JPH0559675B2 - - Google Patents

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JPH0559675B2
JPH0559675B2 JP60105929A JP10592985A JPH0559675B2 JP H0559675 B2 JPH0559675 B2 JP H0559675B2 JP 60105929 A JP60105929 A JP 60105929A JP 10592985 A JP10592985 A JP 10592985A JP H0559675 B2 JPH0559675 B2 JP H0559675B2
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electrostrictive element
element actuator
electrostrictive
actuator
coil
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Michasu Moritsugu
Hisashi Kawai
Yasuyuki Sakakibara
Masayuki Abe
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Nippon Soken Inc
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Publication date
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Priority to US06/864,863 priority patent/US4756290A/en
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Publication of JPH0559675B2 publication Critical patent/JPH0559675B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電歪素子アクチユエータの駆動回路に
関する。本発明による回路は特にデイーゼルエン
ジンの燃料噴射孔に取り付けられ、アイドル時の
騒音低減に有効なパイロツト噴射を実現する為の
アクチユエータに用いられる。
〔従来技術、および発明が解決しようとする問題点〕
デイーゼルエンジンのアイドル騒音低減にパイ
ロツト噴射が有効であることはすでに知られてお
り、これを実現する為に電歪素子（例えばPZT）
を用いたアクチユエータおよび駆動回路は知られ
ている。しかし、該駆動回路は例えば高価なスイ
ツチング素子としてのSCR、パルストランス、
コイルコアを２個ずつ用いた構成となつており、
価格の面からみて有利でない。本発明は、これら
の素子の使用個数を低減し、比較的低廉な価格に
より、良好な動作特性をもつ電歪素子駆動回路を
実現することを主な目的とする。
〔問題点を解決するための手段、および作用〕
本発明の基本形態においては、繰り返し荷重を
受ける電歪素子アクチユエータ、該電歪素子アク
チユエータに対して接地電位を介して並列に設け
られ、前記電歪素子アクチユエータを含む閉回路
の一部を成し、前記電歪素子アクチユエータが発
生する電荷を蓄電するコンデンサ、前記コンデン
サと前記接地電位との間に設けられ、入力信号に
応答して前記閉回路の一方向に通電する第１スイ
ツチ素子、前記電歪素子アクチユエータと前記接
地電位との間に設けられ、入力信号に応答して前
記閉回路の他方向に通電する第２スイツチ素子、
前記第１スイツチ素子と並列に設けられ、前記閉
回路の他方向への通電を許容する第１整流素子、
前記第２スイツチ素子と並列に設けられ、前記閉
回路の一方向への通電を許容する第２整流素子、
および前記電歪素子アクチユエータが荷重を受け
て発生する電圧が所定値を越える第１の時期に前
記第１スイツチ素子または第２スイツチ素子のい
ずれか一方を導通させて前記電歪素子アクチユエ
ータの発生する電荷を前記コンデンサに充電させ
るとともに、前記電歪素子アクチユエータが荷重
を受けなくなつてから次に荷重を受ける迄の間の
第２の時期に前記第１スイツチ素子または第２ス
イツチ素子のいずれか他方を導通させて前記コン
デンサに蓄電された電荷を前記電歪素子アクチユ
エータへ返還する制御回路、を備えることを特徴
とする電歪素子アクチユエータの駆動回路、が提
