JPH0454253A - 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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- JPH0454253A JPH0454253A JP2161361A JP16136190A JPH0454253A JP H0454253 A JPH0454253 A JP H0454253A JP 2161361 A JP2161361 A JP 2161361A JP 16136190 A JP16136190 A JP 16136190A JP H0454253 A JPH0454253 A JP H0454253A
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (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６２−１１７２５０号公報参照
）。この充放電装置では一個の電源用コンデンサを具備
し、圧電素子の充電時にはこの電源用コンデンサに充電
された電荷により充電用コイルを介して圧電素子を充電
し、圧電素子の放電時にはまず初めに圧電素子に充電さ
れた電荷を放電用コイル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流を電源用コンデン
サにより回収し、次いで圧電素子に充電された電荷を接
地側に放電するようにしている。即ち、圧電素子の伸縮
量は充電時の圧電素子の端子電圧と放電完了後の圧電素
子の端子電圧との電圧差によって定まり、圧電素子の十
分な伸縮量を確保するにはこの電圧差を大きくしなけれ
ばならない。
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６２−１１７２５０号公報参照
）。この充放電装置では一個の電源用コンデンサを具備
し、圧電素子の充電時にはこの電源用コンデンサに充電
された電荷により充電用コイルを介して圧電素子を充電
し、圧電素子の放電時にはまず初めに圧電素子に充電さ
れた電荷を放電用コイル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流を電源用コンデン
サにより回収し、次いで圧電素子に充電された電荷を接
地側に放電するようにしている。即ち、圧電素子の伸縮
量は充電時の圧電素子の端子電圧と放電完了後の圧電素
子の端子電圧との電圧差によって定まり、圧電素子の十
分な伸縮量を確保するにはこの電圧差を大きくしなけれ
ばならない。
きころが圧電素子の放電時に上述の如く圧電素子に充電
された電荷を電源用コンデンサの高電位側に放電しても
圧電素子の端子電圧はさほど低下せず、斯くして圧電素
子の端子電圧を更に低下させるために電源用コンデンサ
の高電位側に放電した後に接地側に放電させるようにし
ている。
された電荷を電源用コンデンサの高電位側に放電しても
圧電素子の端子電圧はさほど低下せず、斯くして圧電素
子の端子電圧を更に低下させるために電源用コンデンサ
の高電位側に放電した後に接地側に放電させるようにし
ている。
しかしながらこのように圧電素子に充電された電荷を接
地側に放電せしめると電力が無駄に消費され、電力消費
量が増大するという問題がある。
地側に放電せしめると電力が無駄に消費され、電力消費
量が増大するという問題がある。
上記問題点を解決するために本発明によれば電源により
充電される第１のコンデンサの高電位側に電源により充
電される第２のコンデンサの低電位側を接続し、第２の
コンデンサの高電位側をスイッチング素子を介して圧電
素子の端子に接続してこのスイッチング素子をオンにす
ることによって第１のコンデンサおよび第２のコンデン
サに充電された電荷を圧電素子に充電し、圧電素子の端
子をスイッチング素子を介して第１のコンデンサの高を
位側に接続してこのスイッチング素子をオンにすること
によって圧電素子に充電された電荷を第１のコンデンサ
に充電するようにしている。
充電される第１のコンデンサの高電位側に電源により充
電される第２のコンデンサの低電位側を接続し、第２の
コンデンサの高電位側をスイッチング素子を介して圧電
