入力端子は基準電源４
７に接続される。第１コンパレータ４３の出力端子は積
分器４４を介して第２コンパレータ４５の非反転入力端
子に接続され、第２コンパレータ４５の反転入力端子は
抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点に接続される。第２コンパレー
タ４５の出力端子は単安定マルチバイブレーク４６に接
続され、−刃車安定マルチバイブレーク４２の出力端子
は最小ピークホールド回路４１に接続される。
は一対の直列抵抗Ｒ１，Ｒ２が並列接続されており、こ
れら抵抗ＲＩ、Ｒ２の接続点は第２サイリスクＳ２の制
御回路４０に接続される。この制御回路４０は最小ピー
クホールド回路４１と、単安定マルチバイブレータ４２
と、第１のコンパレータ４３と、積分器４４と、第２の
コンパレータ４５と、単安定マルチバイブレータ４６と
により構成され、第２サイリスクＳ２は単安定マルチバ
イブレータ４６の出力信号によって制御される。抵抗Ｒ
１，Ｒ２の接続点は最小ピークホールド回路４１の入力
端子に接続され、最小ピークホールド回路４１の出力端
子は第１コンパレータ４３の非反転入力端子に接続され
る。第１コンパレータ４３の反転入力端子は基準電源４
７に接続される。第１コンパレータ４３の出力端子は積
分器４４を介して第２コンパレータ４５の非反転入力端
子に接続され、第２コンパレータ４５の反転入力端子は
抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点に接続される。第２コンパレー
タ４５の出力端子は単安定マルチバイブレーク４６に接
続され、−刃車安定マルチバイブレーク４２の出力端子
は最小ピークホールド回路４１に接続される。
一方、制御装置２０は噴射開始パルスと噴射完了パルス
を出力する。第１サイリスクＳ１はこの噴射完了パルス
によって作動せしめられ、第３サイリスクＳ３および、
単安定マルチバイブレーク４２はこの噴射開始パルスに
よって作動せしめられる。
を出力する。第１サイリスクＳ１はこの噴射完了パルス
によって作動せしめられ、第３サイリスクＳ３および、
単安定マルチバイブレーク４２はこの噴射開始パルスに
よって作動せしめられる。
次に第２図を参照しつつピエゾ圧電素子ＰＺＴが充電さ
れている状態からピエゾ圧電素子ＰＺＴの作動が開始さ
れた場合について説明する。
れている状態からピエゾ圧電素子ＰＺＴの作動が開始さ
れた場合について説明する。
第２図に示されるように制御装置２０が噴射開始パルス
を出力すると第３サイリスタＳ３がオンになると共に単
安定マルチバイブレーク４２の出力電圧が高レベルとな
る。第３サイリスタＳ３がオンになるとピエゾ圧電素子
ＰＺＴに充電された電荷が放電用コイルＬ２および第３
サイリスクＳ３を介して電源用コンデンサＣの高電位側
に放電され、斯くして放電電荷が電源用コンデンサＣに
よって回収される。第３サイリスタＳ３がオンになると
ピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖが低下し、同時に抵
抗Ｒ，，Ｒ２の接続点の電圧Ｖｒ も低下する。次いで
抵抗Ｒ，，Ｒ２の接続点の電圧Ｖｒが積分器４４の出力
電圧Ｖ１よりも低くなると第２コンパレータ４５の出力
電圧Ｖ２が高レベルＨとなる。
を出力すると第３サイリスタＳ３がオンになると共に単
安定マルチバイブレーク４２の出力電圧が高レベルとな
る。第３サイリスタＳ３がオンになるとピエゾ圧電素子
ＰＺＴに充電された電荷が放電用コイルＬ２および第３
サイリスクＳ３を介して電源用コンデンサＣの高電位側
に放電され、斯くして放電電荷が電源用コンデンサＣに
よって回収される。第３サイリスタＳ３がオンになると
ピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖが低下し、同時に抵
抗Ｒ，，Ｒ２の接続点の電圧Ｖｒ も低下する。次いで