供される。
本発明による電歪素子アクチユエータの駆動回
路装置は例えば燃料噴射ポンプに用いられ、噴射
ポンプの油圧で電歪素子アクチユエータに電圧が
発生する。このとき第１スイツチ素子または第２
スイツチ素子のいずれか一方をオンし、電歪素子
アクチユエータの電荷を抜き取り、電歪素子アク
チユエータを縮ませてパイロツト噴射を実現する
とともに、この電荷をコンデンサに一時蓄える。
一定時間後に今度は第１スイツチ素子または第２
スイツチ素子のいずれか他方をオンし、コンデン
サの電荷を電歪素子アクチユエータに戻す。
〔実施例〕
本発明の基本形態の一実施例として電歪素子ア
クチユエータ駆動回路が第１図に示される。
第１図に示される回路が適用される分配型燃料
噴射ポンプが第２図に示される。第２図の分配型
燃料噴射ポンプにおいては、分配型燃料噴射ポン
プ６のポンプ室６０２と直結して噴射率制御装置
７が設けられている。
燃料噴射ポンプ６の構成が第２図を参照しつつ
説明される。ケーシング６０４のシリンダボア６
０５内に摺動自在に支持されたプランジヤ６０６
は、エンジン回転数の２分の１に同期して回転往
復運動を行う。即ちエンジンの回転はギヤ又はタ
イミングベルトを介して駆動軸（図示せず）に伝
達され、プランジヤ６０６はこの駆動軸により同
軸的に回転駆動されるとともに、フエイスカム６
０７がローラ６０８に係合することにより往復運
動する。フエイスカム６０７はバネ（図示せず）
により常時図の左方に付勢されてローラ６０８に
係合しており、プランジヤ６０６の往復運動は、
軸心周りに回転してフエイスカム６０７のカム面
の形状に従うことにより行われる。プランジヤ６
０６はその外周に、１個の分配ポート６０９とエ
ンジン気筒数と同数の吸入ポート６１０ａ，６１
０ｂとが形成され、このプランジヤ６０６の先端
面とシリンダボア６０５との間にはポンプ室６０
２が形成される。
ケーシング６０４には、低圧室６１１とこの低
圧室６１１をシリンダボア６０５に連通する吸入
通路６１２と、外部の各噴射弁８１３をシリンダ
ボア６０５に導通可能な分配通路６１４が形成さ
れる。分配通路６１４はエンジン気筒数と同数設
けられるとともに、その途中にはそれぞれデリバ
リ弁６２５が設けられる。デリバリ弁６１５はば
ね６１６に抗して開放可能であり、逆止弁として
の機能及び吸戻し弁としての機能を有する。
然してプランジヤ６０６が左行してポンプ室６
０２が膨張する時、いずれかの吸入ポート６１０
が吸入通路６１２に導通して低圧室６１１内の燃
料がポンプ室６０２に吸入され、これとは逆に、
プランジヤ６０６が右行してポンプ室６０２が加
圧される時、分配ポート６０９がいずれかの分配
通路６１４に導通してポンプ室６０２内の燃料が
外部に送出される。燃料の送出はプランジヤ６０
６が右行を始めた時に始まり、さらにプランジヤ
６０６が右行してスピルポート６１７がスピルリ
ング６１８の右端面より低圧室６１１内へと開放
された時に終わる。
ここでスピルポート６１７とはプランジヤ６０
６に設けられて、ポンプ室６０２と低圧室６１１
とを導通する為の開口であり、スピルリング６１
８は、短いシリンダ状であつて、その内孔をプラ
ンジヤ６０６が摺動するものである。スピルリン
グ６１８はレバー６１９によつてその固低位置を
かえることができ、スピルリング６１８の位置に
よつてポンプ室６０２の吐出量をかえることがで
きる。レバー６１９は間接的にアクセルレバーと
連動している。以上の構成は従来知られている。
噴射制御装置７はケーシング７２０の中に、電
歪素子アクチユエータ２００、ピストン７２２、
皿ばね７２３、デイスタンスピース６２４を収納
して構成されている。ケーシング７２０は底のあ
る円筒の形、即ち袋状であつて、その開放端部の
雄ねじ７２９によつて噴射ポンプ６に取り付け固
定してある。
電歪素子アクチユエータ２００は薄い円盤状
（φ15×t0.5）の電歪素子を約50枚積層して円柱状
となしたものである。この電歪素子はPZTと呼
ばれるセラミツク材であり、チタン酸ジルコン酸
鉛を主成分としており、その厚み方向に500V程
度の電圧を印加すると0.5μm程度伸びる。これを
50枚積層して各々の素子の厚み方向に500V印加
すると全体として25μmの伸長が得られる。この
電圧を解除するか又は若干の負荷電圧を印加すれ
ば25μmの縮小を起こして元の長さに戻る。
また、この電歪素子アクチユエータ２００に軸
方向圧縮の荷重Ｗ（COPM）をかけた時１枚１枚
の電歪素子には第３図のような電圧Ｖ（200）が発
