JP3073620B2 - 燃料噴射弁用圧電素子駆動装置 - Google Patents
燃料噴射弁用圧電素子駆動装置Info
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- JP3073620B2 JP3073620B2 JP05038675A JP3867593A JP3073620B2 JP 3073620 B2 JP3073620 B2 JP 3073620B2 JP 05038675 A JP05038675 A JP 05038675A JP 3867593 A JP3867593 A JP 3867593A JP 3073620 B2 JP3073620 B2 JP 3073620B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は燃料噴射弁用圧電素子駆
動装置に係り、特に圧電素子と、圧電素子と直列に設け
たインダクタとで構成する直列LC回路の過渡特性を利
用して、圧電素子の両端電圧を電源電圧より広い範囲で
昇降圧するように充放電させる燃料噴射弁用圧電素子駆
動装置に関する。
動装置に係り、特に圧電素子と、圧電素子と直列に設け
たインダクタとで構成する直列LC回路の過渡特性を利
用して、圧電素子の両端電圧を電源電圧より広い範囲で
昇降圧するように充放電させる燃料噴射弁用圧電素子駆
動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】圧電素子は、該圧電素子の両端に電圧が
印加されると、発生した磁界の方向に沿って構成分子が
誘電分極を起こし、印加された電圧に応じた伸縮を示す
と共に、外部から伸縮させようとする力が加えられる
と、その力の大きさに応じた電圧を発生する素子であ
る。即ち、圧電素子はキャパシタと同様に蓄電性を有
し、その充放電状態に応じて伸縮し、圧縮・引張応力に
応じた電圧を出力する素子である。
印加されると、発生した磁界の方向に沿って構成分子が
誘電分極を起こし、印加された電圧に応じた伸縮を示す
と共に、外部から伸縮させようとする力が加えられる
と、その力の大きさに応じた電圧を発生する素子であ
る。即ち、圧電素子はキャパシタと同様に蓄電性を有
し、その充放電状態に応じて伸縮し、圧縮・引張応力に
応じた電圧を出力する素子である。
【0003】このため、従来より圧電素子は種々のアク
チュエータに応用されており、例えば内燃機関の燃料噴
射弁用圧電素子駆動装置もその一つである。この場合、
圧電素子駆動装置は、燃料噴射口を開閉するニードルバ
ルブの駆動に用いられており、圧電素子の伸縮に関する
デューティ比を制御することにより、燃料噴射量の制御
が可能となる。
チュエータに応用されており、例えば内燃機関の燃料噴
射弁用圧電素子駆動装置もその一つである。この場合、
圧電素子駆動装置は、燃料噴射口を開閉するニードルバ
ルブの駆動に用いられており、圧電素子の伸縮に関する
デューティ比を制御することにより、燃料噴射量の制御
が可能となる。
【0004】ところで、上記の圧電素子が燃料噴射弁の
駆動装置に用いられた場合、該圧電素子の伸縮量にバラ
ツキがあると、燃料噴射口の開口度が均一でなくなり、
同一期間内における燃料噴射量の精度が悪化することと
なる。このため、このような場合は、圧電素子を一定の
伸縮量で安定して駆動することができる駆動装置が必要
となる。
駆動装置に用いられた場合、該圧電素子の伸縮量にバラ
ツキがあると、燃料噴射口の開口度が均一でなくなり、
同一期間内における燃料噴射量の精度が悪化することと
なる。このため、このような場合は、圧電素子を一定の
伸縮量で安定して駆動することができる駆動装置が必要
となる。
【0005】そこで、従来、このような要求を満たす圧
電素子駆動装置として、圧電素子に流れ込む電流IC を
積分して充電電荷Qを求め、該圧電素子に供給されるエ
ネルギE(E=充電電圧VDC*充電電荷Q)を一定にす
るフィードバック制御を行う回路を有する圧電素子駆動
装置が提案されている(特開平1−264575号公
報)。
電素子駆動装置として、圧電素子に流れ込む電流IC を
積分して充電電荷Qを求め、該圧電素子に供給されるエ
ネルギE(E=充電電圧VDC*充電電荷Q)を一定にす
るフィードバック制御を行う回路を有する圧電素子駆動
装置が提案されている(特開平1−264575号公
報)。
【0006】上記公報に記載された圧電素子駆動装置
は、圧電素子が、充電されたエネルギEに応じた伸縮を
示すことを利用したもので、該圧電素子を充電する際の
充電電圧VDCと前回の充電時における充電電荷Qとを乗
算した値が一定となるように、VDCをフィードバック制
御するものである。
は、圧電素子が、充電されたエネルギEに応じた伸縮を
示すことを利用したもので、該圧電素子を充電する際の
充電電圧VDCと前回の充電時における充電電荷Qとを乗
算した値が一定となるように、VDCをフィードバック制
御するものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、圧電素子を