抵抗Ｒ，，Ｒ２の接続点の電圧Ｖｒが積分器４４の出力
電圧Ｖ１よりも低くなると第２コンパレータ４５の出力
電圧Ｖ２が高レベルＨとなる。
第２コンパレータ４５の出力電圧ｖ２が高レベルＨにな
ると単安定マルチバイブレータ４６の出力電圧は高レベ
ルとなり、これがトリガとなって第２サイリスタＳ２が
オンにされる。第２サイリスクＳ２がオンになると第３
サイリスクＳ３には逆方向電圧が作用するために第３サ
イリスタＳ３はオフとなり、−このときピエゾ圧電素子
ＰＺＴに充電された電荷は放電コイルＬ２および第２サ
イリスクＳ２を介して接地側に放電される。その結果、
ピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖは更に低下する。こ
のときピエゾ圧電素子ＰＺＴと放電用コイルＬ２は共振
回路を構成するのでピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖ
は負電圧まで低下する。なお、二のときの負電圧の大き
さは接地側への放電開始時におけるピエゾ圧電素子ＰＺ
Ｔの端子電圧Ｖのほぼ１７３程度となり、従ってこの負
電圧は接地側への放電開始時におけるピエゾ圧電素子Ｐ
ＺＴの端子電圧Ｖが高くなるほど大きくなる。従って第
２サイリスタＳ２のオフからオンヘの切換タイミングを
早くするとこの負電圧が大きくなり、第２サイリスタＳ
２のオフからオンヘの切換タイミングを遅くするとこの
負電圧が小さくなることがわかる。
ると単安定マルチバイブレータ４６の出力電圧は高レベ
ルとなり、これがトリガとなって第２サイリスタＳ２が
オンにされる。第２サイリスクＳ２がオンになると第３
サイリスクＳ３には逆方向電圧が作用するために第３サ
イリスタＳ３はオフとなり、−このときピエゾ圧電素子
ＰＺＴに充電された電荷は放電コイルＬ２および第２サ
イリスクＳ２を介して接地側に放電される。その結果、
ピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖは更に低下する。こ
のときピエゾ圧電素子ＰＺＴと放電用コイルＬ２は共振
回路を構成するのでピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖ
は負電圧まで低下する。なお、二のときの負電圧の大き
さは接地側への放電開始時におけるピエゾ圧電素子ＰＺ
Ｔの端子電圧Ｖのほぼ１７３程度となり、従ってこの負
電圧は接地側への放電開始時におけるピエゾ圧電素子Ｐ
ＺＴの端子電圧Ｖが高くなるほど大きくなる。従って第
２サイリスタＳ２のオフからオンヘの切換タイミングを
早くするとこの負電圧が大きくなり、第２サイリスタＳ
２のオフからオンヘの切換タイミングを遅くするとこの
負電圧が小さくなることがわかる。
次いでピエゾ圧電素子ＰＺＴの放電作用が完了して暫ら
くすると単安定マルチブレーク４２の出力電圧が低レベ
ルＬとなる。言い換えると単安定マルチバイブレーク４
２はピエゾ圧電素子ＰＺＴの放電完了後暫らくしてから
出力電圧が低レベルＬとなるように予め設定されている
。単安定マルチバイブレーク４２の出力電圧が低レベル
Ｌになるとこれがトリガとなって最小ピークホールド回
路４１がリセットされ、その後のピエゾ圧電素子ＰＺＴ
のほぼ最小端子負電圧、実際には抵抗Ｒ＋ 、Ｒ２の接
続点の電圧Ｖｒのほぼ最小値が最小ピークホールド回路
４１によってホールドされる。その後、最小ピークホー
ルド回路４１はこのホールドされたピエゾ圧電素子ＰＺ
Ｔの最小端子負電圧Ｖｐを出力する。最小ピークホール
ド回路４１の出力電圧Ｖｐが基準電源４７の基準電圧Ｖ
Ｏよりも高いときは第１コンパレータ４３の出力電圧は
高レベルとなり、最小ピークホールド回路４３の出力電
圧Ｖｐが基準電圧Ｖｏよりも低いときは第１コンパレー
タ４３の出力電圧は低レベルとなる。第１コンパレータ
４３の出力電圧は積分器４４により積分されて第２コン
パレータ４５の非反転入力端子に印加される。ピエゾ圧