素子の端子に接続してこのスイッチング素子をオンにす
ることによって第１のコンデンサおよび第２のコンデン
サに充電された電荷を圧電素子に充電し、圧電素子の端
子をスイッチング素子を介して第１のコンデンサの高を
位側に接続してこのスイッチング素子をオンにすること
によって圧電素子に充電された電荷を第１のコンデンサ
に充電するようにしている。
圧電素子の放電電荷の全てが第１のコンデンサにより回
収される。また、第１のコンデンサの高電位側の電圧は
第２のコンデンサの高電位側の電圧よりも低いので放電
完了後圧電素子の端子電圧が十分に低下する。
収される。また、第１のコンデンサの高電位側の電圧は
第２のコンデンサの高電位側の電圧よりも低いので放電
完了後圧電素子の端子電圧が十分に低下する。
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５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５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４の円錐状受圧面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１
３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４の円錐状受圧面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１
３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内に流出するために圧力制御室
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内に流出するために圧力制御室
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５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図を参照するとこの駆動装置はＤＣ−ＤＣコンバー
タからなる高電圧発生部Ａと、ピエゾ圧電素子ＰＺＴの
駆動部Ｂからなる。高電圧発生部Ａは第１のコンデンサ
ＣＬと、この第１のコンデンサＣ４の高電位側に直列接
続された第２のコンデンサＣｕとを具備する。更に高電
圧発生部Ａは第１コンデンサＣＬの端子間電圧Ｖ、を例
えば１００（Ｖ）に維持するための電源部２０ａと、第
２コンデンサＣｕの端子間電圧Ｖｕを例えば３００（Ｖ
）に維持するための電源部２０ｂとを具備する。
タからなる高電圧発生部Ａと、ピエゾ圧電素子ＰＺＴの
駆動部Ｂからなる。高電圧発生部Ａは第１のコンデンサ
ＣＬと、この第１のコンデンサＣ４の高電位側に直列接
続された第２のコンデンサＣｕとを具備する。更に高電
圧発生部Ａは第１コンデンサＣＬの端子間電圧Ｖ、を例
えば１００（Ｖ）に維持するための電源部２０ａと、第
２コンデンサＣｕの端子間電圧Ｖｕを例えば３００（Ｖ
）に維持するための電源部２０ｂとを具備する。
電源部２０ａは１次巻線２２ａと２次巻線２３ａからな
る変圧器２１ａを具備する。１次巻線２２ａの一端は例
えば１２（Ｖ）の電源Ｅの高電−位側に接続され、１次
巻線２２ａの他端はトランジスタからなるスイッチング
素子Ｔａを介して接地される。一方、２次巻線２３Ｈの
一端はダイオードＤａを介して第１コンデンサＣＬの高
電位側に接続され、２次巻線２３ａの他端は第１コンデ
ンサＣ５の低電位側、即ち接地側に接続される。第１コ
ンデンサＣＬＯ高電位側は直列抵抗Ｒ＋ 、Ｒ２を介
して接地され、これら抵抗Ｒ＋ 、Ｒｚの接続点が差
動増巾器２４ａの反転入力端子に接続される。差動増巾
器２４ａの非反転入力端子は基準電源２５ａに接続され
る。差動増巾器２４ａは抵抗Ｒ＋ 、Ｒ２の接続点と
基準電源２５ａの基準電圧との電圧差△Ｖに比例した出
力電圧を出力し、この出力電圧がパルス巾変調器ＰＷＭ
に入力される。更にパルス巾変調器ＰＷＭには発振器２
６ａの出力信号が入力される。トランジスタからなるス
イッチング素子２７ａはパルス巾変調器ＰＷＭの出力信