充電する際に要求される充電電圧VDCは燃料噴射弁より
の燃料噴射時間によって異なる。従って、この燃料噴射
時間が内燃機関の過渡運転時に急変する場合には、これ
に対応して要求される充電電圧VDCも急変するのが理想
である。
充電する際に要求される充電電圧VDCは燃料噴射弁より
の燃料噴射時間によって異なる。従って、この燃料噴射
時間が内燃機関の過渡運転時に急変する場合には、これ
に対応して要求される充電電圧VDCも急変するのが理想
である。
【0008】しかしながら、要求される充電電圧VDCを
フィードバック制御する従来の圧電素子駆動装置では、
過渡運転時にフィードバック制御の応答遅れによって充
電電圧VDCが即座に図6の直線Aで示すような燃料噴射
時間に対応した理想の値とはならず、実際には直線Bで
示すように理想の値を下回った値となってしまう。
フィードバック制御する従来の圧電素子駆動装置では、
過渡運転時にフィードバック制御の応答遅れによって充
電電圧VDCが即座に図6の直線Aで示すような燃料噴射
時間に対応した理想の値とはならず、実際には直線Bで
示すように理想の値を下回った値となってしまう。
【0009】このため圧電素子への充電エネルギEにバ
ラツキが生じて該圧電素子の伸縮量が所望の値となら
ず、従って噴射特性(燃料噴射量など)が変動してしま
い、この結果、発生トルクが変動したり、あるいは失火
したりしてしまう場合があるといった問題があった。
ラツキが生じて該圧電素子の伸縮量が所望の値となら
ず、従って噴射特性(燃料噴射量など)が変動してしま
い、この結果、発生トルクが変動したり、あるいは失火
したりしてしまう場合があるといった問題があった。
【0010】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
り、圧電素子への充電エネルギを所定の値に維持するこ
とにより、燃料噴射弁の噴射特性を向上させることがで
きる燃料噴射弁用圧電素子駆動装置を提供することを目
的とする。
り、圧電素子への充電エネルギを所定の値に維持するこ
とにより、燃料噴射弁の噴射特性を向上させることがで
きる燃料噴射弁用圧電素子駆動装置を提供することを目
的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理構成
図である。
図である。
【0012】同図に示すように、本発明は圧電素子10
と直列LC回路を構成するインダクタ20を設けた充電
系30と放電系40とを有すると共に、該LC回路の過
渡特性を利用して前記圧電素子10の両端電圧が電源5
0の電圧より広い範囲で昇降圧するように、前記充電系
30及び前記放電系40により充放電させる燃料噴射弁
用圧電素子駆動装置において、前記充電系30よりの充
電時間及び前記放電系40よりの放電時間のいずれか一
方の時間を検出する時間検出手段60と、前記時間検出
手段60により検出された時間に基づいて、前記充電系
30よりの充電時間及び前記放電系40よりの放電時間
のいずれか他方の時間を、燃料噴射期間が長くなるに従
って長く設定する時間補正手段70と、を備えているこ
とを特徴とする。
と直列LC回路を構成するインダクタ20を設けた充電
系30と放電系40とを有すると共に、該LC回路の過
渡特性を利用して前記圧電素子10の両端電圧が電源5
0の電圧より広い範囲で昇降圧するように、前記充電系
30及び前記放電系40により充放電させる燃料噴射弁
用圧電素子駆動装置において、前記充電系30よりの充
電時間及び前記放電系40よりの放電時間のいずれか一
方の時間を検出する時間検出手段60と、前記時間検出
手段60により検出された時間に基づいて、前記充電系
30よりの充電時間及び前記放電系40よりの放電時間
のいずれか他方の時間を、燃料噴射期間が長くなるに従
って長く設定する時間補正手段70と、を備えているこ
とを特徴とする。
【0013】
【作用】燃料噴射信号がオンとなると放電系には放電電
流が流れ、圧電素子が収縮して燃料噴射弁が開弁し、所
定量の燃料が燃焼室内に供給される。そして、放電電流
の時間検出手段によって放電時間が検出される。
流が流れ、圧電素子が収縮して燃料噴射弁が開弁し、所
定量の燃料が燃焼室内に供給される。そして、放電電流
の時間検出手段によって放電時間が検出される。
【0014】一方、燃料噴射信号がオフとなると、充電
系には充電電流が流れ、圧電素子は伸長するが、充電系
による充電時間は圧電素子の充電エネルギが所定の値と
なるように時間検出手段によって検出された直前の放電
時間が長くなるに従って長くなるように時間補正手段に
よって補正される。
系には充電電流が流れ、圧電素子は伸長するが、充電系
による充電時間は圧電素子の充電エネルギが所定の値と
なるように時間検出手段によって検出された直前の放電
時間が長くなるに従って長くなるように時間補正手段に
よって補正される。
【0015】従って、燃料噴射期間が急変する過渡運転
時においても放電された電荷に相当する電荷を充電する
ことができ、圧電素子の充電エネルギを一定とすること
ができる。この結果圧電素子の伸縮量を所望の値とする