電素子ＰＺＴの最小端子電圧Ｖ、実際には抵抗Ｒ，，Ｒ
２の接続点の電圧Ｖｒが基準電圧ＶＯよりも低いときは
第１コンパレータ４３の出力電圧が低レベルとなるため
に積分器４４の出力電圧が徐々に低下する。積分器４４
の出力電圧が低下すると次の放電時に第２サイリスタＳ
２がオフからオンヘ切換えられる切換えタイミングが遅
くなるためにピエゾ圧電素子ＰＺＴの最小端子電圧Ｖが
上昇する。これに対してピエゾ圧電素子ＰＺＴの最小端
子電圧Ｖ、実際には抵抗Ｒ，，Ｒ２の接続点の電圧Ｖｒ
が基準電圧Ｖｏよりも高いときは第１コンパレータ４３
の出力電圧が高レベルとなるために積分器４４の出力電
圧が徐々に上昇する。積分器４４の出力電圧が上昇する
と次の放電時に第２サイリスクＳ２がオフからオンヘ切
換えられる切換タイミングが早くなるためにピエゾ圧電
素子ＰＺＴの最小端子電圧Ｖが低下する。このようにし
てピエゾ圧電素子ＰＺＴの最小端子負電圧Ｖが基準電圧
Ｖｏにより定まる設定電圧に正確に一致せしめられる。
くすると単安定マルチブレーク４２の出力電圧が低レベ
ルＬとなる。言い換えると単安定マルチバイブレーク４
２はピエゾ圧電素子ＰＺＴの放電完了後暫らくしてから
出力電圧が低レベルＬとなるように予め設定されている
。単安定マルチバイブレーク４２の出力電圧が低レベル
Ｌになるとこれがトリガとなって最小ピークホールド回
路４１がリセットされ、その後のピエゾ圧電素子ＰＺＴ
のほぼ最小端子負電圧、実際には抵抗Ｒ＋ 、Ｒ２の接
続点の電圧Ｖｒのほぼ最小値が最小ピークホールド回路
４１によってホールドされる。その後、最小ピークホー
ルド回路４１はこのホールドされたピエゾ圧電素子ＰＺ
Ｔの最小端子負電圧Ｖｐを出力する。最小ピークホール
ド回路４１の出力電圧Ｖｐが基準電源４７の基準電圧Ｖ
Ｏよりも高いときは第１コンパレータ４３の出力電圧は
高レベルとなり、最小ピークホールド回路４３の出力電
圧Ｖｐが基準電圧Ｖｏよりも低いときは第１コンパレー
タ４３の出力電圧は低レベルとなる。第１コンパレータ
４３の出力電圧は積分器４４により積分されて第２コン
パレータ４５の非反転入力端子に印加される。ピエゾ圧
電素子ＰＺＴの最小端子電圧Ｖ、実際には抵抗Ｒ，，Ｒ
２の接続点の電圧Ｖｒが基準電圧ＶＯよりも低いときは
第１コンパレータ４３の出力電圧が低レベルとなるため
に積分器４４の出力電圧が徐々に低下する。積分器４４
の出力電圧が低下すると次の放電時に第２サイリスタＳ
２がオフからオンヘ切換えられる切換えタイミングが遅
くなるためにピエゾ圧電素子ＰＺＴの最小端子電圧Ｖが
上昇する。これに対してピエゾ圧電素子ＰＺＴの最小端
子電圧Ｖ、実際には抵抗Ｒ，，Ｒ２の接続点の電圧Ｖｒ
が基準電圧Ｖｏよりも高いときは第１コンパレータ４３
の出力電圧が高レベルとなるために積分器４４の出力電
圧が徐々に上昇する。積分器４４の出力電圧が上昇する
と次の放電時に第２サイリスクＳ２がオフからオンヘ切
換えられる切換タイミングが早くなるためにピエゾ圧電
素子ＰＺＴの最小端子電圧Ｖが低下する。このようにし
てピエゾ圧電素子ＰＺＴの最小端子負電圧Ｖが基準電圧
Ｖｏにより定まる設定電圧に正確に一致せしめられる。
一方、噴射開始パルスが出されてから噴射時間Ｔを経過
すると噴射完了パルスが出される。噴射完了パルスが出
されると第１サイリスタＳ１がオンにされ、このとき電
源用コンデンサＣに充電された電荷が第１サイリスクＳ
１および充電用コイルＬ１を介してピエゾ圧電素子ＰＺ
Ｔに充電される。
すると噴射完了パルスが出される。噴射完了パルスが出
されると第１サイリスタＳ１がオンにされ、このとき電
源用コンデンサＣに充電された電荷が第１サイリスクＳ
１および充電用コイルＬ１を介してピエゾ圧電素子ＰＺ
Ｔに充電される。
第４図は第１図に示す駆動装置を複数個の、例えば４つ
のピエゾ圧電素子ＰＺＴａ 、 ＰＺＴｂ 、 ＰＺＴ
ｃ 。
のピエゾ圧電素子ＰＺＴａ 、 ＰＺＴｂ 、 ＰＺＴ
ｃ 。
