JPH056431B2 - - 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７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８図の波形図で説明する。第８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式ア
クチユエータにポンプ室の圧力に比例した電圧が
発性する（第８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。そうすると電歪式アクチ
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５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２００
をシヨートするかわりに電歪式アクチユエータ２
００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９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６
１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、くり返し荷重を受
ける場所に設置され、圧縮荷重に応じて電圧を発
生し、印加電圧に応じて伸縮する電歪式アクチユ
エータと、この電歪式アクチユエータに電圧を印
加する制御手段とからなる電歪式アクチユエータ
装置であつて、該制御手段は、該電歪式アクチユ
エータの発生する電荷を蓄電可能なコンデンサ
と、第１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充電可能な第１
のスイツチ素子と、該第１の時期とは異なる第２
の時期に導通し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せる第２のスイツチ素
子と、そして該第１と第２のスイツチ素子を該第
１と第２の時期に導通させる制御回路とを備え、
該第１と第２のスイツチ素子の一端がともに接地
され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内の燃が外
部に送出される。燃料の送出はプランジヤ６０６
が右行を始めた時に始まり、さらにプランジヤ６
０６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図で500Vの電圧が発生する、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の受圧面をかけてやればよく、第２図の場
合、ピストン７２２の受圧面は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２０
０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
パイロツト噴射が確になり、また、パイロツト噴
射と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。第１図装置においては電歪式アクチユエータ
２００から電荷をコンデンサ（後述）に蓄電し、
その電荷を再使用することで電歪式アクチユエー
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。

また、電歪素子はくり返し荷重を受けると次第
に分極劣化し、伸量が低下し、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、第１図
装置においては、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２００に戻してやるため
分極劣化を防止することもできる。

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の高圧側にコンデンサ３
００を介してコイル１６３、第１のスイツチ素子
であるサイリスタ１６１が直列接続されたもの
と、コイル１６５、ダイオード１６４、第２のス
イツチ素子であるトライアツク１６２を直列接続
したものとが並列に接続されている。ここで、サ
イリスタ１６１のカソード、トライアツク１６２
のT₁端子が接地されているのが本発明の特徴で
ある。

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第１の時期）、サ
イリスタ１６１のゲート端子１６１１に第１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３
００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となり収縮を行う。

この時、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５）。次に、ポンプ室の圧送
行程が終了し、かつ次の圧送行程が開始されるま
での期間内の所定の時期（第２の時期）に、トラ
イアツク１６２をトリガする（第６図３）。する
と、トライアツク１６２は導通しコンデンサ３０
０、コイル１６５、電歪式アクチユエータ２００
から成る直列共振回路が形成され、コンデンサ３
００に蓄えられていた電荷が、電歪式アクチユエ
ータ２００へ移動するため、電歪式アクチユエー
タ２００へに約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、電歪式
アクチユエータ２００の電圧はすでに300Vにな
つているので、圧送に伴つて電圧が上昇し、先程
のサイリスタ１６１をトリガすべきタイミング時
点では、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と増しているので、収縮量を1.6倍にするこ
とができ、前述の如く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
することができるという優れた点がある。

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およびトライアツク１６２を
トリガする制御回路について以下に記述する。１
０１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２００の端子電圧が800V
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
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１０
９、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
してあり、30μsの間「０」レベルとなる。

第２ワンシヨツトマルチ１０８の出力は抵抗
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が接続されており、トラン
ジスタ１１３がオンすると抵抗１１４に電流が流
れ、サイリスタ１６１のトリガ信号となる。

トリガ信号はサイリスタ１６１のゲート端子１
６１１に接続され、サイリスタ１６１をトリガす
る。ここでサイリスタ１６１のカソードが接地さ
れているのでゲート回路にパルストランス等でア
イソレートする必要はない。

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。このパルス幅はトライアツク１６
２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の立下りトリガ入力に接
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１２６，１２
７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
ンになる。トランジスタ１２８のコレクタには抵
抗１２９が接続されており、トライアツク１６２
のゲート端子１６２１に接続されている。トライ
アツク１６２のT₁端子は接地されており、サイ
リスタ１６１の場合と同様、ゲート回路は非常に
簡便なものとなつている。

抵抗１０２，１０３で分圧された電歪式アクチ
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および、第４ワンシヨツトマルチ１
２３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300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
800Vを超えると（第６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１１３が導通する。
これにより抵抗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0Vに低下し（第６図４）、電歪式アク
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の圧力が低下し（第６図１）、
噴射が中断される（第６図５）。

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。この時電歪式アクチユ
エータ２００の端子電圧は第６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
きいと電歪式アクチユエータ２００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のワンシヨツトマルチ１０５の立上りによ
る第３ワンシヨツトマルチ１２０もトリガされ
る。この出力の立下りで第４ワンシヨツトマルチ
１２３がトリガされる。すなわち、サイリスタ１
６１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に信号が発生しトライアツク
１６２をトリガする（第６図３）。