生する。すなわち500Kgの負荷で500Vの電圧が発
生する。これらの電歪素子および電歪素子アクチ
ユエータの性質は従来知られている。
次にこの電圧を短絡即ちシヨートさせた時、電
歪素子アクチユエータ２００全体として第４図の
ような軸方向の縮小CONTRが生ずる。即ち、ピ
ストン７２２に500Kgの荷重が加わつている状態
で電歪素子アクチユエータ２００をシヨートさせ
ると25μmの縮小を生ずる。
電歪素子アクチユエータ２００へ所定の時期に
おける電圧の印加、シヨートSHT、オープン
OPN等の操作はリード線７２５を介して外部の
制御回路であるコントローラCONTによつて制
御される。
電歪素子アクチユエータ２００の伸縮作用はピ
ストン７２２に伝えられ、ピストン７２２とデイ
スタンスピース６２４とケーシング７２０を室壁
として形成される可変容積室７２６の容積を拡
大・縮小する。皿ばね７２３は可変容積７２６の
中にあつて、電歪素子アクチユエータ２００を縮
小する方向に付勢している。
デイスタンスピース６２４は円盤状であつて、
その中央には貫通孔６２７を有している。デイス
タンスピース６２４の直径はピストン７２２の直
径よりも一回り大きく、ケーシング７２０の雄ね
じ２９を締め込んで行くと、ケーシング７２０と
ケーシング６０４とにはさみ込まれるようになつ
てシールを行う。可変容積室７２６は貫通孔６２
７を介してポンプ室６０２と導通している。
可変容積室７２６の圧力がピストン７２２を介
して電歪素子アクチユエータ２００側に漏洩しな
いようにＯリング７２８がピストン７２２の外周
に配設されている。
電歪素子アクチユエータの動作が第５図、第６
図、第７図を参照しつつ設明される。電歪素子ア
クチユエータ２００に外部からの電圧を印加せ
ず、又シヨートSHTもさせなかつた時、即ち電
気的にオープンOPNした時、ポンプ室６０２の
圧力Ｐ（602）は第５図の上方の曲線ａとなる。第
５図中に示す凸の部分が吐出行程であつて、即
ち、プランジヤ６０６が右行しつつかつ、スピル
ポート６１７がスピルリング６１８によつておお
われている時である。このうち、噴射弁８１３の
開弁圧Ｐ（OPN）より高い部分が噴射に寄与する
部分である。即ち、この期間、噴射弁８１３は開
弁しており、その開弁リフトはその圧力と比例し
ている。よつて噴射量もその圧力と概ね比例して
いる。
又、電歪素子アクチユエータ２００にはポンプ
室６０２の圧力Ｐ（602）に比例した電荷が生じ、
第３図の電圧Ｖ（200）が発生する。なお、ポンプ
室６０２の圧力を第３図の圧縮荷重Ｗ（CCMP）
に換算するには、圧力にピストン７２２の受圧面
積をかけてやればよく、第２図の場合、ピストン
７２２の受圧面積は４cm2程度であり、噴射弁８１
３の開弁圧100Kg／cm2に設定してあるので、噴射
開始時に電歪素子アクチユエータ２００によつて
発生する電圧は400Vである。
またコントローラCONTは電歪素子アクチユ
エータ２００に発生した電圧がさらに上昇して
500Vに達した時、即ち、噴射弁８１３が噴射を
開始した直後の所定の時期に、電歪素子アクチユ
エータ２００をシヨートして発生した電圧を0V
に落とすように制御する。
この時電歪素子アクチユエータ２００は第４図
に示すように25μmの縮小を起こすので、可変容
積室７２６は４cm2×25μm＝10mm3の膨脹を生じ
る。よつてポンプ室６０２の圧力は低下して噴射
弁８１３からの噴射圧は低下する。そしてポンプ
室６０２の圧力は第５図の上方の曲線ｂとなる。
後述の場合、噴射弁８１３からの噴射は一時中断
され、パイロツト噴射の形態を実現することがで
きる。
ここで、電歪素子アクチユエータ２００の収縮
量が大きい程ポンプ室圧力の低下が顕著となるた
めパイロツト噴射が明確になり、また、パイロツ
ト噴射をメイン噴射の間隔を広げることが可能と
なるため騒音、振動の低減に対する効果が顕著と
なる。そこで電歪素子アクチユエータ２００から
電荷をコンデンサに蓄電し、その電荷を再使用す
ることで電歪素子アクチユエータの収縮量を大き
くし、パイロツト噴射の効果を高めることがねら
いとされる。
電歪素子アクチユエータの駆動が従来例と比較
して説明される。第６図は従来の電歪素子アクチ
ユエータを単にシヨートするだけの駆動回路で、
電歪素子アクチユエータ２００に並列に、電流制
限用抵抗１５２を直列に介してサイリスタ１５１
が接続されている。
１５３はダイオードで、カソード側を高圧側
に、アノード側を接地側にすなわち逆方向に接続
されており、電歪素子アクチユエータ２００に逆
