JPH0561874B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電歪式アクチユエータ装置に関し、特
に、本発明の電歪式アクチユエータ装置はデイー
ゼル機関の燃料噴射ポンプに取り付けられ、デイ
ーゼル機関のアイドル騒音の低減に有効なパイロ
ツト噴射を実現するために用いられる。

〔従来の技術、および発明が解決しようとする問題点〕

デイーゼル機関（以後デイーゼルエンジンと言
う）のアイドル騒音の低減にパイロツト噴射が有
効であることは既に知られている。

このパイロツト噴射を実現するために種々の試
みが従来なされている。本発明者らはこの試みと
して、燃料噴射ポンプの噴射経路に電歪素子（例
えばPZT）をアクチユエータとして組み込み、
燃料噴射開始直後に電歪素子を収縮させ、噴射経
路の圧力を一時的に低下させてパイロツト噴射を
行なわせるものを行なつてきた。

前述のアクチユエータ（以後電歪式アクチユエ
ータと言う）は、例えばPZTと呼ばれるセラミ
ツク材を電歪素子として使用し、これの薄い円盤
状（φ15×t0.5）mmのものを約50枚積層して円柱
状となしたものである。前記円盤状電歪素子は厚
み方向に500V程度の電圧を印加すると0.5μm程
度伸びるので、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程度
の伸長が得られる。この電圧を解除するか又は若
干の負電圧を印加すれば同程度の縮小を起こして
元の長さに戻る。また、この電歪式アクチユエー
タに軸方向圧縮の荷重をかけた時には前記電歪素
子の各個は第３図に示すように圧縮荷重に比例し
た電圧を発生し、前述の構成の電歪式アクチユエ
ータでは500Kgの荷重で500Vの電圧が発生する。
これらの電歪式アクチユエータの性質は公知であ
る。

そして従来は前記電歪式アクチユエータに高電
圧電源を接続し、燃料噴射開始直後に電歪アクチ
ユエータに印加されていた高電圧を解除、あるい
は負電圧を印加することによつてこれを収縮さ
せ、パイロツト噴射を行なわせていた。ところ
が、このような電歪式アクチユエータの制御方式
では、外部に設置する高電圧発生装置のコストが
高いという問題があつた。

次に、本発明者らは荷重の印加により電圧を発
生している電歪式アクチユエータを短絡即ちシヨ
ートさせたところ、電歪式アクチユエータ全体と
して第４図のような軸方向の縮小が生じた。即
ち、軸方向に500Kgの荷重が加わつている状態で
電歪式アクチユエータをシヨートさせたところ、
25μmの縮小を生じたのである。

そこで本発明者らは燃料噴射ポンプのポンプ室
に取り付けた電歪式アクチユエータを、単にシヨ
ートするだけの第９図に示す駆動回路を考えた。
この回路には電歪式アクチユエータ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、カソード側が高圧側
に、アノード側が接地側にすなわち逆方向に接続
されており、電歪式アクチユエータ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は導通し電歪式アクチユエータ
２００をシヨートし収縮させる。

この状態を第１０図の波形図で説明する。第１
０図２はポンプ室の圧力を示しており、電歪式ア
クチユエータ２００がオープン状態の時には電歪
アクチユエータにポンプ室の圧力に比例した電圧
が発生する（第１０図４）。この発生電圧がノズ
ルの開弁圧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が発生しサイ
リスタ１５１を導通させる。そうすると電歪アク
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１０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。

しかし、この電歪アクチユエータ２００を単に
シヨートするだけの方式では、電歪式アクチユエ
ータ２００が荷重のために分極劣化し前述のオー
プン状態での電圧が充分発生しなくなり、その結
果パイロツト噴射の形態を実現する伸縮量が得ら
れなくなる。そこで、電歪式アクチユエータ２０
０をシヨートするかわりに電歪式アクチユエータ
２００に発生する電圧をコンデンサに吸いとり、
その後コンデンサに蓄電した電荷を電歪式アクチ
ユエータ２００に戻すことで分極劣化を防止しよ
うとするものが第１１図の電歪式アクチユエータ
とその制御手段からなる電歪アクチユエータ装置
である。

