JP2006144588A - ピエゾインジェクタの駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】応答性を確保しつつも、騒音を好適に抑制することのできるピエゾインジェクタの駆動装置を提供する。
【解決手段】噴射信号（図５（ａ））に基づき、ピエゾ素子の充電制御を行なうべく、基準信号（図５（ｂ））の論理「Ｈ」及び「Ｌ」に同期して充電スイッチの周期的なオン・オフ操作を行なう。ただし、この際、所定期間Ｔにわたって、周期的なオン・オフ操作に伴うピエゾ素子への通電量（図５（ｅ））を監視し、監視される通電量が所定の閾値Ｉｔｈを上回らないように制限する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ピエゾ素子をアクチュエータとして備える燃料噴射弁であるピエゾインジェクタを駆動すべく、前記ピエゾ素子の充電制御及び放電制御を行なうピエゾインジェクタの駆動装置に関する。

ピエゾインジェクタは、多数の圧電素子を積層した積層体（ピエゾスタック）が圧電効果により伸縮するピエゾアクチュエータが、例えばディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置における燃料噴射用インジェクタに適用されたものである。ピエゾアクチュエータは容量性の負荷であり、その充電と放電とで伸長状態と縮小状態とが切り替えられる。そして、ピエゾインジェクタでは、ピエゾアクチュエータの伸縮動作により開弁と閉弁とが切り替えられる。

図１０に、ピエゾインジェクタの断面構成を示す。

ピエゾインジェクタは、そのボディ５０の先端に円柱状のニードル収納部５２が設けられている。そして、ニードル収納部５２には、その軸方向に変位可能なノズルニードル５４が収納されている。ノズルニードル５４は、ボディ５０の先端部に形成されている環状のニードルシート部５６に着座することで、ニードル収納部５２を外部（内燃機関の燃焼室）から遮断する一方、ニードルシート部５６から離座することで、ニードル収納部５２を外部と連通させる。また、ノズルニードル５４は、（図示しない）コモンレールから高圧燃料通路５８へ供給された高圧燃料がニードル収納部５２へと供給される。

ノズルニードル５４の背面側（ニードルシート部５６と対向する側の反対側）は、背圧室６０に対向している。背圧室６０には、高圧燃料通路５８からの燃料がオリフィス６４を介して供給される。また、背圧室６０には、ノズルニードル５４をニードルシート部５６側へ押すニードルスプリング６２が備えられている。

背圧室６０は、バランス三方弁６６を介して低圧燃料通路７２に連通可能とされている。バランス三方弁６６は、バルブスプリング７０によってボディ５０の後部側（図中、上方）に押されている。三方弁６６は、バルブスプリング７０によって及ぼされる力によって、その背面側が環状のバルブシート部７４に着座することで、低圧燃料通路７２と背圧室６０とを遮断し、バルブスプリング７０によって及ぼされる力に抗してボディ５０の先端側へ変位することで、低圧燃料通路７２と背圧室６０とを連通させる。

三方弁６６のうちバルブシート部７４側の面は、バルブピストン７８の先端と対向している。一方、バルブピストン７８の後部側は、ピエゾピストン８０の先端と対向している。そして、バルブピストン７８、ピエゾピストン８０、及びボディ５０の内周面によって変位拡大室８２が区画形成されている。変位拡大室８２は、ボディ５０の先端側よりもボディ５０の後方側の方が口径が大きくなるように縮径部を有して２つの円柱状の空間が直列に接続されたものである。変位拡大室８２には、例えば燃料等の適宜の流体が充填されている。

一方、ピエゾピストン８０は、ピエゾスプリング８４によってボディ５０の後方へと押されている。更に、ピエゾピストン８０は、そのボディ５０の後方側が上記ピエゾスタックを備えてアクチュエータとして機能するピエゾ素子８６と連結されている。ちなみに、ピエゾ素子８６は、ピエゾピストン８０と対向する側の裏面側がボディ５０に固定されている。

このため、ピエゾ素子８６へ電流が供給されずピエゾ素子８６が縮小状態にあるときには、ピエゾスプリング８４によってピエゾピストン８０はボディ５０の後方に位置することとなる。このとき、バルブピストン７８が三方弁６６をボディ５０の先端側へ変位させないため、三方弁６６により背圧室６０と低圧燃料通路７２とは遮断されている。このため、背圧室６０内の燃料圧力（コモンレール圧）及びニードルスプリング６２によってノズルニードル５４は、ボディ５０先端側へと押され、ニードルシート部５６に着座した状態(閉弁状態）となる。

一方、ピエゾ素子８６に電流が供給されることでピエゾ素子８６が伸長状態となると、ピエゾピストン８０は、ピエゾスプリング８４の力に抗してボディ５０の先端側へ移動する。これにより、バルブピストン７８が三方弁６６をボディ５０の先端側へ変位させる(開弁させる）ようになるため、背圧室６０が低圧燃料通路７２と連通される。その結果、背圧室６０内の燃料の圧力が低下し、ニードル収納部５２内の高圧燃料がノズルニードル５４をボディ５０の後方へ押す力が、背圧室６０内の燃料及びニードルスプリング６２がノズルニードル５４をボディ５０の前方へ押す力よりも所定以上大きくなると、ノズルニードル５４は、ニードルシート部５６から離座した状態（開弁状態）となる。

上記構成によれば、ピエゾ素子８６への充放電を通じて、ノズルニードル５４を開閉制御することができるようになり、ひいては、燃料の噴射制御を行なうことが可能となる。

ところで、ピエゾ素子８６の充電によりピエゾ素子８６が伸長しようとする力が、ピエゾスプリング８４等によりピエゾピストン８０をボディ５０の後部側へ押す力を上回るまでは、ピエゾ素子８６にはエネルギが蓄えられる。一方、ピエゾ素子８６やピエゾピストン８０、三方弁６６が変位し始めると、ピエゾ素子８６とピエゾピストン８０とは、一般によく知られているバネ-マスの振動系となり、固有振動する。ここで、ピエゾ素子８６の充電速度が速い、すなわち固有振動数が大きいと、三方弁６６が変位を開始するまでにピエゾ素子８６に大きなエネルギが蓄えられることとなり、大きな振動が発生することがある。そして、この発生した固有振動がピエゾ素子８６を固定するボディ５０へと伝達されるため、インジェクタに大きな騒音が生じることがある。