号によってオン・オフ制御され、スイッチング素子Ｔａ
はスイッチング素子２７ａのオン・オフ動作に応じて変
圧器２８ａを介してオン・オフ制御される。
る変圧器２１ａを具備する。１次巻線２２ａの一端は例
えば１２（Ｖ）の電源Ｅの高電−位側に接続され、１次
巻線２２ａの他端はトランジスタからなるスイッチング
素子Ｔａを介して接地される。一方、２次巻線２３Ｈの
一端はダイオードＤａを介して第１コンデンサＣＬの高
電位側に接続され、２次巻線２３ａの他端は第１コンデ
ンサＣ５の低電位側、即ち接地側に接続される。第１コ
ンデンサＣＬＯ高電位側は直列抵抗Ｒ＋ 、Ｒ２を介
して接地され、これら抵抗Ｒ＋ 、Ｒｚの接続点が差
動増巾器２４ａの反転入力端子に接続される。差動増巾
器２４ａの非反転入力端子は基準電源２５ａに接続され
る。差動増巾器２４ａは抵抗Ｒ＋ 、Ｒ２の接続点と
基準電源２５ａの基準電圧との電圧差△Ｖに比例した出
力電圧を出力し、この出力電圧がパルス巾変調器ＰＷＭ
に入力される。更にパルス巾変調器ＰＷＭには発振器２
６ａの出力信号が入力される。トランジスタからなるス
イッチング素子２７ａはパルス巾変調器ＰＷＭの出力信
号によってオン・オフ制御され、スイッチング素子Ｔａ
はスイッチング素子２７ａのオン・オフ動作に応じて変
圧器２８ａを介してオン・オフ制御される。
第１コンデンサＣ０の端子間電圧ＶＬの目標電圧が１０
０（Ｖ）であるとするとそのときの抵抗ＲＩ。
０（Ｖ）であるとするとそのときの抵抗ＲＩ。
Ｒ２の接続点の電圧が基準電源２５ａの基準電圧となっ
ている。パルス巾変調器ＰＷＭは第２図に示すように抵
抗Ｒ３・Ｒ２の接続点の電圧が基準電源２５ａの基準電
圧よりも高くなるとパルス巾が零となり、即ちパルスを
発生せず、抵抗Ｒ，，Ｒ２の接続点の電圧が基準電源２
−５ａの基準電圧よりも低くなるとパルス巾変調器ＰＷ
Ｍは抵抗Ｒ，・Ｒ２の接続点の電圧と基準電源２５ａの
基準電圧との電圧差△Ｖに比例したパルス巾のパルスを
ａカする。
ている。パルス巾変調器ＰＷＭは第２図に示すように抵
抗Ｒ３・Ｒ２の接続点の電圧が基準電源２５ａの基準電
圧よりも高くなるとパルス巾が零となり、即ちパルスを
発生せず、抵抗Ｒ，，Ｒ２の接続点の電圧が基準電源２
−５ａの基準電圧よりも低くなるとパルス巾変調器ＰＷ
Ｍは抵抗Ｒ，・Ｒ２の接続点の電圧と基準電源２５ａの
基準電圧との電圧差△Ｖに比例したパルス巾のパルスを
ａカする。
即ち、パルス巾変調器ＰＷＭの出力パルス巾は電圧差△
Ｖが小さいときは第３図（ａ）に示すように小さく、電
圧差ΔＶが大きくなると第３図（ｂ）に示すように大き
くなる。パルス巾変調器ＰＷＭの出力パルス巾が大きく
なるとスイッチング素子２７ａのオン時間が長くなり、
それによってスイッチング素子Ｔａのオン時間も長くな
る。スイッチング素子Ｔａのオン時間が長くなるとダイ
オードＤａを介して第１コンデンサＣＬに供給される電
流量が増大せしめられる。従って第１のコンデンサＣＬ
の端子間電圧ＶＬが１００（Ｖ）よりも低くなると第１
のコンデンサＣＬにはダイオードＤａを介して電荷が充
電され、第１のコンデンサＣＬの端子間電圧ＶＬが１０
０（Ｖ）以上になるとダイオードＤａを介して行われる
電荷の充電作用が停止せしめられる。従って第１コンデ
ンサＣＬの端子間電圧Ｖ、は１００．（Ｖ）に維持され
ることになる。
Ｖが小さいときは第３図（ａ）に示すように小さく、電
圧差ΔＶが大きくなると第３図（ｂ）に示すように大き
くなる。パルス巾変調器ＰＷＭの出力パルス巾が大きく
なるとスイッチング素子２７ａのオン時間が長くなり、
それによってスイッチング素子Ｔａのオン時間も長くな
る。スイッチング素子Ｔａのオン時間が長くなるとダイ
オードＤａを介して第１コンデンサＣＬに供給される電
流量が増大せしめられる。従って第１のコンデンサＣＬ
の端子間電圧ＶＬが１００（Ｖ）よりも低くなると第１
のコンデンサＣＬにはダイオードＤａを介して電荷が充
電され、第１のコンデンサＣＬの端子間電圧ＶＬが１０
０（Ｖ）以上になるとダイオードＤａを介して行われる
電荷の充電作用が停止せしめられる。従って第１コンデ
ンサＣＬの端子間電圧Ｖ、は１００．（Ｖ）に維持され
ることになる。
一方、第２コンデンサＣｕに対する電源部２０ｂも第１