ＰＺＴｄを順次制御する駆動装置に適用した場合を示し
ている。
ている。
第４図を参照すると各ピエゾ圧電素子Ｐ２ＴａＰＺＴｂ
、 ＰＺＴｃ 、 ＰＺＴｄに対して夫々第１図の第
１サイリスクＳ１に対応する第１サイリスタＳｌａ
、 Ｓｌｂ 。
、 ＰＺＴｃ 、 ＰＺＴｄに対して夫々第１図の第
１サイリスクＳ１に対応する第１サイリスタＳｌａ
、 Ｓｌｂ 。
Ｓｌｃ 、 Ｓｌｄ 、第１図の第３サイリスクＳ３に
対応する第３サイリスタＳ３ａ 、 Ｓ３ｂ 、 Ｓ３
ｃ 、 Ｓ３ｄ 、第１図の抵抗Ｒ１，Ｒ２に対応する
抵抗Ｒ１，Ｒ２、および第１図の第２サイリスクＳ２の
駆動回路４゜に対応した駆動回路４０ａ ・４０ｂ 、
４０ｃ 、４０ｄが設けられている。一方、高電圧発生
装置Ｅ１ダイオードＤ１電源用コンデンサＣ１充電用コ
イルＬ１、放電用コイールＬ２、および第１図の第２サ
イリスクＳ２に対応する第２サイリスクＳ２については
全ピエゾ圧電素子ＰＺＴａ 、 ＰＺＴｂ 、ＰＺＴｃ
、 ＰＺＴｄに対して共通であり、第２サイリスタＳ
２はいづれの駆動回路４０ ａ 、 ４０ ｂ・４０Ｃ
・４０ｄの出力信号によっても制御される。また、第４
図では第１図とは異なって放電用コイルＬ２と第２サイ
リスタｓ２の接続点と、充電用コイルＬ１と電源用コン
デンサＣの接続点との間にダイオードＤａが挿入されて
いる。
対応する第３サイリスタＳ３ａ 、 Ｓ３ｂ 、 Ｓ３
ｃ 、 Ｓ３ｄ 、第１図の抵抗Ｒ１，Ｒ２に対応する
抵抗Ｒ１，Ｒ２、および第１図の第２サイリスクＳ２の
駆動回路４゜に対応した駆動回路４０ａ ・４０ｂ 、
４０ｃ 、４０ｄが設けられている。一方、高電圧発生
装置Ｅ１ダイオードＤ１電源用コンデンサＣ１充電用コ
イルＬ１、放電用コイールＬ２、および第１図の第２サ
イリスクＳ２に対応する第２サイリスクＳ２については
全ピエゾ圧電素子ＰＺＴａ 、 ＰＺＴｂ 、ＰＺＴｃ
、 ＰＺＴｄに対して共通であり、第２サイリスタＳ
２はいづれの駆動回路４０ ａ 、 ４０ ｂ・４０Ｃ
・４０ｄの出力信号によっても制御される。また、第４
図では第１図とは異なって放電用コイルＬ２と第２サイ
リスタｓ２の接続点と、充電用コイルＬ１と電源用コン
デンサＣの接続点との間にダイオードＤａが挿入されて
いる。
この実施例では制御装置２０ａから各ピエゾ圧電素子Ｐ
ＺＴａ 、 ＰＺＴｂ 、 Ｐ２Ｔｃ 、 ＰＺＴ＋ｊ
ｌ：対して夫々噴射開始パルスおよび噴射完了パルスが
発生せしめられる。各第１サイリスタＳｌａ 、 Ｓｌ
ｂ 、 Ｓｌｃ 、 Ｓｌｄは噴射完了パルスによって
オンにされ、各第３サイリスタＳ３ａ 、 Ｓ３ｂ 、
Ｓ３ｃ 、 Ｓ３ｄは噴射開始パルスによってオンに
される。また、各駆動回路４０ａ。
ＺＴａ 、 ＰＺＴｂ 、 Ｐ２Ｔｃ 、 ＰＺＴ＋ｊ
ｌ：対して夫々噴射開始パルスおよび噴射完了パルスが
発生せしめられる。各第１サイリスタＳｌａ 、 Ｓｌ
ｂ 、 Ｓｌｃ 、 Ｓｌｄは噴射完了パルスによって
オンにされ、各第３サイリスタＳ３ａ 、 Ｓ３ｂ 、
Ｓ３ｃ 、 Ｓ３ｄは噴射開始パルスによってオンに
される。また、各駆動回路４０ａ。
４０ｂ 、４０ｃ 、 ４０ｄの単安定マルチバイブレ
ーク４２（第１図）は対応する噴射開始パルスによって
作動せしめられ、第２サイリスタＳ２は各ピエゾ圧電素
子ＰＺＴａ 、 ＰＺＴｂ 、 ＰＺＴｃ 、 ＰＺＴ
ｄの最小端子負電圧が設定電圧となるように駆動回路４
０ａ、４０ｂ４０ｃ、４０ｄの出力信号によってフィー
ドバック制御される。
ーク４２（第１図）は対応する噴射開始パルスによって
作動せしめられ、第２サイリスタＳ２は各ピエゾ圧電素
子ＰＺＴａ 、 ＰＺＴｂ 、 ＰＺＴｃ 、 ＰＺＴ
ｄの最小端子負電圧が設定電圧となるように駆動回路４
０ａ、４０ｂ４０ｃ、４０ｄの出力信号によってフィー
ドバック制御される。
各ピエゾ圧電素子ＰＺＴａ 、 ＰＺＴｂ 、 ＰＺＴ
ｃ 、 ＰＺＴｄへの充電作用は対応する第１サイリス