一方、上記騒音を低減すべく、ピエゾ素子８６に供給するエネルギを低減することや、駆動エネルギの供給速度を低下させることが考えられる。しかし、供給するエネルギを低減すると、インジェクタの作動が不安定となる等の問題が生じる。また、エネルギの供給速度を低下させると、複数回の噴射を短時間の間に繰り返すことが困難となる等、ピエゾインジェクタのメリットである応答性を犠牲とすることにもなりかねない。特に、パイロット噴射及び主噴射を行なうディーゼルエンジン等においては、応答性の低下は、パイロット噴射と主噴射との間の間隔を短縮することを困難とするため、こうした問題は深刻である。

ちなみに、従来のピエゾ素子８６の充電制御としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。

なお、図１０に示したピエゾインジェクタに限らず、ピエゾ素子をアクチュエータとして備える燃料噴射弁であるピエゾインジェクタにあっては、これを駆動する際に騒音が生じるおそれのあるこうした実情も概ね共通したものとなっている。
特開平１１−３１７５５１号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、応答性を確保しつつも、騒音を好適に抑制することのできるピエゾインジェクタの駆動装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。

手段１では、ピエゾ素子をアクチュエータとして備える燃料噴射弁であるピエゾインジェクタを駆動すべく、前記ピエゾ素子の充電制御及び放電制御を行なうピエゾインジェクタの駆動装置において、前記ピエゾ素子の充電制御を行なうに際し、該ピエゾ素子への通電量を、通電開始初期に制限した後、増大させる制御を行なう制御手段を備えるようにした。

このように、通電開始初期に、ピエゾ素子への通電量を制限することで、ピエゾインジェクタの開弁が開始されるまでにピエゾ素子等にエネルギが過剰に蓄えられることを回避することができる。このため、ピエゾ素子の変位に際して、ピエゾ素子からピエゾインジェクタの他の部分に伝達される振動を低減することができ、ひいては、騒音を好適に抑制することができる。更に、制限する制御の後、通電量を増大させることで、ピエゾインジェクタの開弁動作が遅れることを回避でき、換言すればピエゾインジェクタの応答性を確保することができる。したがって、手段１によれば、応答性を確保しつつも、騒音を好適に抑制することができる。

なお、上記制限及び増大にかかる制御を、例えば通電開始から所定期間の通電量の総量が、所定期間経過直後における所定期間と同じ期間における通電量の総量よりも小さくなるようにして行なってもよい。

また、制限する制御を行なう期間は、充電制御を行なう期間の略「１／３」であることが望ましいことが発明者の実験により明らかになった。

手段２では、手段１において、前記ピエゾ素子にコイルを介して給電手段の電力が供給される電流通路と、該電流通路を開閉制御する充電スイッチとを更に備え、前記制御手段は、前記充電スイッチの周期的なオン・オフ操作によって前記ピエゾ素子の充電制御を行なうようにした。

ピエゾ素子にコイルを介して給電手段の電力を供給する場合、コイルとピエゾ素子とに流れる電流は交流となる。このため、ピエゾ素子の一方の端子に整流された電流を供給するためには、充電スイッチを周期的にオン・オフ操作することが望ましい。これにより、コイルを介してピエゾ素子へ供給される電流は、略三角波形を有するものとなる。このため、手段２によれば、こうしたパルス状の直流電流を複数回与えることで、ピエゾ素子へエネルギを供給することができる。

ちなみに、上記オン操作の期間は、上記交流の周期の「１／４」以下とすることが望ましい。これにより、オン操作の期間は電流量が上昇し、オフ操作となると電流量が減少する三角波形を有した電流がピエゾ素子に供給されることとなる。

なお、ここでいう「周期的」とは、オン操作とオフ操作とが繰り返されることをいい、この際、オン操作の時間やオフ操作の時間が毎回一定であるとの意味は含まないものとする。

また、この手段２の構成において、上記制限及び所定期間経過後の増大を、例えば所定期間の上記各周期の通電量が、所定期間経過後の各周期の通電量よりも少なくすることで行なってもよい。なお、ここで、所定期間経過後の各周期の通電量の代わりに、所定期間経過直後の一周期の通電量としてもよい。

手段３では、手段２において、前記制御手段は、前記周期的なオン・オフ操作に伴う前記ピエゾ素子への通電量を監視し、前記監視される通電量が所定の閾値を上回らないように制御することで上記制限を行なうようにした。

手段３では、通電量を監視するとともに、監視される通電量を所定の閾値を上回らないように制限することで、通電量を制限する制御を行なうことができるようになる。

手段４では、手段３において、前記制御手段は、前記周期的なオン・オフ操作に伴う前記ピエゾ素子への通電量を監視し、前記監視される通電量が所定の閾値を上回らないように制御するものであって、且つ前記通電量を増大させる制御を前記所定の閾値を増大させることで行なうようにした。

オン操作の時間が長いと過剰な電流がピエゾ素子に蓄えられて大きな騒音を発生させるおそれのみならず、過剰な電流によってピエゾ素子を駆動する駆動回路（手段２の電流回路等）が破損するおそれ等がある。この点、上記構成では、上記制限する制御から増大させる制御へ移行した後も監視される通電量を所定の閾値以上とならないように制限するために、充電スイッチの破損のおそれ等にも好適に対処することができる。しかも、この際、所定の閾値を通電開始初期における上記制限する制御時よりもその後の方が大きくすることで、通電開始初期に通電量を適切に制限することができるとともにその後に通電量を適切に増大させることができる。

手段５では、手段２において、前記制御手段は、前記周期的なオン・オフ操作を行なうに際し、一回のオン操作を行なう時間を、前記制限する制御を行なうときよりも増大させる制御を行なうときの方が長くなるようにした。

こうした設定によれば、手段２に記載した三角波形の電流の積分値を、上記制限する制御の後に増大させることが容易となる。このため、ピエゾ素子の通電量を上記制限する制御の後に増大させることも容易となる。

手段６では、手段５において、前記制御手段は、前記周的的なオン・オフ操作を行なうための基準信号を生成するものであって且つ、前記基準信号によって指定される一回のオン操作の時間を、前記制限する制御を行なうときよりも増大させる制御を行なうときの方が長くなるようにした。

上記構成では、基準信号に基づいて、充電スイッチのオン・オフ操作がなされることとなる。しかも、この基準信号は、一回のオン操作の時間が上記態様にて設定されているため、通電開始初期に通電量を制限しつつその後の通電量を増大することができる。このように、予め通電量の制限や通電量の増大が適切に設定された基準信号を用いるなら、オープン制御によっても、上記制限する制御やその後の増大させる制御を行なうことができる。