この装置では電歪式アクチユエータ２００の高
圧側にコイル１６３、スイツチング素子である第
１サイリスタ１６１が直列接続され、コンデンサ
３００に接続されている。これと並列にコイル１
６５および前記サイリスタ１６１と逆極性の第２
サイリスタ１６８が接続されている。また、前記
電歪式アクチユエータ２００には並列に逆電圧防
止用ダイオード１６６が接続され、サイリスタ１
６１および第２サイリスタ１６８のゲートは、そ
れぞれパルストランスPT１，PT２を介して制御
回路Ｃに接続されている。

前記装置では、燃料噴射ポンプの圧送工程にて
電歪式アクチユエータ２００に発生した電荷は、
制御回路ＣがパルストランスPT１を介してサイ
リスタ１６１をオンすることによりコンデンサ３
００に移り、電歪式アクチユエータ２００はシヨ
ート状態と同様になつて収縮を行なつてパイロツ
ト噴射が行なわれる。次に、ポンプの圧送工程が
終了し、かつ次の圧送工程が開始される前に、制
御回路ＣがパルストランスPT２を介して第２サ
イリスタ１６８をオンさせることにより、コンデ
ンサ３００に蓄えられていた電荷がコイル１６５
を通じて電歪式アクチユエータ２００に戻され、
分極劣化が防止される。

しかしながら、このような電歪アクチユエータ
装置は、高価なスイツチング素子であるサイリス
タ、高価なパルストランスをそれぞれ２個ずつ用
いた構成となつており、価格の面から見て非常に
不利である。

本発明は前述のように機能する電歪アクチユエ
ータ装置における高価な素子の使用個数を低減
し、比較的安価な構成でありながら電歪式アクチ
ユエータの分極劣化を防止できる電歪式アクチユ
エータ装置を実現することを目的としたものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成する本発明の基本形態にかかる
電歪式アクチユエータ装置は、繰り返し荷重を受
ける電歪式アクチユエータ、該電歪式アクチユエ
ータに対して並列に設けられ、前記電歪式アクチ
ユエータを含む閉回路の一部を成し、前記電歪式
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電歪式アクチユエー
タとの間に設けられ、入力信号に応答して前記閉
回路を閉路するスイツチ素子、前記スイツチ素子
と並列に設けられ、前記コンデンサから前記電歪
式アクチユエータへの通電を常時可能とし、その
通電量を制限する電流制限素子、および前記電歪
式アクチユエータが荷重を受けて発生する電圧が
所定値を越える所定時期に前記スイツチ素子を閉
路させて前記電歪式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制御回路とを備
えていることを特徴としている。

〔実施例〕

以下添付図面を用いて本発明の装置の実施例を
説明する。

本発明の基本形態の一実施例としての電歪式ア
クチユエータ装置が第１図に示される。

第１図に示される電歪式アクチユエータ装置を
分配型燃料噴射ポンプに装着した構成が第２図に
示される。この構成上の特徴は、分配型燃料噴射
ポンプＰのポンプ室６０２と直結して噴射率制御
装置７が設けられていることである。

まず燃料噴射ポンプＰについて説明する。ケー
シング６０４のシリンダボア６０５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６０７がローラ６
０８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６０６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，６１０ｂとが形成さ
れ、プランジヤ６０６の先端面とシリンダボア６
０５との間にはポンプ室６０２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６１５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によつてその固定位置を
変えることができ、スピルリング６１８の位置に
よつてポンプ室６０２の吐出量を変えることがで
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。以上は公知部分の説明である。

次に噴射率制御装置について説明する。

噴射率制御装置７はケーシング７２０の中に、
第２図の右から電歪式アクチユエータ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
Ｐに取り付け固定してある。

この実施例の電歪式アクチユエータ２００は従
来例同様に薄い円盤状（φ15×t0.5）mm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。
従つて、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、この電歪式アクチユエータ２００に軸方
向圧縮の荷重をかけた時１枚１枚の電歪素子には
第３図のような電圧が発生する、すなわち500Kg
の負荷で500Vの電圧が発生する。更に、ピスト
ン７２２に500Kgの荷重が加わつている状態で電
歪式アクチユエータ２００をシヨートさせると第
４図より25μmの縮小を生じることも従来例同様
である。

