JPS6258882A

JPS6258882A - 電歪式アクチュエータ装置

Info

Publication number: JPS6258882A
Application number: JP60193208A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Kawai; 寿河合; Michiyasu Moritsugu; 通泰森次; Toshihiko Ito; 猪頭　敏彦; Yasuyuki Sakakibara; 榊原　康行
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1985-09-03
Filing date: 1985-09-03
Publication date: 1987-03-14
Also published as: JPH053231B2

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。

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ュエータ装置およびこの装置を用
いたディーゼル機関用燃料噴射装置に関する。

Ｃ従来の技術、および発明が解決しようとする問題点〕ディーゼル機関（以下ディーゼルエンジンと称する）の
アイドル騒音の低減にパイロット噴射が有効であること
は既に知られている。

このパイロッ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
ュエータとして組み込み、燃料噴射開始直後にこの電歪
素子を収縮させ、噴射経路の圧力を一時的にイ戊下させ
てパイロット噴射を行なわせるものを行なってきた。

上述のアクチュエータ（以後電歪式アクチュエータと称
する）は、例えばＰＺＴと呼ばれるセラミック材を電歪
素子として使用し、これの薄い円盤状（φ１５１謹Ｘ　
ｔＱ、５ｍｍ）のものを約５０積層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５００
■程度の電圧を印加すると０．５．＋１ｍ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５０
０　Ｖ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または若干の負電圧を印加
すれば同程度の収縮を起こして元の長さに戻る。また、
この電歪式アクチュ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
ュエータでは５００ｋｇの荷重で５００■の電圧が発生
する。これらの電歪式アクチュ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ュエータに高電圧電源を
接続し、燃料噴射開始直後に電歪式アクチュエータに印
加されていた高電圧を解除、あるいは負電圧を印加する
ことによってこれを収縮させ、パイロット噴射を行なわ
せていた。ところが、このような電歪式アクチュエータ
の制御方式では、直流の高電圧発生装置を外部に設置す
る必要があるため、特に車載条件下では電源回路が複雑
となり、コストの上昇を招（という問題があった。

次に、本発明者らは荷重の印加により電圧を発生してい
る電歪式アクチュエータを短絡すなわちショートさせた
ところ、電歪式アクチュエータ全体として第４図のよう
な軸方向の収縮が生じた。

すなわち、軸方向に５００ｋｇの荷重が加わっている状
態で電歪式アクチュエータをショートさせたところ、２
５μｍの収縮が生じたのである。

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
けた電歪式アクチュエータを、単にショートするだけの
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ュエータ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
式アクチュエータ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
クチュエータ２００をショートさせ収縮させる。

この状態を第１０図の波形図で説明する。第１０図（１
）はポンプ室の圧力を示しており、電歪式アクチュエー
タ２００がオープン状態の時にはこの電歪式アクチュエ
ータ２００にポンプ室の圧力に比例した電圧が発生する
（第１０図（３））。この発生電圧が燃料噴射ノズルの
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１
５１を導通させる。そして電歪式アクチュエータ２００
はショートし、その時の発生電圧（５００Ｖ　）に相当
した収縮を生じる。

これによってポンプ室の圧力が低下し噴射が中断される
ため、第１０図（４）の如くバイロフト噴射を行なうこ
とができることは前述した通りである。

しかしながら、この電歪式アクチュエータ２００を単に
シＥ＋）するだけの方式では、電歪式アクチュエータ２
００が荷重のために分極劣化し前述のオーブン状態での
電圧が充分発生しなくなり、その結果バイロフト噴射の
形態を実現する伸縮量が得られなくなる。そこで、電歪
式アクチュエータ２００をショートする代わりに、電歪
式アクチュエータ２００に発生する電圧をコンデンサに
吸収させ、その後コンデンサに蓄電した電荷を電歪式ア
クチュエータ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図の電歪式アクチュエータとそのコ
ントローラからなる電歪式アクチュエータ装置である。