手段７では、手段２において、前記制限手段は、前記オン・オフ操作の一周期におけるオフ操作の時間に対するオン操作の時間の比率を、前記制限する制御を行なうときよりも前記増大させる制御を行なうときの方が大きくなるようにした。

オン・オフ操作の一周期におけるオフ操作の時間に対するオン操作の時間の比率を大きくすることで、一周期の通電量を大きくすることが可能である。このため、上記構成では、制限する制御の後、オン・オフ操作の一周期の通電量を増大させることができる。

手段８．手段３、４又は７において、前記制御手段は、前記周期的なオン・オフ操作を行なうための基準信号を生成する手段と、該基準信号に基づいて前記充電スイッチのオン・オフ操作を行なう手段とを備えて構成されるようにした。

手段８によれば、オン・オフ操作を簡易に行なうことができるようになる。すなわち、手段３又は４の構成においては、基準信号を例えばオン操作時間とオフ操作時間とが不変である規則的な時系列を有した周期信号とする等、簡易な設定とすることができる。なお、こうした設定とする場合には、オン操作時間を上記所定期間経過後にとって最適な時間であって且つ所定期間におけるオフ操作時間が過度に長くならないようにオン操作時間及びオフ操作時間を設定することが望ましい。また、手段７の構成においては、予めオン・オフ操作のパターンを基準信号にて設定することで、電流通路における電流の流通状態の監視に基づき操作態様を可変設定する等、制御が煩雑となることを回避することができる。

なお、手段１〜８のいずれかにおいては、手段９によるように、前記制限手段は、前記通電開始初期の通電量を「８〜１０Ａ」に制限するようにしてもよい。

手段１０では、ピエゾ素子をアクチュエータとして備える燃料噴射弁であるピエゾインジェクタを駆動すべく、前記ピエゾ素子の充電制御及び放電制御を行なうピエゾインジェクタの駆動装置において、前記ピエゾ素子の充電制御を行なうに際し、前記ピエゾ素子へ供給するエネルギを、該エネルギの供給開始初期に制限した後、増大させる制御を行なうようにした。

このように、供給開始からピエゾ素子へ供給されるエネルギを一旦制限することで、ピエゾインジェクタの開弁が開始されるまでにピエゾ素子等にエネルギが過剰に蓄えられることを回避することができる。このため、ピエゾ素子が変位するに際しピエゾインジェクタに伝達される振動を低減することができ、ひいては、騒音を好適に抑制することができる。更に、制限する制御の後、供給されるエネルギを増大させることで、ピエゾインジェクタの開弁動作が遅れることを回避することが、換言すればピエゾインジェクタの応答性を確保することができる。したがって、手段１０によれば、その応答性を確保しつつも、騒音を好適に抑制することができる。

なお、手段１〜１０のいずれかにおいては、手段１１によるように、前記制限する制御を行なう期間が「３４μｓ」以上としてもよい。

これにより、ピエゾインジェクタに生じる騒音のレベルを効果的に低減することができるようになる。なお、この期間は、所定の閾値が「８Ａ」のときに「４７μｓ」以上とし、所定の閾値が「１０Ａ」のときに「５０μｓ」以上とし、その間の所定の閾値に対しては、これら「４７μｓ」と「５０μｓ」との間の補間値となるようにすることが望ましい。

手段１２では、手段１〜１１のいずれかにおいて、前記ピエゾインジェクタは、高圧燃料の供給される高圧燃料通路と燃料タンクへ燃料を戻す低圧燃料通路との間を連通及び遮断する三方弁を備えて、且つ前記ピエゾ素子の伸長により前記三方弁が開弁されることで燃料噴射口が開口されて燃料が噴射されるものであり、前記制限する制御を行なう期間を、前記三方弁の開弁が開始されると想定されるときまでとするようにした。

上記構成によれば、三方弁の開弁が開始されると想定されるときまで通電量が制限されるために、三方弁の開弁が開始されるまでにピエゾ素子にエネルギが過剰に蓄えられることを好適に回避することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかるピエゾインジェクタの駆動装置を、車載ディーゼルエンジンに搭載されるピエゾインジェクタの駆動装置に適用した第１の実施形態を図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態の全体構成を示す。同図１に示されるように、本実施形態にかかるピエゾインジェクタの駆動装置は、ピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂを駆動すべく、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの充電制御及び放電制御を行なうものであり、中央処理装置等を有してディーゼルエンジンを制御する電子制御装置３０と、ドライバユニット１とを備えて構成されている。ちなみに、ドライバユニット１や電子制御装置３０には、バッテリＢから電力が供給される。

ピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂは、先の図１０に示した構造を有するものである。一方、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂは、複数の圧電素子が積層されてなる積層体（ピエゾスタック）を備え、これが圧電効果により伸縮することによりアクチュエータとして機能する。具体的には、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂは、容量性の負荷であり、充電されることで伸長し、放電されることで縮小する。そして、各ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの伸長動作に伴い各ピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂが開弁し、各気筒に燃料が噴射される。一方、各ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの縮小動作に伴いピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂが閉弁して燃料噴射が停止される。

次に，ドライバユニット１について説明する。バッテリＢから供給される電力は、まず昇圧回路であるＤＣ／ＤＣコンバータ２に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、コイル２ｃと、ＮチャネルＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタからなる充電スイッチ２ｓとの直列接続体として構成されており、その一方の端子がバッテリＢ側に、また他方の端子が接地側にそれぞれ接続されている。ちなみに、図中、ダイオード２ｄは、Ｎチャネルトランジスタを形成することで形成される寄生ダイオードであり、そのアノード側が接地側と、またカソード側がコイル２ｃ側と接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、充電スイッチ２ｓがオン・オフの操作をされることで、バッテリＢの電圧（例えば「１２Ｖ」）を、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの充電制御のための高電圧（例えば「２００〜３００Ｖ」）に昇圧する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２の昇圧電圧は、ダイオード４を介してコンデンサ６に印加される。コンデンサ６は、その一方の端子がダイオード４のカソード側に接続され、また他方の端子が接地されている。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の昇圧電圧がコンデンサ６に印加されると、コンデンサ６はピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂに供給するための電荷を蓄える。ちなみに、コンデンサ６は、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂへの一回の充電動作にかかる電荷の供給によってはその電圧がほとんど変化しないような容量（例えば「数１００μＦ」程度）を有することが望ましい。