タＳｌａ 、 ５ｌｂＳｌｃ 、Ｓｌｄをオンにするこ
とによって行われる。
ｃ 、 ＰＺＴｄへの充電作用は対応する第１サイリス
タＳｌａ 、 ５ｌｂＳｌｃ 、Ｓｌｄをオンにするこ
とによって行われる。
一方、各ピエゾ圧電素子ＰＺＴａ 、 ＰＺＴｂ 、
ＰＩＴｃ −ＰｚＴｄからの放電時にはまず始めに対応
する第３サイリスタＳ３ａ 、 Ｓ３ｂ 、 Ｓ３
ｃ 、 Ｓ３ｄがオンにされ、このとき対応するピエゾ
圧電素子に充電された電荷が対応する第３サイリスタＳ
３ａ 、 Ｓ３ｂ 、 Ｓ３ｃ 、 Ｓ３ｄ、共通の放
電用コイルＬ２およびダイオードＤｅを介して電源用コ
ンデンサＣの高電位側に放電される。次いで第２サイリ
スタＳ２がオンになるとピエゾ圧電素子に充電された電
荷は対応する第３サイリスタＳ３ａ 、 Ｓ３ｂ 、
Ｓ３ｃ 、 Ｓ３ｄ 、共通の放電用コイルＬ２および
共通の第２サイリスクＳ２を介して接地側に放電される
。このように充電用コンデンサＣ１充電用コイルＬ１お
よび放電用コイルし２等を共通にすることによって部品
個数を低減することができることはもとより、各ピエゾ
圧電素子間の充放電作用のばらつきをなくすことができ
る。
ＰＩＴｃ −ＰｚＴｄからの放電時にはまず始めに対応
する第３サイリスタＳ３ａ 、 Ｓ３ｂ 、 Ｓ３
ｃ 、 Ｓ３ｄがオンにされ、このとき対応するピエゾ
圧電素子に充電された電荷が対応する第３サイリスタＳ
３ａ 、 Ｓ３ｂ 、 Ｓ３ｃ 、 Ｓ３ｄ、共通の放
電用コイルＬ２およびダイオードＤｅを介して電源用コ
ンデンサＣの高電位側に放電される。次いで第２サイリ
スタＳ２がオンになるとピエゾ圧電素子に充電された電
荷は対応する第３サイリスタＳ３ａ 、 Ｓ３ｂ 、
Ｓ３ｃ 、 Ｓ３ｄ 、共通の放電用コイルＬ２および
共通の第２サイリスクＳ２を介して接地側に放電される
。このように充電用コンデンサＣ１充電用コイルＬ１お
よび放電用コイルし２等を共通にすることによって部品
個数を低減することができることはもとより、各ピエゾ
圧電素子間の充放電作用のばらつきをなくすことができ
る。
圧電素子の伸縮量を予め定められた設定量に正確に一致
せしめることができる。
せしめることができる。
第１図は圧電素子駆動回路図、第２図はタイムチャート
、第３図は燃料噴射弁の側面断面図、第４図は別の実施
例を示す圧電素子駆動回路図である。 Ｅ・・・高電圧発生装置、Ｃ・・・電源用コンデンサ、
ＳＬ、Ｓ２．Ｓ３・・・サイリスク、 Ｌｌ・・・充電用コイノベＬ２・・・放電用コイノベＰ
ＺＴ・・・圧電素子、 Ｒ＋ 、Ｒ２・・・抵抗、４０
・・・駆動回路。
、第３図は燃料噴射弁の側面断面図、第４図は別の実施
例を示す圧電素子駆動回路図である。 Ｅ・・・高電圧発生装置、Ｃ・・・電源用コンデンサ、
ＳＬ、Ｓ２．Ｓ３・・・サイリスク、 Ｌｌ・・・充電用コイノベＬ２・・・放電用コイノベＰ
ＺＴ・・・圧電素子、 Ｒ＋ 、Ｒ２・・・抵抗、４０
・・・駆動回路。
Claims (1)
- 圧電素子に充電された電荷を放電用コイルおよびスイ
ッチング素子を介して電源用コンデンサの高電位側に放
電させた後に放電用コイルおよびスイッチング素子を介
して接地側に放電させるようにした圧電素子の駆動装置
において、接地側への放電完了後における圧電素子のほ
ぼ最小端子負電圧を検出する最小端子負電圧検出手段と
、接地側への放電を制御する上記スイッチング素子のオ
フからオンヘ切換タイミングを該最小端子負電圧検出手
段の検出結果に基いて該最小端子負電圧が予め定められ
た設定負電圧となるようにフィードバック制御する切換
タイミング制御手段とを具備した圧電素子の駆動装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2157701A JP2707804B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 圧電素子の駆動装置 |