この装置では電歪式アクチュエータ２００の高圧側にコ
イル２０２およびスイッチング素子である第１サイリス
タ２０１（アノード側）が直列接続され、サイリスタ２
０１のカソード側はコンデンサ３００に接続されている
。これと並列にコイル２０４および前記サイリスタ２０
１と逆方向の第２サイリスタ２０３が直列接続されてい
る。また、前記電歪式アクチュエータ２００には並列に
逆電圧防止用ダイオード１６６が接続され、第１サイリ
スタ２０１および第２サイリスタ２０３のゲートは、そ
れぞれパルストランス２０５．２０６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
クチュエータ２００に発生した電荷は、制御回路Ｃがパ
ルストランス２０５を介して第１サイリスタ２０１をオ
ンさせることによりコンデンサ３００に移り、電歪式ア
クチュエータ２００はショート状態と同様になって収縮
を行ない、パイロッ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２０６を介して第２サ
イリスタ２０３をオンさせることにより、コンデンサ３
００に蓄えられていた電荷がコイル２０４を通じて電歪
式アクチュエータ２００に戻され、分極劣化が防止され
る。

しかしながら、このような電歪式アクチュエータ装置で
は、高価なスイッ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個ずつ必要とするため、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式アクチェエータ装
置における高価なスイッチ素子の使用個数を低減し、比
較的安価な構成でありなから電歪式アクチェエータの分
極劣化を防止することができる電歪式アクチュエータ装
置を実現することを主な目的とする。

また、本発明はこの装置を用いたディーゼル機関用燃料
噴射装置を実現することをも目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては基本形態として、繰り返し荷重を受け
る電歪式アクチュエータと該電歪式アクチュエータに電
圧を印加するコントローラとを具備する電歪式アクチュ
エータ装置であって、該コントローラが、該電歪式アク
チュ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、該電歪式アクチュエータと該コンデンサを電気
的に絶縁することができる変成器、端子の１つが接地さ
れ、所定の時期に導通し該コンデンサへ該変成器を介し
て該電歪式アクチュエータの発生する電荷を充電するこ
とができるスイッチ素子、および、該コンデンサに蓄電
された電荷を該電歪式アクチュエータへ戻すことができ
る電流制限素子、を含むことを特徴とする電歪式アクチ
ュエータ装置が提供される。

本発明においては他の形態として、燃料噴射ポンプのシ
リンダボアと該シリンダボア内に摺動自在に嵌合された
プランジャとによって形成されるポンプ室内に燃料を導
入すると共にポンプ室の容積を変化させて燃料を加圧送
出して噴射弁から噴射させるディーゼル機関用燃料噴射
装置であって、該装置の該ポンプ室に連通ずる可変容積
室の容積を変化させ得るように組み込まれた繰り返し荷
重を受ける電歪式アクチュエータと、該電歪式アクチュ
エータに電圧を印加する外部のコントローラとを有する
電歪式アクチュエータ装置を具備し、該コントローラが
、該電歪式アクチュ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、該電歪式アクチュエータと該コ
ンデンサを電気的に絶縁することができる変成器、端子
の１つが接地され、前記ポンプ室内の燃料圧力が一定の
圧力を超えた所定の時期に導通し該コンデンサへ該変成
器を介して該電歪式アクチュエータの発生する電荷を充
電することができるスイッチ素子、および、該コンデン
サに蓄電された電荷・をポンプ圧送行程終了後に該電歪
式アクチュエータへ戻すことができる電流制限素子、を
含むことを特徴とする電歪式アクチュエータ装置を用い
たディーゼル機関用燃料噴射装置が提供される。

〔作　用〕

本発明の基本形態としての電歪式アクチュエータ装置に
おいては、コンデンサから電歪式アクチュエータに電荷
を戻す回路に高価なスイッチ素子を用いる代わりに安価
な電流制限素子を用いており、また、使用されるスイッ
チ素子の端子の１つが接地されているのでその駆動信号
はパルストランス等によってアイソレートして与えてや
る必要がなく、従って駆動回路の簡素化を図ってコスト
の低減化を図ることができる。

さらに、電歪式アクチュエータに発生した電荷はトラン
ス、共振回路の作用でコンデンサに一時蓄えられ、電歪
式アクチュエータの非動作時に再び電歪式アクチュエー
タに戻されるため、電歪式アクチュエータの分極劣化を
防止することもできる。