コンデンサＣＬに対する電源部２０ａと同様な構成を有
する。即ち、電源部２０ｂは１次巻線２２ｂと２次巻線
２３ｂからなる変圧器２１ｂを具備する。１次巻線２２
ｂの一端は電源Ｅの高電位側に接続され、１次巻線２２
ｂの他端はトランジスタからなるスイッチング素子Ｔｂ
を介して接地される。
コンデンサＣＬに対する電源部２０ａと同様な構成を有
する。即ち、電源部２０ｂは１次巻線２２ｂと２次巻線
２３ｂからなる変圧器２１ｂを具備する。１次巻線２２
ｂの一端は電源Ｅの高電位側に接続され、１次巻線２２
ｂの他端はトランジスタからなるスイッチング素子Ｔｂ
を介して接地される。
一方、２次巻線２３ｂの一端はダイオードＤｂを介して
第２コンデンサＣｕＯ高電位側に接続され、２次巻線２
３ｂの他端は第２コンデンサＣｕの低電位側に接続され
る。第２コンデンサＣｕの高電位側は直列抵抗Ｒ３’Ｒ
４を介して接地され、これら抵抗Ｒ，，Ｒ，の接続点が
差動増巾器２４ｂの反転入力端子に接続される。差動増
巾器２４ｂの非反転入力端子は基準電源２５ｂに接続さ
れる、差動増巾器２４ｂは抵抗Ｒ，，Ｒ，の接続点と基
準電源２５ｂの基準電圧との電圧差ΔＶに比例した出力
電圧を出力し、この出力電圧がパルス巾変調器ＰＷＭに
入力される。更にパルス巾変調器ＰＷＭには発振器２６
ｂＯａ力信号が入力される。トランジスタからなるスイ
ッチング素子２７ｂはパルス巾変調器ＰＷＭの出力信号
によってオン、オフ制御され、スイッチング素子Ｔｂは
スイッチング素子２７ｂのオン・オフ動作に応じて変圧
器２８ｂを介してオン・オフ制御される。
第２コンデンサＣｕＯ高電位側に接続され、２次巻線２
３ｂの他端は第２コンデンサＣｕの低電位側に接続され
る。第２コンデンサＣｕの高電位側は直列抵抗Ｒ３’Ｒ
４を介して接地され、これら抵抗Ｒ，，Ｒ，の接続点が
差動増巾器２４ｂの反転入力端子に接続される。差動増
巾器２４ｂの非反転入力端子は基準電源２５ｂに接続さ
れる、差動増巾器２４ｂは抵抗Ｒ，，Ｒ，の接続点と基
準電源２５ｂの基準電圧との電圧差ΔＶに比例した出力
電圧を出力し、この出力電圧がパルス巾変調器ＰＷＭに
入力される。更にパルス巾変調器ＰＷＭには発振器２６
ｂＯａ力信号が入力される。トランジスタからなるスイ
ッチング素子２７ｂはパルス巾変調器ＰＷＭの出力信号
によってオン、オフ制御され、スイッチング素子Ｔｂは
スイッチング素子２７ｂのオン・オフ動作に応じて変圧
器２８ｂを介してオン・オフ制御される。
第２コンデンサＣｕの端子間電圧Ｖｕの目標電圧が３０
０（Ｖ）であるとすると、即ち第２コンデンサＣｕＯ高
電位側端子電圧ｖｎｃの目標電圧が４００（Ｖ）（３０
０（Ｖ）＋ １００（Ｖ））テあるとするとｖｎｃ＝４
００ｍのときの抵抗Ｒｓ ２Ｒ４の接続点の電圧が基
準電源２５ｂの基準電圧となっている。パルス巾変調器
ＰＷＭは第２図に示すように抵抗Ｒ３Ｒ４の接続点の電
圧が基準電源２５ｂの基準電圧よりも高くなるとパルス
巾が零となり、即ちパルスを発生せず、抵抗Ｒｓ 、Ｒ
４の接続点の電圧が基準電源２５ｂの基準電圧よりも低
くなるとパルス巾変調器ＰＷＭは抵抗Ｒ３、Ｒ４の接続
点の電圧と基準電源２５ｂの基準電圧との電圧差ΔＶに
比例したパルス巾のパルスを出力する。パルス巾変調器
ＰＷＭの出力パルス巾が大きくなるとスイッチング素子
２７ｂのオン時間が長くなり、それによってスイッチン
グ素子Ｔｂのオン時間も長くなる。スイッチング素子Ｔ
ｂのオン時間が長くなるとダイオードＤｂを介して第２
コンデンサＣｕに供給される電流量が増大せしめられる
。従って第２のコンデンサＣｕＯ高電位側端子電圧ＶＤ
Ｃが４００（Ｖ）よりも低くなると第２コンデンサＣｕ
にはダイオードＤｂを介して電荷が充電され、第２のコ
ンデンサＣｕの高電位側端子電圧ＶＯＣが４００（Ｖ）
以上になるとダイオードＤｂを介して行われる電荷の充
電作用が停止せしめられる。従って第２コンデンサＣｕ
Ｏ高電位側端子電圧ＶＯＣは４００（Ｖ）に維持される
ことになる。
０（Ｖ）であるとすると、即ち第２コンデンサＣｕＯ高
電位側端子電圧ｖｎｃの目標電圧が４００（Ｖ）（３０
０（Ｖ）＋ １００（Ｖ））テあるとするとｖｎｃ＝４
００ｍのときの抵抗Ｒｓ ２Ｒ４の接続点の電圧が基
準電源２５ｂの基準電圧となっている。パルス巾変調器