電歪式アクチユエータ２００へ所定の時期にお
ける電圧の印加、シヨート、オープン等の操作は
リード線７２５を介して外部の制御手段であるコ
ントローラCONTによつて制御される。

電歪式アクチユエータ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は可変容積室７２６の中
にあつて、電歪式アクチユエータ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７２９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６
２７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
して電歪式アクチユエータ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。

以上の構成に於いて作用を説明すると、電歪式
アクチユエータ２００に外部からの電圧を印加せ
ず、又シヨートもさせなかつた時、即ち電気的に
オープンした時、ポンプ室６０２の圧力は第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、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、電歪式アクチユエータ２００にはポンプ室
６０２の圧力に比例した電荷が生じ、第３図の電
圧が発生する。なお、ポンプ室６０２の圧力を第
３図の圧縮荷重に換算するには、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８１３の開弁圧は100Kg／cm²に設定し
てあるので、噴射開始時に電歪式アクチユエータ
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は電歪式アクチユエ
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、電歪式アクチユエ
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。

この時電歪式アクチユエータ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の膨張を生じる。
よつてポンプ室６０２の圧力は低下して噴射弁８
１３からの噴射圧は低下する。もしくはポンプ室
６０２の圧力は第５図の下方の曲線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、電歪式アクチユエータには繰り返し荷
重がかかつているので分極劣化し、次第に伸縮量
が低下し、その結果パイロツト噴射の形態を実現
できなくなる可能性があるが、本発明の構成では
前記コントローラCONT（第１図装置）に含まれ
るコンデンサに蓄電した電荷を再び電歪式アクチ
ユエータに戻してやるので分極劣化した電歪式ア
クチユエータを再び分極させ、パイロツト噴射を
可能にすることができる。

次に第１図装置における電歪式アクチユエータ
の駆動について説明する。

第１図のＡ部は、本発明の電歪式アクチユエー
タ装置における電歪式アクチユエータとその制御
手段の主要部分である駆動回路を示している。電
歪式アクチユエータ２００の高圧側にコイル１６
３、スイツチ素子であるサイリスタ１６１が直列
接続され、コンデンサ３００に接続されている。
これと並列に抵抗１６４、ダイオード１６２を直
列に接続したものが接続されている。また、電歪
式アクチユエータ２００と逆並列に逆電圧防止用
ダイオード１６６が接続されている。

電歪式アクチユエータ２００の発生電圧が開弁
圧以上の所定の電圧になつた時、サイリスタ１６
１のゲート端子１６７にトリガ信号が送られる
（第６図２）。これによりサイリスタ１６１は導通
する。この状態で電歪式アクチユエータ２００、
コイル１６３、コンデンサ３００から成る直列共
振回路が形成され、電歪式アクチユエータ２００
に発生した電荷はコンデンサ３００に移るため、
電歪式アクチユエータ２００はシヨート状態と同
様になり収縮を行なう。このとき、スイツチ素子
には並列に電流制限素子が接続され、コンデンサ
から電歪式アクチユエータへ常時通電可能とされ
ているが、電流制限素子はその通電量を制限する
ため、スイツチ素子による電歪式アクチユエータ
からコンデンサへの電荷の移送は、コンデンサか
ら電歪式アクチユエータへの電荷の返還より急激
に行われ、電歪式アクチユエータの電圧が低下し
て、電歪式アクチユエータが変位する。

このとき、この収縮によりポンプ室の圧力が低
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６図４）。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する期間
内にコンデンサ３００に蓄えられていた電荷がダ
イオード１６２、抵抗１６４を介してゆつくりと
電歪式アクチユエータ２００に戻され、コンデン
サ３００と電歪式アクチユエータの電圧が等しく
なると平衡する。コンデンサに蓄えられていた電
圧が400Vだつたとすると200Vが電歪式アクチユ
エータに戻されることになる。しかる後、次の圧
送行程が始まるが、この時、電歪式アクチユエー
タ２００の電圧はすでに200Vになつているため、
圧送に伴つて電圧が上昇し、先程のサイリスタ１
６１をトリガすべきタイミング時点では200V＋
500V＝700Vに達することになる。以上の様に電
歪式アクチユエータ２００に荷重がかかる時は常
に200Vの電圧があらかじめ電歪式アクチユエー
タに印加されており、これにより分極劣化を防止
することができるとともに、次回のスイツチ素子
による電荷の移送時には大きな変位が得られる。