コンデンサ６のうちの高電位となる端子側、すなわち、ダイオード４のカソード側は、充電スイッチ１０と充放電コイル１２との直列接続体を介して、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの高電位となる端子側に接続されている。そして、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの低電位となる端子側は、それぞれ選択スイッチ１４ａ，１４ｂと抵抗１６ａ，１６ｂとからなる直列接続体を介して接地されている。ここで、充電スイッチ１０は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタからなる。また、図中、ダイオード１０ｄは、トランジスタが形成されることで形成される寄生ダイオードで、そのアノードが充放電コイル１２側に、またそのカソードがダイオード４側にそれぞれ接続されている。また、選択スイッチ１４ａ，１４ｂは、それぞれＮチャネルＭＯＳトランジスタからなる。図中、ダイオードｄａ，ｄｂは、これらトランジスタが形成されることで形成される寄生ダイオードで、そのアノードが接地側に、またそのカソードがピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂ側にそれぞれ接続されている。

充電スイッチ１０と充放電コイル１２との間には、放電スイッチ１８の一方の端子が接続されており、放電スイッチ１８の他方の端子は、接地されている。ここで、放電スイッチ１８は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタからなる。ちなみに、図中、ダイオード１８ｄは、このトランジスタが形成されることで形成されるものであり、そのアノードが接地側に、またカソードが充電スイッチ１０や充放電コイル１２側に接続されている。

一方、コントローラ２０は、電子制御装置３０からの指令に基づき、充電スイッチ１０及び放電スイッチ１８を操作する専用のハードウェアである。ちなみに、充電スイッチ１０や、放電スイッチ１８を高速で駆動すべく、本実施形態では、図示しないドライバを介して、コントローラ２０から充電スイッチ１０や、放電スイッチ１８へ信号を出力するようにしている。このドライバは、コンデンサ６の高電位となる端子側から給電されるようにすることが望ましい。

次に、電子制御装置３０とコントローラ２０とによって行なわれるピエゾ素子Ｐａ，ｐｂの充電制御及び放電制御について説明する。

図２は、充電制御及び放電制御の状態を示すタイムチャートである。ここで、図２（ａ）は、その論理値を「Ｈ」とすることで、燃料の噴射時期及び噴射期間を指定するための信号である噴射信号（図中、上記ピエゾ素子Ｐａに対応する信号である噴射信号ＩＪＴａを例示）の推移を示している。図２（ｂ）は、その論理値を「Ｈ」とすることで、選択スイッチ１４ａ，１４ｂのうちのうちのいずれかを選択的にオンとする制御信号（図中、選択スイッチ１４ａの制御信号を例示）の推移を示している。図２（ｃ）は、その論理値を「Ｈ」とすることで、充電スイッチ１０の操作を通じたピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの充電を行なう時期及び期間を指定するための信号である充電期間信号の推移を示している。図２（ｄ）は、その論理値を「Ｈ」とすることで、放電スイッチ１８の操作を通じたピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの放電を行なう時期及び期間を指定するための信号である放電期間信号の推移を示している。図２（ｅ）は、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの高電位となる端子側の電位の推移を示している。

この一連の制御においては、時刻ｔ１に、電子制御装置３０からコントローラ２０に噴射信号ＩＪＴａが入力されると、コントローラ２０では、以下のような処理を行なう。まず、この噴射信号ＩＪＴａに基づき、上記充電期間信号を、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで論理「Ｈ」となる態様にて生成するとともに、選択スイッチ１４ａを選択的にオンとすべく、選択制御信号を出力する。そして、生成された充電期間信号に基づき、充電スイッチ１０をオン・オフ操作する。なお、充電期間信号を、電子制御装置３０によって生成するようにしてもよい。

ここで、充電スイッチ１０がオンとされることによって、図３（ａ）に示すように、コンデンサ６、充電スイッチ１０、充放電コイル１２、ピエゾ素子Ｐａ、選択スイッチ１４ａ、抵抗１６ａからなる閉ループ回路が形成される。これにより、コンデンサ６の電荷がピエゾ素子Ｐａに充電される。一方、充電スイッチ１０のオン操作の後、この充電スイッチ１０がオフとされることで、図３（ｂ）に示すように、ダイオード１８ｄ、充放電コイル１２、ピエゾ素子Ｐａ、選択スイッチ１４ａ、抵抗１６ａからなる閉ループ回路が形成される。これにより、充放電コイル１２のフライホイールエネルギが、ピエゾ素子Ｐａに充電される。

上記態様にて充電スイッチ１０が操作されることで、ピエゾ素子Ｐａが充電され、ピエゾ素子Ｐａの高電位となる端子側の電位が上昇する。なお、図３（ａ）に示す閉ループ回路は、充放電コイル１２を介してコンデンサ６の電力が供給される電流通路であり、充電スイッチ１０は、この電流通路を開閉制御する機能を有する。

一方、図２に示す時刻ｔ３において噴射信号ＩＪＴａが論理「Ｌ」となると、放電期間信号を、時刻ｔ３から時刻ｔ４まで論理「Ｈ」となる態様にて生成するとともに放電スイッチ１８をオン・オフ操作する。

すなわち、放電スイッチ１８がオンとされることで、図４（ａ）に示すように、放電スイッチ１８、充放電コイル１２、ピエゾ素子Ｐａ、選択スイッチ１４ａ、抵抗１４ａによって閉ループ回路が形成される。これにより、ピエゾ素子Ｐａが放電される。更に、放電スイッチ１８のオン操作の後、放電スイッチ１８がオフとされることで、図４（ｂ）に示すように、コンデンサ６、ダイオード１０ｄ、充放電コイル１２、ピエゾ素子Ｐａ、選択スイッチ１４ａ、抵抗１６ａによって閉ループ回路が形成される。これにより、充放電コイル１２のフライホイールエネルギがダイオード１０ｄを介してコンデンサ６に回収される。

上記態様にて放電スイッチ１８が操作されることで、ピエゾ素子Ｐａが放電され、ピエゾ素子Ｐａの高電位となる端子側の電位が低下する。

そして、放電をする制御期間の終了後の時刻ｔ５に、選択スイッチ１４ａをオフとする。

以上説明した態様にて、充電スイッチ１０のオン・オフ操作や、放電スイッチ１８のオン・オフ操作を行なうことで、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの充放電制御をすることができる。

ただし、充電スイッチ１０のオン・オフ操作によっては、ピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂの開弁が開始されるときまでにピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂに蓄えられるエネルギが過剰となり、結果としてピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂに大きな騒音が生じることがあることについては上述したとおりである。