〔実施例〕

本発明の基本形態の一実施例としての電歪式アクチュエ
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ュ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６
０２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６
０４のシリンダボア６０５内に摺動自在に支持されたプ
ランジャ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。すなわち、エンジンの回転はギ
ヤまた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、プランジャ６０６はこの駆動軸により同軸
的に回転駆動されると共に、フェイスカム６０７がロー
ラ６０８に係合することにより往復運動する。フェイス
カム６０７はばね（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、プランジャ６０
６の往復運動は、軸心周りに回転してフェイスカム６０
７のカム面の形状に従うことにより行われる。

プランジャ６０６はその外周に、１個の分配ボート６０
９とエンジン気筒数と同数の吸入ボート６１０ａ。

６１０ｂとが形成され、プランジャ６０６の先端面とシ
リンダボア６０５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６１
１をシリンダボア６０５に連通ずる吸入通路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共に、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
機能および吸戻し弁としての機能を有する。

然してプランジャ６０６が左行してポンプ室６０２が膨
張する時、いずれかの吸入ボート６１０ａまたは６１０
ｂ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、プランジャ
６０６が右行してポンプ室６０２が加圧される時、分配
ボート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
はプランジャ６０６が右行を始めた時に始まり、さらに
プランジャ６０６が右行してスピルボート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。

ここでスピルボート６１７とは、プランジ中６０６に設
けられポンプ室６０２と低圧室６１１とを導通するため
の開口であり、スピルリング６１８は、短いシリンダ状
であって、その内孔をプランジャ６０６が摺動するもの
である。スピルリング６１８はレバー６１９によってそ
の固定位置を変えることができ、スピルリング６１８の
位置によってポンプ室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−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ュエータ２０ｏ、ピストン７２２、
皿ばね７２３、ディスタンスピース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、
すなわち袋状であって、その開放端部のおねじ７２９に
よって噴射ポンプＰに取り付は固定されている。

この実施例の電歪式アクチュエータ２００は従来例同様
に薄い円盤状（φ１５龍Ｘ　ｔ　０．５　ｍｍ）の電歪
素子を約５０積層層して円柱状となしたものである。従
って、この電歪素子はＰＺＴと呼ばれるセラミック材で
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５００■程度の電圧を印加すると０．５μｍ
程度伸びる。これを５０枚ｍＷＪして各々の素子の厚み
方向に５００■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または若干の負電圧を
印加すれば２５μｍの収縮を起こして元の長さに戻る。

また、この電歪式アクチュエータ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５００■
の電圧が発生する。さらに、ピストン７２２に５００ｋ
ｇの荷重が加わっている状態で電歪式アクチュエータ２
００をショートさせると第４図より２５μｍの収縮が生
じることも従来例同様である。

電歪式アクチュエータ２００への所定の時３ｔＪＪ　ニ
オける電圧の印加、ショート、オーブン等の操作は、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Ｃ０ＮＴによって制御される。

電歪式アクチュエータ２００の伸縮作用はピストン７２
２に伝えられ、ピストン７２２とディスタンスピース６
２４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の中にあって、電歪式アクチュエータ２
００を収縮させる方向に付勢している。

ディスタンスピース６２４は円盤状であって、その中央
には貫通孔６２７を有している。ディスタンスピース６
２４の直径はピストン７２２の直径よりも−回り大きく
、ケーシング７２０のおねじ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
れるようになってシールを行う。可変容積室７２６は貫
通孔６２７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
式アクチュエータ２００側に漏洩しないように０リング
７２８がピストン７２２の外周に配設されている。

以上の構成において作用を説明すると、電歪式アクチュ
エータ２００に外部からの電圧を印加せず、またショー
トもさせなかった時、すなわち電気的にオープン状態に
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は吐出行程であっ
て、すなわち、プランジャ６０６が右行しつつかつ、ス
ピルボート６１７．’ｌ＜スピルリング６１８によって
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。すなわち、この期間、噴射弁８１
３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。よって噴射量もその圧力とおおむね比例してい
る。

また、電歪式アクチュエータ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の受圧面積を掛けて
やればよく、第２図の場合、ピストン７２２の受圧面積
は４ｃｎｉ程度であり、噴射弁８１３の開弁圧は１００
　ｋｇ　／　ｃｒＡに設定しであるので、噴射開始時に
電歪式アクチュエータ２００によって発生する電圧は４
００■である。