第１図装置におけるコントローラCONTの前
記サイリスタ１６１をトリガする制御回路につい
て以下に記述する。１０１は第１コンパレータ
で、電歪式アクチユエータ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式アクチユエータ２
００の端子電圧700V以上になると第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の出力パルス幅
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式ア
クチユエータの発生電圧が前述の基準電圧
（VR1）を超えてしまい、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
発生期間中は、不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Ｑ
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。このパルス幅はサ
イリスタ１６１のトリガ信号のパルス幅であるの
で、短くてよく約30μsに設定してある。

第２ワンシヨツトマルチ１０８のＱ出力は抵抗
１１１，１１２を介してトランジスタ１１３のベ
ースに接続されており、第２ワンシヨツトマルチ
１０８のＱ出力が「１」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
コレクタにはパルストランス１１４が接続されて
おり、トランジスタ１１３がオンになるとパルス
トランス１１４の１次コイルに電流が流れ、２次
コイルにトリガ信号が誘起される。

このトリガ信号はサイリスタ１６１のゲート端
子１６７に接続され、サイリスタ１６１をトリガ
する。ダイオード１１５はバツクパルス吸収用で
ある。

抵抗１０２，１０３で分圧された電歪式アクチ
ユエータの発生電圧は、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
歪式アクチユエータ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３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３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であるポンプ圧送周期、すなわ
ち４気筒エンジンでは25msに設定されている。

第３ワンシヨツトマルチ１４２のＱ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Ｃ
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Ｑ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のリセツト入力Ｒ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、トリガ信号は発生しないようになつて
いる。

上記構成におけるコントローラCONTの作動
を以下に記述する。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の圧力が上昇する。それにつ
れて電歪式アクチユエータ２００は加圧され電圧
が発生する。この電圧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200Vから
上昇することになる。電歪アクチユエータの発生
電圧は抵抗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。電歪式アクチユエータの端子電圧が
700Vを越えると（第６図３）、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Ｑ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１１
１，１１２を介してトランジスタ１１３が導通す
る。これによりパルストランス１１４を介してサ
イリスタ１６１がトリガされて（第６図２）導通
し、電歪式アクチユエータ２００の電荷をコンデ
ンサ３００へ吸収する。このため電歪式アクチユ
エータ２００の端子電圧は約200Vに低下し（第
６図３）、電歪式アクチユエータ２００は約25μm
収縮するので前述の如くポンプ室６０２の圧力が
低下し（第６図１）噴射が中断される（第６図
４）。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ので、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。ポンプ室圧のスピ
ルにより燃料圧力が低下すると電歪式アクチユエ
ータ２００が発生する電圧は低下し、ポンプ圧送
行程が終了すると0Vとなる。このとき電歪式ア
クチユエータ２００の端子電圧はコンデンサの電
圧より低くなろうとするが、コンデンサの電荷が
ダイオード１６２、抵抗１６４を通じて徐々に電
歪式アクチユエータ２００に戻され、電歪式アク
チユエータ２００の電圧は約200Vとなる。なお、
端子電圧が負電圧まで下がり、その負電圧の値が
大きいと電歪式アクチユエータ２００の分極が壊
さ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。

次にエンジンの運転条件に応じて前記電歪式ア
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、電歪式アクチユエータ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
ヨメータ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を
リセツトする。すなわち、負荷が高い時にはサイ
リスタ１６１へのトリガ信号が発生しないため電
歪式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１４
０の出力が「１」レベルとなるがこの周期が第３
ワンシヨツトマルチ１４２の出力パルス幅25ms
よりも短くなるとＤフリツプフロツプ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をリセツトす
る。このためサイリスタ１６１へのトリガ信号は
発生せず電歪式アクチユエータ２００の制御は行
なわれなくなる。

第１図装置においては、従来のように外部に高
電圧電源を必要とせずに電歪式アクチユエータ２
００の制御を行うことができ、パイロツト噴射を
実現でき、しかも約200Vの印加電圧がコンデン
サから戻つてくるので、単に電歪式アクチユエー
タ２００をシヨートするものに比べて電歪式アク
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、スイツチ素子と並列に電流制限素子
を接続するだけの簡単な構成で電歪式アクチユエ
ータの分極劣化を抑制することができる。