| US07/716,712 US5204576A (en) | 1990-06-18 | 1991-06-17 | Device for driving a piezoelectric element |
| DE69101672T DE69101672T2 (de) | 1990-06-18 | 1991-06-17 | Steuervorrichtung für ein piezoelektrisches Element. |
| EP91109899A EP0464443B1 (en) | 1990-06-18 | 1991-06-17 | Device for driving a piezoelectric element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2157701A JP2707804B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 圧電素子の駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0450447A true JPH0450447A (ja) | 1992-02-19 |
| JP2707804B2 JP2707804B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=15655491
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2157701A Expired - Fee Related JP2707804B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 圧電素子の駆動装置 |
Country Status (4)
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|---|---|
| US (1) | US5204576A (ja) |
| EP (1) | EP0464443B1 (ja) |
| JP (1) | JP2707804B2 (ja) |
| DE (1) | DE69101672T2 (ja) |
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| JP2010265898A (ja) * | 2009-05-13 | 2010-11-25 | Robert Bosch Gmbh | 内方へ向かって開くインジェクタを備えたコンパクトな噴射装置 |
| CN103835823A (zh) * | 2012-11-26 | 2014-06-04 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于触发压电执行器的方法和设备 |
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1990
- 1990-06-18 JP JP2157701A patent/JP2707804B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1991
- 1991-06-17 EP EP91109899A patent/EP0464443B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-06-17 DE DE69101672T patent/DE69101672T2/de not_active Expired - Fee Related
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| DE69101672D1 (de) | 1994-05-19 |
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