そこで本実施形態では、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの充電制御を行なうに際し、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂへの通電量を、通電開始時から所定期間制限した後、増大させる制御を行なうようにする。このように、通電開始から所定期間、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂへ供給されるエネルギを制限することで、ピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂの開弁が開始されるまでにピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂ等にエネルギが過剰に蓄えられることよって生じるピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂの騒音の抑制を図る。更に、所定期間の経過後、通電量を増大させることで、ピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂの開弁動作が遅れることを回避し、その応答性を確保する。

ここで、上記通電制御について、図５に基づいて更に詳述する。図５（ａ）は、上記噴射信号の推移を示している。図５（ｂ）は、オン・オフ操作を行なうための基準信号であり、ここでは、オン操作期間を論理「Ｈ」と、オフ操作期間を論理「Ｌ」とするものを例示した。図５（ｃ）は、先の図１に示した充電スイッチ１０の実際のオン・オフ操作状態の推移を示している。図５（ｄ）は、電流制限態様を示している。図５（ｅ）は、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂへの通電量の推移を示している。図５（ｆ）は、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの高電位となる端子側の電圧の推移を示している。

この図５に示す一連の処理においては、まず時刻ｔ１１において電子制御装置３０から噴射信号（ＩＪＴａ，ＩＪＴｂ）が出力されると、先の図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示した態様にて選択スイッチ１４ａ，１４ｂの操作や、充電期間信号の生成が行なわれる。そして、充電期間信号に応じて、コントローラ２０では、以下の処理を行なう。すなわち、充電期間信号によって指定される充電期間、充電スイッチ１０をオン・オフ操作すべく上記基準信号を生成する。ここで基準信号は、論理「Ｈ」と論理「Ｌ」の繰り返しにより、周期的なオン操作及びオフ操作を指示するものである。特に、本実施形態にかかる基準信号は、各周期の論理「Ｈ」である時間や各周期における論理「Ｌ」である時間が互いに等しく設定されている。ちなみに、ここで、「周期的」とは、論理「Ｈ」と論理「Ｌ」との繰り返しを、換言すれば、オン操作とオフ操作との繰り返しを意味し、この際、各周期のオン操作時間同士やオフ時間操作同士が等しいことは意味しないものとする。

更に、基準信号に基づき、充電スイッチ１０のオン・オフ操作を行うとともに、先の図１に示した抵抗１６ａ，１６ｂを流れる電流を監視する。そして、時刻ｔ１２において、監視される電流値が所定の閾値Ｉｔｈ以上となると、基準信号によりオン操作が指示されているときであっても、充電スイッチ１０をオフに切り替える。詳しくは、充電スイッチ１０に出力される信号を、基準信号と電流の監視結果とに基づいて生成することで、監視される電流値が所定の閾値Ｉｔｈ以上となると、充電スイッチ１０をオフとするようにする。そして、時刻ｔ１３において、再度基準信号がオン操作を指示するようになると、充電スイッチ１０を再度オン操作する。ちなみに、図５（ｅ）において、所定の閾値Ｉｔｈによる制限を行なわなかった場合のピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの通電量を一点鎖線にて示した。また、図５（ｆ）において、所定の閾値Ｉｔｈによる制限を行なわなかった場合のピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの高電位となる端子側の電圧を破線にて示した。

こうした処理、換言すれば監視される電流値が所定の閾値Ｉｔｈを上回らないように制限する処理は、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂへの通電量を制限することが所望される所定期間Ｔにわたって行なわれる。そして、所定期間Ｔ経過後である時刻ｔ１４において、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂへの通電量を所定の閾値Ｉｔｈに基づいて制限する処理を終了する。これにより、所定期間Ｔ経過後には、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂへの通電量が増大されるようになる。

ここで、本実施形態にかかる所定の閾値Ｉｔｈや所定期間Ｔの設定態様について説明する。

まず、所定の閾値Ｉｔｈの設定態様について説明する。燃料噴射制御に関しては、ピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂの騒音の問題の回避のみならず、燃料の噴射期間についての要求がある。すなわち、適切な燃料噴射期間は限られており、この期間があまり長期化することは燃料噴射制御に不都合を生じさせることとなる。このため、所定の閾値Ｉｔｈを極端に小さな値とすると、燃料噴射を完了する時間が許容される範囲を超えて長期化するおそれがある。これに対しては、通電量を制限する上記制御の後に通電量を増大させる際の増大量を非常に大きなものとすることで対処することも考えられるが、この場合、充電スイッチ１０の耐圧の問題を生じるのみならず、高周波領域での別のノイズを引き起こすことにもなりかねない。こうした事情から所定の閾値Ｉｔｈは、「８Ａ」以上とすることが望ましい。一方、所定の閾値Ｉｔｈを大きな値とすると、所定期間Ｔを長くしたときの騒音レベルの低下の度合いが小さくなる。このため、所定の閾値Ｉｔｈによって通電量を制限したとしても、騒音レベルを効果的に低減することはできなくなる。こうした事情から所定の閾値Ｉｔｈを「１０Ａ」以下とすることが望ましい。

図６は、電流を制限する所定期間Ｔや電流の制限に用いる所定の閾値Ｉｔｈと、ピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂの騒音レベルとの関係を示している。図６において、横軸は、所定期間Ｔ（μｓ）であり、縦軸は騒音レベル（ｄＢ）である。そして、所定の閾値Ｉｔｈが「８Ａ」である条件での所定期間Ｔと騒音レベルとの関係の計測値を三角印で、また、所定の閾値が「１０Ａ」である条件での所定期間Ｔと騒音レベルとの関係の計測値を四角印でそれぞれ示した。また、所定の閾値を設けてピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの通電量の制限を行なわなかった場合についての騒音レベルの計測値を計測点ｄ１にて示した。

図６に示されるように、所定の閾値Ｉｔｈが「８Ａ」であるときには、所定期間Ｔが「３４μｓ」となるあたりから、騒音レベルが低下し始め、所定期間Ｔが「５２μｓ」以上となっても騒音レベルは低下しなくなる。一方、所定の閾値Ｉｔｈが「１０Ａ」であるときには、所定期間Ｔが「３４μｓ」となるあたりから、騒音レベルの低下の度合いが大きくなり、所定期間Ｔが「４４μｓ」以上となると騒音レベルの低下の度合いが小さくなる。