電圧がかからないように保護している。サイリス
タ１５１のゲート端子１５４にトリガ信号が入る
とサイリスタ１５１が導通し電歪素子アクチユエ
ータ２００をシヨートし収縮させる。
この状態を第７図の波形図で説明する。第７図
２はポンプ室６０２の圧力Ｐ（602）を示してお
り、電歪素子アクチユエータ２００がオープン状
態の時には電歪素子アクチユエータにポンプ室６
０２の圧力に比例した電圧Ｖ（200）が発生する。
（第７図４）。この発生電圧がノズルの開弁圧Ｐ
（OPN）相当より大きい所定の電圧（500V）に
達した時にこれを検出してトリガ信号Ｓ（１５１，
TRIG）が発生しサイリスタ１５１を導通させ
る。そうすると電歪素子アクチユエータ２００は
その時の発生電圧（500V）に相当した収縮を生
じる。
このためポンプ室の圧力が低下し噴射が中断さ
れるため第７図５の如くパイロツト噴射を行なう
ことができることは前述した通りである。Ｆ
（813）は噴射弁８１３の噴射率をあらわす。
電歪素子アクチユエータ２００の収縮量を大き
くすれば効果がより顕著になることは先に説明し
たが、そのために電歪素子アクチユエータ２００
の電荷をコンデンサに充電し再利用しようとする
のが第１図装置における駆動回路である。
第８図は第１図装置における駆動回路の主要部
分を示す。電歪素子アクチユエータ２００の高圧
側にコンデンサ３００の一方の端子が接続され、
コンデンサ３００の他端には、鉄心１６９に同一
方向に巻かれた巻線１６３，１６４の中点が接続
されており巻線１６３の他端にサイリスタ１６１
のアノード端子が接続されカソード端子は接地さ
れている。一方、巻線１６４の他端にはダイオー
ド１６３のカソード端子が接続されており、アノ
ード端子は接地されている。また、電歪素子アク
チユエータ２００の低圧側には、サイリスタ１６
２のアノード端子が接続されており、カソード端
子は接地されている。これと並列にダイオード１
６７が接続されており、そのカソード端子が電歪
素子アクチユエータ２００の低圧側と接続され、
アノード端子が接地されている。また、電歪素子
アクチユエータ２００に並列にダイオード１６６
が接続されているが、これは、前述した様に、電
歪素子アクチユエータ２００に逆電圧がかからな
いように保護するためのものである。電歪素子ア
クチユエータ２００の発生電圧Ｖ（200）が開弁圧
Ｐ（OPN）相当以上の所定の電圧になつた時、サ
イリスタ１６１のゲート端子１６１１に第１トリ
ガ信号Ｓ（161，TRIG）が送られる（第９図２）。
これによりサイリスタ１６１は導通する、この状
態で電歪素子アクチユエータ２００、コイル１６
３、コンデンサ３００、ダイオード１６７から成
る直列共振回路が形成され、電歪素子アクチユエ
ータ２００に発生した電荷はコンデンサ３００に
移るため、電歪素子アクチユエータ２００はシヨ
ート状態と同様となり収縮を行う。
このとき、この収縮によりポンプ室の圧力Ｐ
（602）が低下しパイロツト噴射の状態を呈するこ
とは前述した通りである（第９図５）。次に、ポ
ンプの圧送行程が終了し、かつ次の圧送行程が開
始されるまでの期間内に、サイリスタ１６２をト
リガ信号Ｐ（162，TRIG）によりトリガする（第
９図３）。そうすると、サイリスタ１６２は導通
し、コンデンサ３００、コイル１６４電歪素子ア
クチユエータ２００、ダイオード１６８から成る
直列共振回路が形成され、コンデンサ３００に蓄
えられていた電荷が、電歪素子アクチユエータ２
００へ移動するため、電歪素子アクチユエータ２
００に約300Vの電圧が印加される。
しかる後、次の圧送行程が始まるが、この時、
電歪素子アクチユエータ２００の電圧Ｖ（200）は
すでに300Vになつているため、圧送に伴つて電
圧が上昇し、サイリスタ１６１をトリガすべきタ
イミング時期では300V＋500V＝800Vの電圧に達
することになる。この時点でサイリスタ１６１を
導通させるため、その時の発生電圧800Vに対応
した収縮量が得られる。この収縮量が従来例の単
にシヨートするだけの回路に比べ、電圧が500V
から800Vに増しているため、収縮量を約1.6倍に
することができる。それにより、パイロツト噴射
の効果を高めることができ、騒音、振動の低減効
果を大きくすることができる。
第１図回路におけるコントローラCONTにつ
いて以下に記述される。１０１はコンパレータで
電歪素子アクチユエータ２００の端子電圧が抵抗
１０２，１０３により分圧されて非反転入力に接
続されている。反転入力には基準電圧（VR1）