またコントローラＣ０ＮＴは電歪式アクチュエータ２０
０に発生した電圧がさらに上昇して５００■に達した時
、すなわち、噴射弁８１３が噴射を開始した直後の所定
の時期に、電歪式アクチュエータ２００をショートして
発生した電圧をＯＶに落とすように制御する。

この時電歪式アクチュエータ２００は第４図に示すよう
に２５μｍの収縮を生じるので、可変容積室７２６は４
　ｃｔｉ　ｘ２５ｐ　ｍ　＝１０ｍｍ’の膨張を生じる
。

よってポンプ室６０２の圧力は低下して噴射弁８１３か
らの噴射圧は低下する。もしくはポンプ室内６０２の圧
力は第５図の下方の曲線中）となる。後述の場合、噴射
弁８１３からの噴射は一時中断され、バイロフト噴射の
形態を実現することができる。

ここで、電歪式アクチュエータ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ット噴射
が明確になり、また、パイロッ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ュエータ２００から
電荷をコンデンサ（後述）に蓄電し、その電荷を再利用
することで電歪式アクチュエータの収縮量を大きくし、
パイロット噴射の効果を高めることがねらいとされる。

また、電歪素子は繰り返し荷重をうけると次第に分極劣
化し、伸１ｉｉｆｆｌが低下し、パイロット噴射の形態
を実現できな（なる可能性があるが、第１図装置におい
ては電歪式アクチュエータ２００から電荷をコンデンサ
に蓄電し、その電荷の一部を再び電歪式アクチュエータ
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ュエータの駆動
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ュエータ装置に
おける電歪式アクチュエータとそのコントローラの主要
部分の回路を示している。電歪式アクチュエータ２００
の高圧側に絶縁用トランス１６２の１次コイル１６３お
よびサイリスタ１６１（アノード側）が直列接続されて
おり、また電歪式アクチュエータ２００と並列に逆電圧
防止用ダイオード１６６が接続されている。一方、絶縁
用トランス１６２の２次コイル１６４、共振用コイルＩ
６５、ダイオード１６７およびコンデンサ３００により
直列共振回路が構成されており、コンデンサ３００の高
圧側は高抵抗の抵抗１６８を介して電歪式アクチュエー
タ２００の高圧側に接続されている。

電歪式アクチュエータ２００の発生電圧が開弁圧以上の
所定の電圧になった時、サイリスタ１６１のゲート端子
１７１にトリガ信号が送られる（第６図＋２１）、これ
によりサイリスタ１６１は導通し、電歪式アクチュエー
タ２００の電荷がトランス１６２の１次コイル１６３を
通じて放出される。この時のトランス１６２の巻数比が
１＝１であるならば、２次コイル１６４の両端には電歪
式アクチュエータ２００の電圧降下分（例えば５００Ｖ
）が誘導される。この電圧は共振用コイル１６５、ダイ
オード１６７を通じてコンデンサ３００に蓄電されるこ
とになる。すなわち電歪式アクチュエータ２００に発生
した電荷は、コンデンサ３００に吸収され、その結果、
電歪式アクチュエータ２００は収縮する。ここでダイオ
ード１６７は、コンデンサ３００に蓄電された電荷がト
ランス１６２を通じて放出されるのを防止する役目をす
る。

この時、この収縮によりポンプ室６０２の圧力が低下し
パイロッ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に、コ
ンデンサ３００に蓄えられた電荷は抵抗１６８を介して
徐々に電歪式アクチュエータ２００に戻される。そして
、コンデンサ３００の電圧と、電歪式アクチュエータの
電圧が等しくなった時点で平衡状態となる。すなわち、
約２５０Ｖに相当する電荷が電歪式アクチュエータ２０
０に戻される。次のポンプ圧送行程が始まると、電歪式
アクチュエータ２００に発生する電圧は、この２５０Ｖ
のオフセット電圧に第３図に示した圧縮荷重による発生
電圧を加算した電圧となる。従って、従来例の単にショ
ートするだけの回路に比べ、電圧が５００ｖから７５０
Ｖ　（第６図（３）参照）ト増シテイルノテ、収縮量を
１．５倍にすることができ、前述の如くパイロット噴射
の効果を高めることができると共に、分極劣化を防止す
ることもできる。