以上より、所定期間Ｔを設定することで騒音レベルの低下の効果が顕著に得られるように、所定期間Ｔを「３４μｓ」以上とすることが望ましい。

ところで、所定期間Ｔを長くしたときの騒音レベルの低下の度合いが小さくなるところは、それ以上所定期間Ｔを短くしても騒音レベルの改善という観点からは顕著な効果が期待できなくなるところである。一方、燃料噴射制御からの様々な要求要素の中には、燃料噴射を迅速に行なうことを、換言すれば、先の図２（ｃ）に示したピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの充電期間を縮小することを要求するものもある。このように騒音対策と燃料噴射を迅速に行なうこととがトレードオフの関係にあることに鑑みれば、所定の閾値Ｉｔｈを「８Ａ」とする場合において、所定期間Ｔを「５２μｓ」以上とすることは望ましくない。更に、所定の閾値Ｉｔｈを「１０Ａ」とする場合においては、所定期間Ｔを「５２μｓ」以上としても騒音レベルが低下するとはいえ、所定の閾値Ｉｔｈを「８Ａ」とする場合ほどには、所定期間Ｔを長くしても騒音レベルが効果的に低下しない。そして、一般に、所定期間Ｔを長くしたときの騒音レベルの低下の度合いは、所定の閾値Ｉｔｈが小さいほど顕著となる。こうした実情に鑑みれば、所定期間Ｔは、「５２μｓ」以下とすることが望ましい。

上述した２つの観点から、所定の閾値Ｉｔｈを「８〜１０Ａ」とし、所定期間Ｔを「３４〜５２μｓ」とすることが望ましい。特に、所定の閾値Ｉｔｈと所定期間Ｔとをこのように設定した場合には、その騒音レベルを既存の電磁駆動式のインジェクタの騒音レベル（略「９０ｄＢ」）に近似させることができる。

ここで、騒音レベルを電磁駆動式のインジェクタと略同一のレベルとするためには、更に、所定期間Ｔを、所定の閾値Ｉｔｈが「８Ａ」のときに「４７μｓ」以上とし、所定の閾値Ｉｔｈが「１０Ａ」のときに「５０μｓ」以上とし、その間の所定の閾値Ｉｔｈに対しては、これら「４７μｓ」と「５０μｓ」との間の補間値となるようにすることが望ましい。

ちなみに、ピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂのメリットの一つは、電磁駆動式のインジェクタに比べて応答性が高いことである。このため、所定期間Ｔを過度に長期化したり、所定の閾値Ｉｔｈを過度に小さな値に設定すると、応答性が低下し、電磁駆動式のインジェクタの応答性と比較して優位な特性を失うことにもなりかねない。この点、所定の閾値Ｉｔｈや所定期間Ｔを上記のように設定するなら、電磁駆動式のインジェクタと比較して良好な応答性を確保しつつもその騒音レベルを電磁駆動式のインジェクタと比較して遜色のないものとすることができる。

なお、上記態様にて所定期間Ｔにわたって所定の閾値Ｉｔｈによりピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂへの通電量を制限した後には、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂへの通電量を増大させることでピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂを迅速に全開状態（ノズルニードル５４や三方弁６６の全開状態）とする。こうした増大制御を迅速に行なうためには、オン操作時間を所定期間Ｔ経過後にとって最適な時間であって且つ所定期間Ｔにおけるオフ操作時間が過度に長くならないように基準信号を設定することが望ましい。

以上詳述した本実施の形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）所定期間Ｔにわたって、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂへの通電量を制限することで、ピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂの開弁（ノズルニードル５４や三方弁６６の開弁、ピエゾピストン８０の変位）が開始されるまでにピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂ等にエネルギが過剰に蓄えられることを回避することができる。このため、ピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂが開弁し始めることでピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂに伝達される振動（ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの変位に伴う振動等）を低減することができ、ひいては、騒音を好適に抑制することができる。更に、所定期間Ｔの経過後、通電量を増大させることでピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂの開弁動作が遅れることを回避することが、換言すればピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂの応答性を確保することができる。

（２）所定期間Ｔにわたって、周期的なオン・オフ操作に伴うピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂへの通電量を監視し、監視される通電量が所定の閾値Ｉｔｈを上回らないように制限した。これにより、所定期間Ｔの通電量を簡易に制限することができるようになる。

（３）コントローラ２０により、周期的なオン・オフ操作を行なうための基準信号を生成するとともに、基準信号に基づいて充電スイッチ１０のオン・オフ操作を行なった。しかも、この際、基準信号をオン操作時間とオフ操作時間とが不変である規則的な時系列を有した周期信号とした。このため、オン操作及びオフ操作を簡易な構成にて行なうことができるようになる。

（４）所定期間Ｔを「３４μｓ」以上とすることで、ピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂの応答性を確保しつつも、騒音レベルを好適に低減することができるようになる。

（５）所定の閾値Ｉｔｈを「８〜１０Ａ」とすることで、ピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂの応答性を確保しつつも、騒音レベルを好適に低減することができるようになる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

上記第１の実施形態では、所定期間Ｔにわたって、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの通電量を監視し、これが所定の閾値Ｉｔｈを上回らないように制限した。これに対し、本実施形態では、充電制御を行なう間、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの通電量を監視し、これが所定の閾値Ｉｔｈを上回らないようにするとともに、この所定の閾値Ｉｔｈを所定期間Ｔよりも所定期間Ｔ経過後の方が大きな値となるように設定する。

図７に、本実施形態の通電制御を示す。図７（ａ）は、上記噴射信号の推移を、図７（ｂ）は、上記基準信号を、図７（ｃ）は、充電スイッチ１０の実際のオン・オフ操作状態の推移を、図７（ｄ）は、所定の閾値Ｉｔｈの推移を、図７（ｅ）は、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂへの通電量の推移を、図７（ｆ）は、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの高電位となる端子側の電圧の推移をそれぞれ示している。

図７に示すように、時刻ｔ２１において電子制御装置３０から噴射信号が出力されると、コントローラ２０では、先の図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示したのと同様にして基準信号の生成及び充電スイッチ１０の操作を行なう。ただし、本実施形態では、所定期間Ｔの経過後には、所定の閾値Ｉｔｈを、第１の値ＴＨ１からこれよりも大きな第２の値ＴＨ２へと切り替える。ここで、所定期間Ｔ及び第１の値ＴＨ１は、先の第１の実施形態の所定期間Ｔ及び所定の閾値Ｉｔｈと同様にして設定されるものである。また、第２の値ＴＨ２は、過剰な電流が流れることで、充電スイッチ１０の破損等、ピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂを駆動する回路の破損が懸念される値よりも低い値に設定される。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（５）の効果に加えて更に以下の効果が得られるようになる。

（６）所定期間Ｔ経過後、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの通電量が第２の値ＴＨ２を上回らないように制限することで、ピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂを駆動する回路が破損することを回避することができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