ＰＷＭは第２図に示すように抵抗Ｒ３Ｒ４の接続点の電
圧が基準電源２５ｂの基準電圧よりも高くなるとパルス
巾が零となり、即ちパルスを発生せず、抵抗Ｒｓ 、Ｒ
４の接続点の電圧が基準電源２５ｂの基準電圧よりも低
くなるとパルス巾変調器ＰＷＭは抵抗Ｒ３、Ｒ４の接続
点の電圧と基準電源２５ｂの基準電圧との電圧差ΔＶに
比例したパルス巾のパルスを出力する。パルス巾変調器
ＰＷＭの出力パルス巾が大きくなるとスイッチング素子
２７ｂのオン時間が長くなり、それによってスイッチン
グ素子Ｔｂのオン時間も長くなる。スイッチング素子Ｔ
ｂのオン時間が長くなるとダイオードＤｂを介して第２
コンデンサＣｕに供給される電流量が増大せしめられる
。従って第２のコンデンサＣｕＯ高電位側端子電圧ＶＤ
Ｃが４００（Ｖ）よりも低くなると第２コンデンサＣｕ
にはダイオードＤｂを介して電荷が充電され、第２のコ
ンデンサＣｕの高電位側端子電圧ＶＯＣが４００（Ｖ）
以上になるとダイオードＤｂを介して行われる電荷の充
電作用が停止せしめられる。従って第２コンデンサＣｕ
Ｏ高電位側端子電圧ＶＯＣは４００（Ｖ）に維持される
ことになる。
一方、ピエゾ圧電素子ＰＺＴの駆動部Ｂはスイッチング
素子を構成する第１のサイリスタＳｔ と、充電用コイ
ルし、と、スイッチング素子を構成する第２のサイリス
タＳ２と、放電用コイルし２からなり、第１サイリスタ
Ｓ１および第２サイリスタＳ２は制御装置３０の出力信
号によって制御される。第１図に示されるように第２コ
ンデンサＣｕの高電位側は第１サイリスタＳ１ および
充電用コイルＬ！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＋ とピエゾ圧電素子ＰＺ
Ｔの端子との接続点は第２サイリスクＳ２および放電用
コイルＬ２を介して第１コンデンサＣＬと第２コンデン
サＣｕの接続点、即ち第１コンデンサＣＬの高電位側に
接続される。制御装置３０は噴射開始パルスと噴射完了
パルスを発生し、第２サイリスタＳ２はこの噴射開始パ
ルスによってオンとされ、第１サイリスクＳ１はこの噴
射完了パルスによってオンとされる。
素子を構成する第１のサイリスタＳｔ と、充電用コイ
ルし、と、スイッチング素子を構成する第２のサイリス
タＳ２と、放電用コイルし２からなり、第１サイリスタ
Ｓ１および第２サイリスタＳ２は制御装置３０の出力信
号によって制御される。第１図に示されるように第２コ
ンデンサＣｕの高電位側は第１サイリスタＳ１ および
充電用コイルＬ！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＋ とピエゾ圧電素子ＰＺ
Ｔの端子との接続点は第２サイリスクＳ２および放電用
コイルＬ２を介して第１コンデンサＣＬと第２コンデン
サＣｕの接続点、即ち第１コンデンサＣＬの高電位側に
接続される。制御装置３０は噴射開始パルスと噴射完了
パルスを発生し、第２サイリスタＳ２はこの噴射開始パ
ルスによってオンとされ、第１サイリスクＳ１はこの噴
射完了パルスによってオンとされる。
次に第４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４図に示されるように制御装置３０が噴射開始パルス
を出力すると第２サイリスタＳ２がオンとされる。その
結果、ピエゾ圧電素子ＰＺＴに充電されている電荷が放
電用コイルＬ２を介して第１コンデンサＣＬの高電位側
に放電を開始する。放電が開始されるとピエゾ圧電素子
ＰＺＴの端子電圧Ｖが低下しはじめ、第１コンデンサＣ
４の端子間電圧Ｖｃが若干上昇する。このとき放電用コ
イルし２と第１コンデンサＣＬが共振回路を構成するた
めにピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖは第１コンデン
サＣＬの高電位側の端子電圧Ｖｃよりも低下する。この
低下量ｖ２は放電開始前のピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子
電圧Ｖと第１コンデンサＣＬＯ高電位側の端子電圧Ｖｃ
との電位差Ｖｌのほぼ１／３となり、従ってピエゾ圧電
素子ＰＺＴの端子電圧Ｖは負電圧Ｖｎまで低下する。こ
の間、ピエゾ圧電素子ＰＺＴからの放電電荷は全て第１