本発明の実施にあたつては、前述のほかに種々
の変形実施例が考えられ、例えば他の実施例の一
例が第７図に示される。第７図装置においては、
電歪式アクチユエータ２００である駆動回路Ｂの
コンデンサ３００に残つている電荷をトランジス
タにより抜き取ることで電歪式アクチユエータの
収縮量を大きくすることを目的とする。第７図装
置ではコンデンサ３００と並列に、抵抗１２９と
トランジスタ１２８と直列接続されたものが接続
されている。さらに、このトランジスタ１２８の
制御用信号を作るために第４ワンシヨツトマルチ
１２０、第５ワンシヨツトマルチ１２３が付加さ
れている。前記第１ワンシヨツトマルチ１０５の
Ｑ出力は第２ワンシヨツトマルチ１０８の立上り
トリガ入力に入力されると同時に第４ワンシヨツ
トマルチ１２０の立上りトリガ入力にも入力され
ている。第４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により決
定される。このパルス幅はトランジスタ１２８を
オンさせ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４ワンシヨツトマルチ１２０のＱ出力は第５
ワンシヨツトマルチ１２３の立下りトリガ入力に
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
により決定される。このパルス幅は、コンデンサ
３００の電荷が抵抗１２９を通じて完全に放電す
るまでの時間、例えば1msに設定してある。第５
ワンシヨツトマルチ１２３のＱ出力は抵抗１２
６，１２７を介してトランジスタ１２８のベース
に接続されており、第５ワンシヨツトマルチ１２
３のＱ出力が「１」レベルのときトランジスタ１
２８はオンとなり、コンデンサ３００の電荷は抵
抗１２９を通じて放電されるようになつている。
また、２入力オア回路１５２の出力が第２ワンシ
ヨツトマルチ１０８のリセツト入力Ｒのほかに、
第５ワンシヨツトマルチ１２３のリセツト入力Ｒ
にも接続されている。

第７図装置の作動について説明する。第１図装
置では、コンデンサ３００に蓄えられていた電荷
がダイオード１６２、抵抗１６４を介して電歪式
アクチユエータに戻されるが、最終的にコンデン
サ３００には半分の電荷が残つている。このため
次の圧送行程時に電歪式アクチユエータ２００の
電荷をコンデンサ３００に吸収するとき、電歪式
アクチユエータ２００の電圧は、200V付近まで
しか低下しなかつた（第６図３）。第７図装置は、
コンデンサ３００の電荷をダイオード１６２、抵
抗１６４を通じて電歪式アクチユエータ２００に
充分戻しきつた後、（電歪式アクチユエータ２０
０の電荷をコンデンサ３００に吸収してから約
20ms後）トランジスタ１２８をオンし、コンデ
ンサに残つている電荷を抵抗１２９を通じて放電
させるという作動をする。このため次の圧送行程
で電歪式アクチユエータ２００の電荷をコンデン
サ３００に吸収するとき、電歪式アクチユエータ
２００の電圧はほとんど0V付近まで低下させる
ことができる。従つて第７図装置は第１図装置の
サイリスタがオンした時の電歪式アクチユエータ
２００の端子電圧の電圧降下が500Vであるのに
対し、約700Vの電圧降下が得られ、電歪式アク
チユエータ２００の収縮量を第１図装置の場合の
約1.4倍とすることができ、パイロツト噴射の状
態をより顕著なものとすることができる。

以上の動作状態を第８図に示す。１はポンプ室
６０２の圧力、２はサイリスタ１６１のトリガ信
号、３はトランジスタ１２８の制御信号、４はア
クチユエータ２００の端子電圧、５はコンデンサ
３００の端子電圧を示している。

また、第１図、第７図のダイオード１６２を無
くした構成も考えられる。この場合は、抵抗１６
４の抵抗値を、ポンプ圧送行程時に電歪式アクチ
ユエータ２００の電荷が抵抗１６４を通じてコン
デンサに流入することを極力防止するために大き
く選んでやる必要がある。