上記第１の実施形態では、所定期間Ｔにわたって、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの通電量を監視し、これが所定の閾値Ｉｔｈを上回らないように制限した。これに対し、本実施形態では、一回のオン操作を行なう時間を、所定期間Ｔよりも所定期間Ｔ経過後の方が長くなるようにする。

図８に、本実施形態の通電制御を示す。図８（ａ）は、上記噴射信号の推移を、図８（ｂ）は、充電スイッチ１０の周期的なオン・オフ操作を行なうための基準信号の推移を、図８（ｃ）は、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂへの通電量の推移を、図８（ｄ）は、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの高電位となる端子側の電圧の推移をそれぞれ示している。ちなみに、本実施形態では、オープン制御を行ない、基準信号は、充電スイッチ１０に出力される信号となる。

図８に示すように、時刻ｔ３１において電子制御装置３０から噴射信号が出力されると、コントローラ２０では、基準信号を生成し、これに基づいて充電スイッチ１０の操作を行なう。ただし、本実施形態では、基準信号によって指定される一回のオン操作を行なう時間を、所定期間Ｔよりも所定期間Ｔ経過後の方が長くなるようにする。更に、所定期間Ｔにおいても、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂへの通電開始時に近いほど、基準信号によって指定される一回のオン操作を行なう時間が短くなるようにする。換言すれば、第ｎ回目のオン・オフ操作におけるオン操作を行なう時間ｔｎを、「ｔ（ｎ）＞ｔ（ｎ−１）」となるようにする。なお、所定期間Ｔの経過後においては、基準信号は、先の第１の実施形態で示したものと同一の態様の信号とする。

以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）、（４）、（５）の効果が得られるようになる。

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

上記第１の実施形態では、所定期間Ｔにわたって、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの通電量を監視し、これが所定の閾値Ｉｔｈを上回らないように制限した。これに対し、本実施形態では、オン・オフ操作の一周期におけるオフ操作の時間に対するオン操作の時間の比率「（オン時間）／（オフ時間）」を、所定期間Ｔよりも所定期間Ｔ経過後の方が長くなるようにする。

図９に、本実施形態の通電制御を示す。図９（ａ）は、上記噴射信号の推移を、図９（ｂ）は、充電スイッチ１０のオン・オフ操作を行なうための基準信号の推移を、図９は、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂへの通電量の推移を、図９（ｄ）は、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂの高電位となる端子側の電圧の推移をそれぞれ示している。ちなみに、本実施形態では、オープン制御を行ない、基準信号は、充電スイッチ１０に出力される信号となる。

図９に示すように、時刻ｔ４１において電子制御装置３０から噴射信号が出力されると、コントローラ２０では、基準信号を生成し、これに基づいて充電スイッチ１０の操作を行なう。ただし、本実施形態では、基準信号によって指定されるオン・オフ操作の一周期におけるオフ操作の時間に対するオン操作の時間の比率を、所定期間Ｔよりも所定期間Ｔ経過後の方が長くなるようにする。換言すれば、第ｎ回目のオン・オフ操作の一周期におけるオフ操作の時間に対するオン操作の時間の比率ｒｎを、「ｒ（ｎ）＞ｒ（ｎ−１）」となるようにする。なお、所定期間Ｔの経過後においては、基準信号は、先の第１の実施形態で示したものと同一の態様の信号とする。

以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）、（４）、（５）の効果が得られるようになる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記第１の実施形態や第２の実施形態では、基準信号を、オン時間及びオフ時間が毎回同一となるよう指示する信号としたが、これに限らない。例えば、一周期の長さを、所定期間よりも所定期間経過後の方が長くなるように指示するものであってもよい。このようにすれば、所定期間においては、ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂへの通電量が所定の閾値Ｉｔｈ以上となることで、充電スイッチ１０がオフされたとしても各周期におけるオフ操作時間が過剰に長くなることを確実に回避することができる。更に、所定期間経過後には、各周期の通電量を十分に確保することができる。

・上記第３の実施形態では、所定期間においてのみ、第ｎ回目のオン・オフ操作におけるオン操作を行なう時間ｔｎを、「ｔ（ｎ）＞ｔ（ｎ−１）」となるようにしたが、これに限らない。例えば所定期間経過後においても、「ｔ（ｎ）＞ｔ（ｎ−１）」となるようにしてもよく、また、所定期間のオン操作時間を全て同じにしてもよい。

・上記第４の実施形態では、所定期間においてのみ、第ｎ回目のオン・オフ操作の一周期におけるオフ操作の時間に対するオン操作の時間の比率ｒｎを、「ｒ（ｎ）＞ｒ（ｎ−１）」となるようにしたが、これに限らない。例えば、所定期間経過後においても、「ｒ（ｎ）＞ｒ（ｎ−１）」となるようにしてもよく、また、所定期間の各周期における上記比率を全て同じにしてもよい。

・ピエゾ素子の充電制御を行なうに際し、該ピエゾ素子への通電量を、通電開始時から所定期間制限した後、増大させる制御を行なう制御手段としては、コントローラ２０及び電子制御装置３０を備えて構成されるものに限らない。すなわち、例えばこうした一連の制御を全て中央処理装置を備える電子制御装置で行なってもよい。また、制御手段は、必ずしも基準信号を生成することで、上記各実施形態やその変形例にかかる処理を行なうものに限らない。

・所定の閾値Ｉｔｈや所定期間Ｔの設定態様については、必ずしも先の第１の実施形態に例示したものに限らない。通電開始からピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂの開弁が開始されるまでの期間（望ましくは、三方弁６６が開弁を開始するまでの期間）としてもよい。また、上述したように、燃料噴射制御に関しても様々な要求要素があり、これらは往々にして互いに相反するものとなっている。このため、各要求要素間の調整によっては、先の第１の実施形態で例示した態様にて設定される所定の閾値Ｉｔｈや所定期間Ｔから外れることが所望されることもあり得る。しかしこうした場合であっても、ピエゾ素子への通電量を、通電開始時から所定期間制限した後、増大させる制御を行なったり、ピエゾ素子へ供給されるエネルギを、通電開始時から所定期間制限した後、増大させる制御を行なったりすることで、騒音レベルを低減することはできる。更に、所定期間Ｔを、充電制御を行なう期間の略「１／３」としてもよい。

・ピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂは、先の図１０に例示した構成を有するものに限らない。要は、ピエゾ素子をアクチュエータとして備える燃料噴射弁であればよい。詳しくは、ピエゾ素子の伸縮によってインジェクタの内部とその外部(燃焼室）との連通及び遮断が制御されるものであってもよい。具体的には、高圧燃料の供給される高圧燃料通路と燃料タンクへと燃料を戻す低圧燃料通路との間を連通及び遮断する三方弁を備え、ピエゾ素子の伸長により三方弁が開弁されることでピエゾインジェクタの外部（燃焼室）と内部とが連通されて燃料が噴射されるものであってもよい。なお、この際、ピエゾインジェクタのボディにピエゾ素子の一端が固定される構成であるなら、ピエゾ素子に過剰なエネルギが供給されたときに振動がインジェクタのボディを伝達することで騒音が生じやすいために、本発明の適用が特に有効である。

・ピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂを駆動する駆動回路としては、先の図１に例示したものに限らない。例えば充電スイッチ１０としては、ＮチャネルＭＯＳトランジスタを備えるものに限らない。また、充放電コイル１２を介してピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂに電力を供給する給電手段としては、コンデンサ６、ＤＣ／ＤＣコンバータ２、及びバッテリＢを備えて構成されるものに限らない。例えばコンデンサ６を備えなくても、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の昇圧電圧を用いてピエゾ素子Ｐａ，Ｐｂに適切な電圧の電力を供給することはできる。また、例えば、バッテリＢの電圧が十分に高いならＤＣ／ＤＣコンバータ２を備えなくてもよい。

・ピエゾインジェクタＰＩａ，ＰＩｂとしては、ディーゼルエンジンに用いられる燃料噴射弁燃料噴射弁に限らず、例えば筒内噴射式ガソリンエンジンに用いられる燃料噴射弁などであってもよい。

本発明にかかるピエゾインジェクタの駆動装置をディーゼルエンジンに備えられるピエゾインジェクタの駆動装置に適用した第１の実施の形態を示す全体構成図。 同実施形態の充放電制御にかかるタイムチャート。 同実施形態にかかる充電制御時における電流の流通態様を示す図。 同実施形態にかかる放電制御時における電流の流通態様を示す図。 同実施形態にかかる充電制御態様を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる閾値及び所定期間の設定態様を説明するためのグラフ。 第２の実施形態にかかる充電制御態様を示すタイムチャート。 第３の実施形態にかかる充電制御態様を示すタイムチャート。 第４の実施形態にかかる充電制御態様を示すタイムチャート。 ピエゾインジェクタの構造を示す断面図。

符号の説明

ＰＩａ，ＰＩｂ…ピエゾインジェクタ、Ｐａ，Ｐｂ…ピエゾ素子、Ｂ…バッテリ、２…ＤＣ／ＤＣコンバータ、６…コンデンサ、１０…充電スイッチ、２０…コントローラ、３０…電子制御装置。

Claims (12)

1. ピエゾ素子をアクチュエータとして備える燃料噴射弁であるピエゾインジェクタを駆動すべく、前記ピエゾ素子の充電制御及び放電制御を行なうピエゾインジェクタの駆動装置において、
   前記ピエゾ素子の充電制御を行なうに際し、該ピエゾ素子への通電量を、通電開始初期に制限した後、増大させる制御を行なう制御手段を備えることを特徴とするピエゾインジェクタの駆動装置。
2. 請求項１記載のピエゾインジェクタの駆動装置において、
   前記ピエゾ素子にコイルを介して給電手段の電力が供給される電流通路と、該電流通路を開閉制御する充電スイッチとを更に備え、
   前記制御手段は、前記充電スイッチの周期的なオン・オフ操作によって前記ピエゾ素子の充電制御を行なうことを特徴とするピエゾインジェクタの駆動装置。
3. 前記制御手段は、前記周期的なオン・オフ操作に伴う前記ピエゾ素子への通電量を監視し、前記監視される通電量が所定の閾値を上回らないように制御することで上記制限を行なう請求項２記載のピエゾインジェクタの駆動装置。
4. 前記制御手段は、前記周期的なオン・オフ操作に伴う前記ピエゾ素子への通電量を監視し、前記監視される通電量が所定の閾値を上回らないように制御するものであって、且つ前記通電量を増大させる制御を前記所定の閾値を増大させることで行なう請求項３記載のピエゾインジェクタの駆動装置。
5. 前記制御手段は、前記周期的なオン・オフ操作を行なうに際し、一回のオン操作を行なう時間を、前記制限する制御を行なうときよりも増大させる制御を行なうときの方が長くなるようにする請求項２記載のピエゾインジェクタの駆動装置。
6. 前記制御手段は、前記周的的なオン・オフ操作を行なうための基準信号を生成するものであって且つ、前記基準信号によって指定される一回のオン操作の時間を、前記制限する制御を行なうときよりも増大させる制御を行なうときの方が長くなるようにする請求項５記載のピエゾインジェクタの駆動装置。
7. 前記制限手段は、前記オン・オフ操作の一周期におけるオフ操作の時間に対するオン操作の時間の比率を、前記制限する制御を行なうときよりも前記増大させる制御を行なうときの方が大きくなるようにする請求項２記載のピエゾインジェクタの駆動装置。
8. 前記制御手段は、前記周期的なオン・オフ操作を行なうための基準信号を生成する手段と、該基準信号に基づいて前記充電スイッチのオン・オフ操作を行なう手段とを備えて構成される請求項３、４又は７記載のピエゾインジェクタの駆動装置。
9. 前記制限手段は、前記通電開始初期の通電量を「８〜１０Ａ」に制限する請求項１〜８のいずれかに記載のピエゾインジェクタの駆動装置。
10. ピエゾ素子をアクチュエータとして備える燃料噴射弁であるピエゾインジェクタを駆動すべく、前記ピエゾ素子の充電制御及び放電制御を行なうピエゾインジェクタの駆動装置において、
    前記ピエゾ素子の充電制御を行なうに際し、前記ピエゾ素子へ供給するエネルギを、該エネルギの供給開始初期に制限した後、増大させる制御を行なうことを特徴とするピエゾインジェクタの駆動装置。
11. 前記制限する制御を行なう期間が「３４μｓ」以上である請求項１〜１０のいずれかに記載のピエゾインジェクタの駆動装置。
12. 前記ピエゾインジェクタは、高圧燃料の供給される高圧燃料通路と燃料タンクへ燃料を戻す低圧燃料通路との間を連通及び遮断する三方弁を備えて、且つ前記ピエゾ素子の伸長により前記三方弁が開弁されることで燃料噴射口が開口されて燃料が噴射されるものであり、
    前記制限する制御を行なう期間を、前記三方弁の開弁が開始されると想定されるときまでとする請求項１〜１１のいずれかに記載のピエゾインジェクタの駆動装置。

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