第１図装置におけるコントローラＣ０ＮＴについて以下
に記述される。１０１は第１コンパレータで、電歪式ア
クチュエータ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（ＶＲＩ）　１０４が接続されており、電
歪式アクチュエータ２００の端子電圧が７５０Ｖ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ｌＯ６、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１５ｍ５ｅｃ）に設定し
である。

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、パイロット噴射ノための１回目の
ショート以後においても電歪式アクチュエータの発生電
圧が前述の基準電圧（ＶＲＩ）を超えてしまい、複数回
のショート動作を行なっ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っている。

第１ワンショットマルチ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１ｏ９、抵抗１１０により決定される。このパル
ス幅はサイリスタ１６１のトリガ信号であるので、短く
て良く、約３０μｓに設定しである。第２ワンシヨツト
マルチ１０８のＱ出力は、この３０μｓの間ｒＯＪレベ
ルとなる。

抵抗１０２　、１０３で分圧された電歪式アクチュエー
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（Ｖ
Ｒ２）　１４１が接続されており、電歪式アクチュエー
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プルの第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である場合
のポンプ圧送周期、すなわち４気筒エンジンでは２５ｍ
５ｅｃに設定されている。

第３ワンシヨツトマルチ１４２の出力はＤフリップフロ
ップ１４５のＤ入力に接続されており、Ｄフリップフロ
ップ１４５のクロック人力Ｃには第２コンパレータ１４
０の出力が接続されている。Ｄフリップフロップ１４５
の出力は２人力オア回１ｔｓ２の一方の入力に接続され
ている。

５００はアクセルペダル（図示せず）と連動して動くポ
テンショメータで、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（Ｖｌ？３）　１５
１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人力オア回路１５２
のもう一方の入力に接続されている。２人力オア回路１
５２の出力は、第２ワンシヨツトマルチ１０８のリセッ
ト人力Ｒに接続されており、２人力オア回路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
リセットされるため、トリガ信号は発生されないように
なっている。

上記構成におけるコントローラＣ０ＮＴの作動が以下に
記述される。今仮に、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６０
２の圧力が上昇する。それにつれて電歪式アクチュエー
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
、２５０ｖから上昇することになる。電歪式アクチュエ
ータの発生電圧ハ抵抗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（ＶＲＩ）と比
較される。電歪式アクチュ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
出力の立上りにより第２ワンショットマルチ１０日がト
リガされ、その百出力から負倫理の約３０μｓのパルス
幅を持つトリガ信号が出力される。この信号は抵抗１１
１．１１２を介してトランジスタ１１３をオンさせるの
で、３０μｓの期間、抵抗１１４を介してサイリスタ１
６１のゲート端子１７１に電流を供給することになり、
すなわちこの期間サイリスタ１６１は導通し、電歪式ア
クチュエータ２００の電荷は、トランス１６２を介して
コイル１６５、コンデンサ３００等からなる直列共振回
路に流出する。この時、トランス１６２を理想トランス
とじ巻数比を１＝１とすると、電歪式アクチュエータ２
００の電圧降下分（約５００Ｖ）に相当する電荷はコン
デンサ３００に蓄えられることになり、同時に電歪式ア
クチュエータは約２５μｍに収縮する。その結果、前述
の如くポンプ室６０２の圧力が開弁圧以下に低下しく第
６図（１））、燃料噴射が中断される（第６図（４））
。

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
前述のスピルボート６１７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ュエータ２
００の端子電圧は第６図（３）の破線のように負電圧ま
で低下しようとするが、負電圧の値が大きいと電歪式ア
クチュエータ２００の分極が損なわれるおそれがあるた
め、ダイオード１６６によりこの負電圧すなわち逆電圧
をショートし保護するようになっている。

ポンプ室の圧送行程が一回終了すると電歪式アクチュエ
ータ２００の端子電圧は０■となり、一方コンデンサ３
００の電圧は５００ｖとなる。この５００ｖに相当する
電荷は、抵抗１６８を介してゆっくりと電歪式アクチュ
エータ２００に戻されることになり、結局、その半分の
約２５０ｖに相当する電荷が電歪式アクチュエータ２０
０に蓄えられる。ここで、抵抗１６８の値は、前述した
ようにポンプ圧送行程時に電歪式アクチュエータ２００
に発生する電荷がこの抵抗１６８を通じてコンデンサ３
００に容易に流入しない程度に大きな値としなければな
らない。