この時点では既にポンプは圧送行程を終了して
おり、次の圧送行程のための準備段階にありポン
プ室は低圧になつている。トライアツク１６２の
導通により、コンデンサ３００に蓄えられていた
電荷が電歪式アクチユエータ２００に戻され電歪
式アクチユエータの端子電圧約300Vに上昇する。
ここでダイオード１６４はコンデンサ３００から
電歪式アクチユエータ２００に電荷を戻す際にコ
イル１６５に生じるサージ電圧によりトライアツ
ク１６２が逆方向に導通して、いつたん電歪式ア
クチユエータ２００に戻された電荷がコンデンサ
３００に移つてしまうのを防止するためのもので
ある。

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、負荷が高い時にはサイリスタ１６
１、トライアツク１６２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１４０の出力が「１」レベルとなるが、この
周期が第５ワンシヨツトマルチ１４２の出力パル
ス幅25msよりも短くなると、Ｄフリツプフロツ
プ１４５のＱ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
と第４ワンシヨツトマルチ１２３をリセツトす
る。このためサイリスタ１６１、トライアツク１
６２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、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２００の制御を
行なうことができ、しかも、電歪式アクチユエー
タに発生した電荷を単にシヨートする方法に比
べ、該電荷が共振回路の動作によりコンデンサに
蓄えられ、伸長時に再利用することにより収縮量
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、振動が低減されると共に、繰り返
し荷重による電歪式アクチユエータの分極劣化を
防止することもできる。

本発明の実施にあたつては、前述以外の実施例
も考えられ、例えば前述の実施例のコイル１６５
を抵抗に置き換えても良い。この場合はダイオー
ド１６４は不要である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の装置は、ともにそ
の主要部がくり返し荷重を受ける電歪アクチユエ
ータ、該電歪式アクチユエータの発生する電荷を
蓄電できるコンデンサ、第１の時期に導通し該コ
ンデンサへ該電歪アクチユエータの発生する電荷
を充電することができる第１のスイツチ素子、お
よび、該第１の時期とは異なる第２の時期に導通
し該コンデンサに蓄電された電荷を電歪アクチユ
エータへ戻すことができる第２のスイツチ素子を
具備し、該第１、第２のスイツチ素子の一端が接
地されているので、それぞれのゲートトリガは、
パルストランス等によつてアイソレートして与え
てやる必要がなく、ゲート回路を簡便なものとす
ることができ、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８図は第７図回
路の動作を説明する波形図、第９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、１
２０……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、２００……
電歪式アクチユエータ、１６１……サイリスタ、
１６２……トライアツク、１６３，１６５……コ
イル、１６４……ダイオード、１６６……ダイオ
ード、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，６
１０ｂ……吸入ポート、６１１……低圧室、６１
２……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、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 くり返し荷重を受ける場所に設置され、圧縮
   荷重に応じて電圧を発生し、印加電圧に応じて伸
   縮する電歪式アクチユエータと、この電歪式アク
   チユエータに電圧を印加する制御手段とからなる
   電歪式アクチユエータ装置であつて、該制御手段
   は、該電歪式アクチユエータの発生する電荷を蓄
   電可能なコンデンサと、第１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
   荷を充電可能な第１のスイツチ素子と、該第１の
   時期とは異なる第２の時期に導通し該コンデンサ
   に蓄電された電荷を電歪式アクチユエータへ戻せ
   る第２のスイツチ素子と、そして該第１と第２の
   スイツチ素子を該第１と第２の時期に導通させる
   制御回路とを備え、該第１と第２のスイツチ素子
   の一端がともに接地されていることを特徴とする
   電歪式アクチユエータ装置。 ２ 該第１の時期は、該電歪アクチユエータの発
   生電圧がコンデンサの電圧よりも高電圧である時
   期であり、該第２の時期は該電歪アクチユエータ
   の電圧がコンデンサの電圧よりも低い時期であ
   る、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 該第１および第２のスイツチ素子に電流制限
   素子が接続されている、特許請求の範囲第１項記
   載の装置。 ４ 該第１のスイツチ素子がサイリスタであり、
   該第２のスイツチ素子がトライアツクである特許
   請求の範囲第１項記載の装置。 ５ 該第２のスイツチ素子に整流素子を接続した
   特許請求の範囲第４項記載の装置。 ６ 該電流制限素子がインダクタンスを有するコ
   イルである、特許請求の範囲第３項記載の装置。 ７ 該繰り返し荷重が、ジヤーク式油圧ポンプの
   油圧である、特許請求の範囲第１項記載の装置。