１０４が接続されており電歪素子アクチユエータ
２００の端子電圧が800V以上となると第１コン
パレータ１０１の出力は「１」レベルとなる。第
１コンパレータ１０１の出力は、リトリガラブル
の第１ワンシヨツトマルチ１０５の立上がりトリ
ガ入力に接続されている。
第１ワンシヨツトマルチ１０５の出力パレス幅
はコンデンサ１０６、抵抗１０７により決定され
る。第１図装置においては、このパルス幅を、ア
イドル回転時のポンプ圧送行程期間より少し長め
（約15msec）に設定してある。
この理由は、高負荷時には圧送期間が長くなり
かつ圧送圧力も高くなるため、パイロツト噴射の
ための１回目のシヨート以後においても電歪素子
アクチユエータの発生電圧が前述の基準電圧
（VR1）を越えてしまい、複数回のシヨート動作
を行なつてしまうのを防止するためである。
すなわち第１ワンシヨツトマルチ１０５の信号
発生基間中は、不必要な信号はマスクされるよう
になつている。第１ワンシヨツトマルチ１０５の
出力は第２ワンシヨツトマルチ１０８の立上りト
リガ入力に接続されている。第２ワンシヨツトマ
ルチ１０８の出力パルス幅はコンデンサ１０９、
抵抗１１０により決定される。このパルス幅は第
１サイリスタ１６１のトリガ信号のパルス幅であ
るため、短かくてよく約30μsに設定してある。
第２ワンシヨツトマルチ１０８の出力は抵抗１
１１，１１２を介してトランジスタ１１３のベー
ス端子に接続されており、第２ワンシヨツトマル
チ１０８の出力が「０」レベルのとき、トラン
ジスタ１１３はオンになる。トランジスタ１１３
のコレクタには抵抗１１４を介してサイリスタ１
６１のゲート端子に接続されており、トランジス
タ１１３がオンするとサイリスタ１６１がトリガ
され導通する。
第１ワンシヨツトマルチ１０５の出力は第３ワ
ンシヨツトマルチ１２０の立上りトリガ入力にも
接続されている。第３ワンシヨツトマルチ１２０
の出力パルス幅はコンデンサ１２１、抵抗１２２
で決定される。このパルス幅は第２サイリスタ１
６２をトリガするタイミングを決めるためのもの
で、このタイミングをポンプ圧送行程終了から次
の圧送行程開始までの間とするために約20msと
してある。
第３ワンシヨツトマルチ１２０の出力は第４ワ
ンシヨツトマルチ１２３の立上りトリガ入力に接
続されている。第４ワンシヨツトマルチ１２３の
出力パルス幅はコンデンサ１２４、抵抗１２５に
より決定され、約30μsに設定してある。
第４ワンシヨツトマルチ１２３の出力は抵抗
１２６，１２７を介してトランジスタ１２８のベ
ースに接続されており、第４ワンシヨツトマルチ
１２３の出力が「０」レベルのときトランジス
タ１２８はオンする。トランジスタ１２８のコレ
クタは抵抗１２９を介してサイリスタ１６２のゲ
ート端子に接続されていて、トランジスタ１２８
がオフするとサイリスタ１６２がトリガされ導通
する。
抵抗１０２，１０３で分圧された電歪素子アク
チユエータ２００の発生電圧は、第２コンパレー
タ１４０の非反転入力にも接続されている。反転
入力には基準電圧（VR2）１４１が接続されて
おり電歪素子アクチユエータ２００の端子電圧が
600V以上になると第２コンパレータ１４０の出
力は「１」レベルとなる。
第２コンパレータ１４０の出力はリトリガラブ
ルの第５ワンシヨツトマルチ１４２の立上りトリ
ガ入力に接続されている。第５ワンシヨツトマル
チ１４２の出力パルス幅はコンデンサ１４３、抵
抗１４４で決定される。このパルス幅はエンジン
回転数が1200rpmである場合のポンプ圧送周期、
すなわち４気筒エンジンでは25msecに設定され
ている。
第５ワンシヨツトマルチ１４２の出力はＤフリ
ツプフロツプ１４５のＤ入力に接続されており、
Ｄフリツプフロツプ１４５のクロツク入力には第
２コンパレータ１４０の出力が接続されている。
Ｄフリツプフロツプ１４５の出力は２入力オア回
路１５２の一方の入力に接続されている。
５００は図示しないアクセルペダルと連動して
動くポテンシヨメータで負荷に応じた電圧信号を
出力する。この信号は第３コンパレータ１５０の
非反転入力に接続されている。反転入力には基準
電圧（VR3）１５１が接続されており、例えば
アクセル開度10％以上で第３コンパレータ１５０
の出力は「１」レベルとなる。
第３コンパレータ１５０の出力は２入力オア回
路１５２のもう一方の入力に接続されている。２
入力オア回路１５２の出力は、第２ワンシヨツト
マルチ１０８および、第４ワンシヨツトマルチ１
２３のリセツト入力に接続されており、２入力オ