なお、エンジンの運転条件により第２ワンシヨ
ツトマルチ１０８がリセツトされる時は第５ワン
シヨツトマルチ１２３もリセツトされるので、電
歪式アクチユエータ２００の制御が行なわれない
時は前記トランジスタ１２８も機能しない。

以上のように、この実施例ではコンデンサに余
分に残つた電荷をトランジスタに放電するので、
電歪式アクチユエータ２００の収縮量を拡大する
ことができ、パイロツト噴射の形態をより顕著な
ものにすることができる。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明の、電歪式アクチユ
エータ、該電歪式アクチユエータの発生する電荷
を蓄電することができるコンデンサ、所定の時期
に導通し、該コンデンサへ該電歪式アクチユエー
タの発生する電荷を放電することができるスイツ
チ素子、該コンデンサに蓄電された電荷を電歪式
アクチユエータへ戻すことができる電流制限素子
を備えた装置によれば、コンデンサから電歪アク
チユエータに戻す回路に高価なスイツチ素子（サ
イリスタ）を用いる代わりに安価な電流制限素子
を用いているので、安価な構成でありながら電歪
式アクチユエータの分極劣化を防止できるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本形態の一実施例としての
電歪式アクチユエータ装置を示す図、第２図は第
１図に示されるアクチユエータ装置を分配型燃料
噴射ポンプに装着した構成を示す図、第３図、第
４図は電歪式アクチユエータ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図は電歪式アクチユエータの動
作を説明する波形図、第６図は第１図に示した電
歪式アクチユエータ装置のＡ部の動作を説明する
波形図、第７図は他の実施例の電歪式アクチユエ
ータ装置を示す回路図、第８図は第６図の動作を
説明する波形図、第９図は先行技術における電歪
式アクチユエータの駆動回路を示す図、第１０図
は第９図回路の動作を説明する波形図、第１１図
は他の先行技術における電歪式アクチユエータ装
置の制御手段の主要部を示す回路図である。 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、１５０
…コンパレータ、１６１…サイリスタ、１６２…
ダイオード、１６６…ダイオード、２００…電歪
式アクチユエータ、３００…コンデンサ、５００
…ポテンシヨメータ、６０２…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、６
１６…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、７２
５…リード線、７２６…可変容積室、７２８…Ｏ
リング、７２９…雄ねじ、８１３…噴射弁、８１
４…分配通路、Ｐ…燃料噴射ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繰り返し荷重を受ける電歪式アクチユエー
   タ、 該電歪式アクチユエータに対して並列に設けら
   れ、前記電歪式アクチユエータを含む閉回路の一
   部を成し、前記電歪式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電歪式アクチユエータと
   の間に設けられ、入力信号に応答して前記閉回路
   を閉路するスイツチ素子、 前記スイツチ素子と並列に設けられ、前記コン
   デンサから前記電歪式アクチユエータへの通電を
   常時可能とし、その通電量を制限する電流制限素
   子、および 前記電歪式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所定時期に前記スイツ
   チ素子を閉路させて前記電歪式アクチユエータの
   発生する電荷を前記コンデンサに充電させる制御
   回路 を備えることを特徴とする電歪式アクチユエータ
   装置。 ２ 前記スイツチ素子と直列に接続され、電流を
   制限する第２の電流制限素子を備えることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の電歪式アクチ
   ユエータ装置。 ３ 前記第２の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項記載の電歪式アクチユエータ装置。 ４ 前記スイツチ素子が前記電歪式アクチユエー
   タから前記コンデンサへ通電するサイリスタを備
   えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の電歪式アクチユエータ装置。 ５ 前記電流制限素子は、前記コンデンサから前
   記電歪式アクチユエータへ通電する整流素子を備
   えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の電歪式アクチユエータ装置。 ６ 前記コンデンサと並列に設けられた第２スイ
   ツチ素子、および前記コンデンサから前記電歪式
   アクチユエータへ電荷が戻された後、前記第２ス
   イツタ素子により前記コンデンサの電荷を放電さ
   せる第２制御回路を備えることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の電歪式アクチユエータ装
   置。 ７ 前記電歪式アクチユエータは、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
   載の電歪式アクチユエータ装置。 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所定時期として前
   記スイツチ素子を制御することを特徴とする特許
   請求の範囲第７項記載の電歪式アクチユエータ装
   置。