次にエンジンの運転条件に応じて前記電歪式アクチュエ
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バイロフト噴射を行なって
も騒音、振動に対して効果が少なく、またパイロット噴
射を行なうと噴射率が低下し、かえってエンジン出力が
低下するため、電歪式アクチュエータ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ョメータ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人力オア回路１５２を介して、第２ワンシヨツト
マルチ１０８をリセットする。すなわち、負荷が高い時
には第２ワンシヨツトマルチ１０８からトリガ信号が発
生されないため、電歪式アクチュエータ２００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
３ワンシヨツトマルチ１４２の出力パルス幅２５ｍ５よ
りも短くなると、Ｄフリップフロップ１４５のＱ出力が
「１」レベルとなり、２人カオア回路１５２を通して第
２ワンシヨツトマルチ１０８をリセットする。このため
、トリガ信号は発生されず、電歪式アクチュエータ２０
０の制御は行われなくなる。

第１図装置においては、外部に高電圧電源を必要とせず
に電歪式アクチュエータ２００の制御を行うことができ
、しかも、電歪式アクチュエータ２００に発生した電荷
を単にショートする方法に比べ、該電荷が共振回路の作
用によりコンデンサ３００に蓄えられ、伸長時に再利用
することにより収縮量を増大することができるため、パ
イロット噴射の効果を大きくでき、騒音、振動が低減さ
れ得ると共に、繰り返し荷重による電歪式アクチュエー
タ２００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っては、前述以外の実施例も考えら
れる。例えば第２の実施例が第７図に示される。この実
施例は、前述の実施例のコンデンサ３００と抵抗１６Ｂ
の間にダイオ−１’１６９を付加したことを特徴として
いる。このダイオード１６９を付加したことにより、ポ
ンプ圧送行程時に抵抗１６８を通じて電歪式アクチュエ
ータ２００からコンデンサ３００に流入する可能性のあ
る電荷を阻止できるので、抵抗１６８の抵抗値の選択範
囲を広げることができる。

また、第３の実施例として第８図に示されるように、サ
イリスタ１６１の代わりにトランジスタ１７０を使用し
た構成も考えられる。あるいは、サイリスタ１６１の代
わりにリレー等（図示せず）を用いても実現できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高価なスイッチ素子の使用個数を低減
することができ、また、使用されるスイッチ素子の端子
の１つが接地されているのでその駆動信号はパルストラ
ンス等によってアイソレートして与えてやる必要がなく
、従って駆動回路の簡素化を図ってコストの低減化を図
ることができる。

また本発明によれば、電歪式アクチュエータに発生した
電荷はトランス、共振回路の作用でコンデンサに一時蓄
えられ、電歪式アクチュエータの非動作時に再び電歪式
アクチュエータに戻されるため、電歪式アクチュエータ
の収縮量を増大することができ、電歪式アクチュエータ
の分極劣化を防止することもできる。

さらに、このような電歪式アクチュエータをディーゼル
機関用燃料噴射装置に用いた場合には、収縮量が増大さ
れているため、パイロット噴射の効果を高めることがで
き、騒音や振動の低減にも寄与できる。

【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
クチュエータ装置を示す回路図、第２図は第１図に示さ
れるアクチュエータ装置を分配型燃料噴射ポンプに装着
した時の構成を示す図、第３図、第４図は電歪式アクチュエータにおける圧縮荷
重に対する発生電圧およびショート時収縮量の関係を示
す特性図、第５図は電歪式アクチュ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ュエータ装置のＡ
部の動作を説明する波形図、第７図は第２の実施例を示す回路図、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ュエータ装置の
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・・・ワンショットマルチ、１０８・・・ワンショットマルチ、１４０・・・コンパレータ、１４２・・・ワンショットマルチ、１４５・・・Ｄフリップフロップ、１５０・・・コンパレータ、１６１・・・サイリスタ、　　　１６２・・・絶縁トラ
ンス、１６５・・・コイル、１６６、１６７、１６９・
・・ダイオード、１６８・・・電流制限素子、　　１７
０・・・トランジスタ、２００・・・電歪式アクチュエ
ータ、３００・・・コンデンサ、５００・・・ポテンショメータ、６０２・・・ポンプ室、　　　　６０４・・・ケーシン
グ、６０５・・・シリンダボア、　　６０６・・・プラ
ンジャ、６０７・・・フェイスカム、６０８・・・ロー
ラ、６０９・・・分配ボート、６１０ａ、６１．Ｏｂ・・・吸入ボート、６１１・・・
低圧室、　　　　　６１２・・・吸入通路、６１４・・
・分配通路、　　　　６１５・・・デリバリ弁、６１６
・・・ばね、　　　　　　６１７・・・スピルボート、
６１８・・・スピルリング、６１９・・・レバー、６２
４・・・ディスタンスピース、７・・・噴射率制御装置、７２０・・・ケーシング、７
２２・・・ピストン、　　　　７２３・・・皿ばね、７
２５・・・リード線、　　　　７２６・・・可変容積室
、７２８・・・Ｏリング、　　　　７２９・・・おねじ
、８１３・・・噴射弁、　　　　８１４・・・分配通路
、Ｐ・・・燃料噴射ポンプ。