コンデンサＣ４により回収され、最終的に第１コンデン
サＣＬの端子間電圧Ｖ、はΔｖ１だけ増大する。従って
このとき第２コンデンサＣｕＯ高電位側ノ端子電圧ｖＤ
ｃハ（４００＋ΔＶｌ）（Ｖ’）となる。
を出力すると第２サイリスタＳ２がオンとされる。その
結果、ピエゾ圧電素子ＰＺＴに充電されている電荷が放
電用コイルＬ２を介して第１コンデンサＣＬの高電位側
に放電を開始する。放電が開始されるとピエゾ圧電素子
ＰＺＴの端子電圧Ｖが低下しはじめ、第１コンデンサＣ
４の端子間電圧Ｖｃが若干上昇する。このとき放電用コ
イルし２と第１コンデンサＣＬが共振回路を構成するた
めにピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖは第１コンデン
サＣＬの高電位側の端子電圧Ｖｃよりも低下する。この
低下量ｖ２は放電開始前のピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子
電圧Ｖと第１コンデンサＣＬＯ高電位側の端子電圧Ｖｃ
との電位差Ｖｌのほぼ１／３となり、従ってピエゾ圧電
素子ＰＺＴの端子電圧Ｖは負電圧Ｖｎまで低下する。こ
の間、ピエゾ圧電素子ＰＺＴからの放電電荷は全て第１
コンデンサＣ４により回収され、最終的に第１コンデン
サＣＬの端子間電圧Ｖ、はΔｖ１だけ増大する。従って
このとき第２コンデンサＣｕＯ高電位側ノ端子電圧ｖＤ
ｃハ（４００＋ΔＶｌ）（Ｖ’）となる。
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サイリスクＳ１がオンとなるために第２コンデン
サＣｕＯ高電位側の端子電圧（４００＋△Ｖ、）（Ｖ）
が充電コイルＬ１ に印加される。このときにも両コン
デンサＣＬ 、Ｃｕおよび充電用コイルＬ１が共振回
路を構成するためにピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖ
が７００（Ｖ）程度まで上昇する。この間、両コンデン
サＣＬ 、Ｃｕに充電されている電荷が放電せしめら
れるので第１コンデンサＣＬの端子間電圧ＶＬおよび第
２コンデンサＣｕの端子間電圧Ｖｕは共に低下する。
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サイリスクＳ１がオンとなるために第２コンデン
サＣｕＯ高電位側の端子電圧（４００＋△Ｖ、）（Ｖ）
が充電コイルＬ１ に印加される。このときにも両コン
デンサＣＬ 、Ｃｕおよび充電用コイルＬ１が共振回
路を構成するためにピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖ
が７００（Ｖ）程度まで上昇する。この間、両コンデン
サＣＬ 、Ｃｕに充電されている電荷が放電せしめら
れるので第１コンデンサＣＬの端子間電圧ＶＬおよび第
２コンデンサＣｕの端子間電圧Ｖｕは共に低下する。
このとき第１コンデンサＣＬの端子間電圧Ｖｃが１．０
０（Ｖ）以下になって差動増巾器２４ａへの入力電圧差
△Ｖが正になるとパルス巾変調器ＰＷＭが出力パルスを
発生し、第１コンデンサＣＬの端子間電圧Ｖｃが１００
（Ｖ）まで上昇せしめられる。一方、第２コンデンサＣ
ｕの高電位側の端子電圧ＶＯＣが４００（Ｖ）よりも低
くなって差動増巾器２４ｂへの入力電圧差△Ｖが正にな
ると同様にパルス巾変調器ＰＷＭが出力パルスを発生し
、第２コンデンサＣｕの高電位側の端子電圧Ｖ、。が４
００（Ｖ）まで上昇せしめられる。
０（Ｖ）以下になって差動増巾器２４ａへの入力電圧差
△Ｖが正になるとパルス巾変調器ＰＷＭが出力パルスを
発生し、第１コンデンサＣＬの端子間電圧Ｖｃが１００
（Ｖ）まで上昇せしめられる。一方、第２コンデンサＣ
ｕの高電位側の端子電圧ＶＯＣが４００（Ｖ）よりも低
くなって差動増巾器２４ｂへの入力電圧差△Ｖが正にな
ると同様にパルス巾変調器ＰＷＭが出力パルスを発生し
、第２コンデンサＣｕの高電位側の端子電圧Ｖ、。が４
００（Ｖ）まで上昇せしめられる。
圧電素子の放電電荷が全て第１コンデンサにより回収さ
れ、この回収された電荷が圧電素子の充電に再利用され
るので電力消費量を低減することができる。また、充電