ア回路１５２の出力が「１」レベルのときには第
２および第４ワンシヨツトマルチはリセツトされ
るため、トリガ信号は発生されないようになつて
いる。
上記構成におけるコントローラCONTの作動
が以下に記述される。いま、低回転、低負荷時を
考えると、ポンプ駆動軸の回転に伴いカムがリフ
トし、ポンプ室６０２の圧力Ｐ（602）が上昇す
る。それにつれて電歪素子アクチユエータ２００
は加圧され電圧Ｖ（200）が発生する。この電圧Ｖ
（200）の初期値は前回コンデンサ３００から電荷
が供給されているため300Vから上昇することに
なる。電歪素子アクチユエータの発生電圧Ｖ
（200）は抵抗１０２，１０３により分圧されて第
１コンパレータ１０１により基準電圧（VR1）
と比較される。電歪素子アクチユエータの端子電
圧Ｖ（200）が800Vを越えると（第９図４）、第１
コンパレータ１０１の出力は「１」レベルとな
り、第１ワンシヨツトマルチ１０５をトリガす
る。第１ワンシヨツトマルチ１０５の出力の立上
りにて第２ワンシヨツトマルチ１０８がトリガさ
れ、抵抗１１１，１１２を介してトランジスタ１
１３が導通する。これにつれて抵抗１１４を介し
て第１サイリスタ１６１がトリガされて（第９図
２）導通し、電歪素子アクチユエータ２００の電
荷をコンデンサ３００に吸収する。このため電歪
素子アクチユエータ２００の印加電圧は0Vに低
下し（第９図４）電歪素子アクチユエータ２００
は約40μm収縮するため、前述の如く、ポンプ室
６０２の圧力Ｐ（602）が低下し（第９図１）、噴
射が中断される（第９図５）。
第１サイリスタ１６１はコイル１６３の共振に
より自動的に転流し非導通となる。この時カムリ
フトは、リフトの途中にあるため、さらに燃料の
圧送が行なわれ、ポンプ室６０２の圧力は再び上
昇し噴射を再開する。カムリフトが上死点に達す
る前に前述のスピルポートが開き、ポンプ室圧が
スピルされて噴射を終了する。この時電歪素子ア
クチユエータ２００の端子電圧Ｖ（200）は第９図
４の破線のように負電圧まで下がろうとするが、
負電圧の値が大きいと電歪素子アクチユエータ２
００の分極がこわれるおそれがあるためダイオー
ド１６６により逆電圧をシヨートし保護するよう
になつている。前記第１ワンシヨツトマルチ１０
５の立上りにより第３ワンシヨツトマルチ１２０
もトリガされる。この出力の立上りで第４ワンシ
ヨツトマルチ１２３がトリガされる。すなわち第
１サイリスタ１６１がトリガされてから約20ms
後に第４ワンシヨツトマルチ１２３に信号が発生
し第２サイリスタ１６２をトリガする（第９図
３）。この時点では既にポンプ圧送工程を終了し
ており次の圧送工程のための準備段階にありポン
プ室圧は低圧となつている。第２サイリスタ１６
２の導通により、コンデンサ３００に蓄えられて
いた電荷が、電歪素子アクチユエータ２００に戻
され電歪素子アクチユエータの端子電圧Ｖ（200）
は約300Vに上昇する。
次にエンジン条件に応じて前記電歪素子アクチ
ユエータ２００の制御を行なわない方法について
説明する。高負荷あるいは高回転時にはパイロツ
ト噴射を行なつても騒音、振動に対して効果が少
なく、またパイロツト噴射を行なうと噴射率が低
下するためかえつてエンジン出力が低下するた
め、電歪素子アクチユエータ２００の制御は行な
わない。例えば負荷が高い時を考えるとポテンシ
ヨータ５００の出力電圧は高くなり、設定負荷以
上においては第３コンパレータ１５０の出力は
「１」レベルとなる。この信号は２入力オア回路
１５２を通り、第１ワンシヨツトマルチ１０８及
び第４ワンシヨツトマルチ１２３をリセツトす
る。すなわち、負荷が高い時には第１サイリスタ
１６１、第２サイリスタ１６２へのトリガ信号が
発生しないため電歪素子アクチユエータの制御は
行なわれずオープンのままである。エンジン回転
数についても同様で、ポンプの圧送行程毎に第２
コンパレータ１４０の出力が「１」レベルとなる
がほろ周期が第５ワンシヨツトマルチ１４２の出
力パルス幅25msよりも短かくなると、Ｄフリツ
プフリロツプ１４５の出力が「１」レベルとな
り、２入力オア回路を通して第２ワンシヨツトマ
ルチ１０８および第４ワンシヨツトマルチ１２３
をリセツトする。このため第１サイリスタ１６
１、第２サイリスタ１６２へのトリガ信号は発生
せず電歪素子アクチユエータ２００の制御は行な
われなくなる。
本発明の実施にあたつては、前述のほか、種々
の変形実施例が考えられる。例えば、コイル１６
３，１６４を別々の鉄心に巻いても同様の効果が