Claims

【特許請求の範囲】１、繰り返し荷重を受ける電歪式アクチュエータと該電
歪式アクチュエータに電圧を印加するコントローラとを
具備する電歪式アクチュエータ装置であって、該コント
ローラが該電歪式アクチュ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、該電歪式アクチュエータと該コンデンサを電気的に絶縁
することができる変成器、端子の１つが接地され、所定の時期に導通し該コンデン
サへ該変成器を介して該電歪式アクチュエータの発生す
る電荷を充電することができるスイッチ素子、および、該コンデンサに蓄電された電荷を該電歪式アクチュエー
タへ戻すことのできる第１の電流制限素子、を含むことを特徴とする電歪式アクチュエータ装置。２、前記変成器および前記コンデンサの間に、該コンデ
ンサからの電荷の流入を阻止する第１の整流素子が介設
されている特許請求の範囲第１項記載の装置。３、前記変成器および前記コンデンサの間に第２の電流
制限素子が介設されている特許請求の範囲第１項または
第２項に記載の装置。４、前記第２の電流制限素子がインダクタンスを有する
コイルである特許請求の範囲第３項に記載の装置。５、前記スイッチ素子がサイリスタである特許請求の範
囲第１項に記載の装置。６、前記コンデンサおよび前記電歪式アクチュエータの
間で前記第１の電流制限素子が含まれる導通路に第２の
整流素子が挿入されている特許請求の範囲第１項記載の
装置。７、前記スイッチ素子がトランジスタである特許請求の
範囲第１項に記載の装置。８、前記繰り返し荷重が、ジャーク式油圧ポンプの油圧
による荷重である特許請求の範囲第１項に記載の装置。９、燃料噴射ポンプのシリンダボアと該シリンダボア内
に摺動自在に嵌合されたプランジャとによって形成され
るポンプ室内に燃料を導入すると共にポンプ室の容積を
変化させて燃料を加圧送出して噴射弁から噴射させるデ
ィーゼル機関用燃料噴射装置であって、該装置の該ポンプ室に連通する可変容積室の容積を変化
させ得るように組み込まれた繰り返し荷重を受ける電歪
式アクチュエータと、該電歪式アクチュエータに電圧を
印加する外部のコントローラとを有する電歪式アクチュ
エータ装置を具備し、該コントローラが、該電歪式アクチュ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、該電歪式アクチュエータと該コンデンサを電気的に絶縁
することができる変成器、端子の１つが接地され、前記ポンプ室内の燃料圧力が一
定の圧力を超えた所定の時期に導通し該コンデンサへ該
変成器を介して該電歪式アクチュエータの発生する電荷
を充電することができるスイッチ素子、および、該コンデンサに蓄電された電荷をポンプ圧送行程終了後
に該電歪式アクチュエータへ戻すことができる電流制限
素子、を含むことを特徴とする電歪式アクチュエータ装置を用
いたディーゼル機関用燃料噴射装置。１０、前記電歪式アクチュエータが電圧の印加により伸
長し、電圧の除去により収縮し、その伸縮による燃料噴
射率の制限が、機関回転数または負荷に応じて中止され
、該機関回転数が該電歪式アクチュエータの発生電圧に
基づき検出される特許請求の範囲第９項記載の装置。