時と放電完了後の圧電素子の電圧差を十分大きくするこ
とができるので圧電素子の十分に大きな伸縮量を確保す
ることができる。
れ、この回収された電荷が圧電素子の充電に再利用され
るので電力消費量を低減することができる。また、充電
時と放電完了後の圧電素子の電圧差を十分大きくするこ
とができるので圧電素子の十分に大きな伸縮量を確保す
ることができる。
第１図は圧電素子駆動回路図、第２図はパルス巾変調器
の出力パルスを説明するための線図、第３図はパルス巾
変調器の出力パルスを示す図、第４図はタイムチャート
、第５図は燃料噴射弁の側面断面図である。 ＣＬ・・・第１コンデンサ、Ｃｕ・・・第２コンデンサ
、Ｓｌ・・・第１サイリスタ、ＬＩ・・・充電用コイル
、Ｓ２・・・第２サイリスク、Ｌ２・・・放電用コイル
、ＰＺＴ・・・圧電素子。 第 図
の出力パルスを説明するための線図、第３図はパルス巾
変調器の出力パルスを示す図、第４図はタイムチャート
、第５図は燃料噴射弁の側面断面図である。 ＣＬ・・・第１コンデンサ、Ｃｕ・・・第２コンデンサ
、Ｓｌ・・・第１サイリスタ、ＬＩ・・・充電用コイル
、Ｓ２・・・第２サイリスク、Ｌ２・・・放電用コイル
、ＰＺＴ・・・圧電素子。 第 図
Claims (1)
- 電源により充電される第１のコンデンサの高電位側に電
源により充電される第２のコンデンサの低電位側を接続
し、第２のコンデンサの高電位側をスイッチング素子を
介して圧電素子の端子に接続してこのスイッチング素子
をオンにすることによって第１のコンデンサおよび第２
のコンデンサに充電された電荷を圧電素子に充電し、圧
電素子の上記端子をスイッチング素子を介して第１のコ
ンデンサの高電位側に接続してこのスイッチング素子を
オンにすることによって圧電素子に充電された電荷を第
１のコンデンサに充電するようにした圧電素子の駆動装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2161361A JPH0454253A (ja) | 1990-06-21 | 1990-06-21 | 圧電素子の駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2161361A JPH0454253A (ja) | 1990-06-21 | 1990-06-21 | 圧電素子の駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0454253A true JPH0454253A (ja) | 1992-02-21 |
Family
ID=15733630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2161361A Pending JPH0454253A (ja) | 1990-06-21 | 1990-06-21 | 圧電素子の駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0454253A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5425343A (en) * | 1993-01-19 | 1995-06-20 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Fuel injection control device for internal combustion engine |
-
1990
- 1990-06-21 JP JP2161361A patent/JPH0454253A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5425343A (en) * | 1993-01-19 | 1995-06-20 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Fuel injection control device for internal combustion engine |
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