得られる。また、コイル１６３，１６４を同一鉄
心に巻く場合、第１０図に示すように、重なり部
分の無い様巻くことができる。それにより、一方
のサイリスタの動作によつて一方のコイルに発生
する電圧が他方のコイルに誘導され、他方のサイ
リスタに有害となるサージこのが発生するという
不都合を低減することができる。
また、コイルを１個にし、第１１図のような回
路構成とし、サイリスタ１６１とダイオード１６
８およびサイリスタ１６２とダイオード１６７が
逆導通サイリスタ１６１０，１６２０で置き換え
られたものとすることができる。この場合には、
静電誘導サイリスタ（SiTサイリスタ）等のdv／
dt耐量の高いサイリスタを用いるか、またはサイ
リスタのアノード、カソード間にCRアブソーバ
等を付加することができる。それによりサイリス
タに印加されるdv／dtを低減することができる。
また、第１１図の回路の代りに、第１１図回路に
おけるコイル１６３を抵抗で置換した回路を用い
ることができる。この場合も分極裂化を防止する
ことができる。
以上に述べたように、第１図回路においては、
電歪素子に発生した電荷が共振回路の動作により
コンデンサに蓄えられ、伸長時に再利用される。
それにより、高電圧電源無して電歪素子アクチユ
エータの大きな伸縮量が得られる。
またコイルにおいても、同一鉄心上に２巻のコ
イルを巻く構成を採用することにより鉄心の使用
個数を減らし、コストダウンをはかることができ
る。
なお、電歪素子は繰り返し荷電により次第に分
極劣化し、伸縮量が減少するものもある。この分
極劣化に関しては、第１図装置においては、繰り
返し、電歪素子に約300Vの電圧を印加しており、
この分極劣化の防止が可能である。
さらに、サイリスタ１６１，１６２すなわち第
１スイツチ素子と第２スイツチ素子は、制御回路
と比べて格段に高い電圧を断続するものである
が、第１スイツチ素子と第２スイツチ素子は接地
電位に接続されているため、第１スイツチ素子と
第２スイツチ素子への入力信号を、制御回路から
直接与えることができる。これにより、パルスト
ランスなどの部品を使用することなく回路を構成
できる。
このため、本発明によると、特別な高圧電源を
用いることなく電歪素子アクチユエータを大きな
変位で作動させることができるとともに、その駆
動回路を比効的簡単な回路で構成することができ
る。
第２図装置においては、外部に高電圧電源を必
要とせずに電歪素子アクチユエータの制御を行な
うことができ、しかも、単にシヨートする方法に
比べ、収縮量を倍増できるため、パイロツト噴射
の効果を大きくでき、騒音、振動が低減される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、高価なスイツチグ素子として
のSCR、パルストランス、コイルコア等の素子
の使用個数が低減され、比較的低廉な価格により
良好な動作特性をもつ電歪素子駆動回路を実現す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例としての電歪素子駆
動回路を示す図、第２図は第１図に示される回路
を分配型燃料噴射ポンプに装着した構成を示す
図、第３図、第４図は電歪素子における圧縮荷重
に対する発生電圧およびシヨート時縮小量の関係
を示す特性図、第５図は電歪素子アクチユエータ
の動作を説明する波形図、第６図は従来形の電歪
素子駆動回路の一部を示す回路図、第７図は第６
図回路の動作を説明する波形図、第８図は第１図
装置における駆動回路の一部を示す回路図、第９
図は第８図回路の動作を説明する波形図、第１０
図は、本発明の他の実施例を説明するためのコイ
ル断面を示す断面図、第１１図は、本発明の他の
実施例を説明するための回路図である。 １０１：コンパレータ、１０５：ワンシヨツト
マルチ、１０８：ワンシヨツトマルチ、１２０：
ワンシヨツトマルチ、１２３：ワンシヨツトマル
チ、１４０：コンパレータ、１４２：ワンシヨツ
トマルチ、１４５：Ｄフリツプフロツプ、１５
０：コンパレータ、２００：電歪素子アクチユエ
ータ、１６１，１６２：サイリスタ、１６３，１
６４：コイル、１６６，１６７，１６８：ダイオ
ード、１６９：鉄心、３００：コンデンサ、５０
０：ポテンシヨメータ、６：燃料噴射ポンプ、６
０２：ポンプ室、６０４：ケーシング、６０５：
シリンダボア、６０６：プランジヤ、６０７：フ
エイスカム、６０８：ローラ、６０９：分配ポー
ト、６１０ａ，６１０ｂ：吸入ポート、６１１：
低圧室、６１２：吸入通路、６１４：分配通路、
６１５：デリバリ弁、６１６：ばね、６１７：ス
ピルポート、６１８：スピルリング、６１９：レ
バー、６２４：デイスタンスピース、７：噴射制
御装置、７２０：ケーシング、７２２：ピスト
ン、７２３：皿ばね、７２５：リード線、７２
６：可変容積室、７２８：Ｏリング、７２９：雄
ねじ、８１３：噴射弁、８１４：分配通路、
CONT：コントローラ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 繰り返し荷重を受ける電歪素子アクチユエー
    タ、 該電歪素子アクチユエータに対して接地電位を
    介して並列に設けられ、前記電歪素子アクチユエ
    ータを含む閉回路の一部を成し、前記電歪素子ア
    クチユエータが発生する電荷を蓄電するコンデン
    サ、 前記コンデンサと前記接地電位との間に設けら
    れ、入力信号に応答して前記閉回路の一方向に通
    電する第１スイツチ素子、 前記電歪素子アクチユエータと前記接地電位と
    の間に設けられ、入力信号に応答して前記閉回路
    の他方向に通電する第２スイツチ素子、 前記第１スイツチ素子と並列に設けられ、前記
    閉回路の他方向への通電を許容する第１整流素
    子、 前記第２スイツチ素子と並列に設けられ、前記
    閉回路の一方向への通電を許容する第２整流素
    子、および 前記電歪素子アクチユエータが荷重を受けて発
    生する電圧が所定値を越える第１の時期に前記第
    １スイツチ素子または前記第２スイツチ素子のい
    ずれか一方を導通させて前記電歪素子アクチユエ
    ータの発生する電荷を前記コンデンサに充電させ
    るとともに、前記電歪素子アクチユエータが荷重
    を受けなくなつてから次に荷重を受ける迄の間の
    第２の時期に前記第１スイツチ素子または前記第
    ２スイツチ素子のいずれか他方を導通させて前記
    コンデンサに蓄電された電荷を前記電歪素子アク
    チユエータへ返還する制御回路、 を備えることを特徴とする電歪素子アクチユエー
    タの駆動回路。 ２ 前記電歪素子アクチユエータと前記コンデン
    サとを含む閉回路には、電流を制限する電流制限
    素子が設けられていることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項記載の電歪素子アクチユエータの駆
    動回路。 ３ 前記電流制限素子がインダクタンスを有する
    コイルであることを特徴とする特許請求の範囲第
    ２項記載の電歪素子アクチユエータの駆動回路。 ４ 前記コイルは、前記閉回路の一方向への通電
    電流を制限する第１コイルと、前記閉回路の他方
    向への通電電流を制限する第２コイルとを備える
    ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の電
    歪素子アクチユエータの駆動回路。 ５ 前記第１コイルと前記第２コイルは、同一鉄
    心上に巻かれていることを特徴とする特許請求の
    範囲第４項記載の電歪素子アクチユエータの駆動
    回路。 ６ 前記第１コイルと前記第２コイルは、同一鉄
    心上に重なり部分が無い様に巻かれていることを
    特徴とする特許請求の範囲第５項記載の電歪素子
    アクチユエータの駆動回路。 ７ 前記電歪素子アクチユエータは、燃料圧送行
    程と燃料吸入行程とを繰り返すポンプ室と連通す
    る可変容積室に設けられ、前記ポンプ室の燃料圧
    力を受けるとともに、前記可変容積室の容積を変
    化させることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載の電歪素子アクチユエータの駆動回路。 ８ 前記制御回路は、前記ポンプ室内の燃料圧力
    が所定圧力を越えた時期を前記第１の時期とし、
    前記圧送行程終了後から次の圧送行程までの間の
    任意の時期を前記第２の時期として、前記第１ス
    イツチ素子および前記第２スイツチ素子の導通を
    制御することを特徴とする特許請求の範囲第７項
    記載の電歪素子アクチユエータの駆動回路。
JP60105929A 1985-05-20 1985-05-20 電歪素子アクチュエータの駆動回路 Granted JPS61264413A (ja)

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