ことができるので、燃料噴射特性が向上する。
時においても放電された電荷に相当する電荷を充電する
ことができ、圧電素子の充電エネルギを一定とすること
ができる。この結果圧電素子の伸縮量を所望の値とする
ことができるので、燃料噴射特性が向上する。
【0016】
【実施例】図2は本発明に係る燃料噴射弁用圧電素子駆
動装置を適用した一例の燃料噴射弁の縦断断面図であ
る。
動装置を適用した一例の燃料噴射弁の縦断断面図であ
る。
【0017】図2中、符号12は燃料噴射弁11のハウ
ジングであり、このハウジング12の一端には燃料噴射
口13が設けられている。また、ハウジング12内に
は、燃料噴射口13を開閉することができるニードルバ
ルブ14が配置されている。
ジングであり、このハウジング12の一端には燃料噴射
口13が設けられている。また、ハウジング12内に
は、燃料噴射口13を開閉することができるニードルバ
ルブ14が配置されている。
【0018】燃料噴射口13には燃料通路15が連通可
能に設けられている。この燃料通路15は外部の図示し
ない燃料供給源に連結されており、燃料噴射弁11には
常に一定の高圧で燃料が供給されている。従って、ニー
ドルバルブ14が燃料噴射口13を開放すると、燃料通
路14に供給されていた燃料が一定の高圧で内燃機関の
図示しない燃焼室内に噴射されることになる。
能に設けられている。この燃料通路15は外部の図示し
ない燃料供給源に連結されており、燃料噴射弁11には
常に一定の高圧で燃料が供給されている。従って、ニー
ドルバルブ14が燃料噴射口13を開放すると、燃料通
路14に供給されていた燃料が一定の高圧で内燃機関の
図示しない燃焼室内に噴射されることになる。
【0019】また、前記ニードルバルブ14の上端部は
直径が大きくなっており、ハウジング12に形成された
シリンダ16と摺動可能なピストン17に成っている。
直径が大きくなっており、ハウジング12に形成された
シリンダ16と摺動可能なピストン17に成っている。
【0020】更に、前記ハウジング12内には圧電素
子、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)1が、上下
のキャップ18,19の間で支持されて配設されてい
る。このPZT1は薄板状の圧電素子を多数個軸方向に
積層して1個のピストンとして形成したものである。ま
た、上方のキャップ18はハウジング12の上部内壁に
当接しており、下方のキャップ19はシリンダ16と摺
動可能と成っている。
子、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)1が、上下
のキャップ18,19の間で支持されて配設されてい
る。このPZT1は薄板状の圧電素子を多数個軸方向に
積層して1個のピストンとして形成したものである。ま
た、上方のキャップ18はハウジング12の上部内壁に
当接しており、下方のキャップ19はシリンダ16と摺
動可能と成っている。
【0021】即ち、PZT1は電圧の供給に応じて伸縮
する際、下方のキャップ19を移動させることができる
ように成っている。尚、PZT1には、駆動電圧を印加
するためのリード線21,22が設けられている。ま
た、前記シリンダ16内のピストン17とキャップ19
との間には油圧室23が形成されており、更に、ピスト
ン17の下側には復帰用の皿バネ24が配設されてい
る。
する際、下方のキャップ19を移動させることができる
ように成っている。尚、PZT1には、駆動電圧を印加
するためのリード線21,22が設けられている。ま
た、前記シリンダ16内のピストン17とキャップ19
との間には油圧室23が形成されており、更に、ピスト
ン17の下側には復帰用の皿バネ24が配設されてい
る。
【0022】従って、PZT1が充電電圧を受けて伸長
すると、キャップ19及び油圧室23内の作動油を介し
てピストン17が押圧され、ニードルバルブ14が燃料
噴射口13を閉塞し、燃料の供給が停止されるように成
っている。またPZT1が電荷を放電して収縮すると、
皿バネ24がピストン17を押し返し、燃料噴射口13
が燃料通路15と連通して燃料の噴射が行なわれるよう
に成っている。
すると、キャップ19及び油圧室23内の作動油を介し
てピストン17が押圧され、ニードルバルブ14が燃料
噴射口13を閉塞し、燃料の供給が停止されるように成
っている。またPZT1が電荷を放電して収縮すると、
皿バネ24がピストン17を押し返し、燃料噴射口13
が燃料通路15と連通して燃料の噴射が行なわれるよう
に成っている。
【0023】図3は本発明に係る燃料噴射弁用圧電素子
駆動装置の一実施例の構成図である。同図に示すように
PZT1の両端には充電系2及び放電系3が夫々接続さ
れている。
駆動装置の一実施例の構成図である。同図に示すように
PZT1の両端には充電系2及び放電系3が夫々接続さ
れている。
【0024】前記PZT1の充電系2は、可変直流電源
4,インダクタ2A及びサイリスタ5AをPZT1と直
列に設けた閉ループで構成されている。この場合、イン
ダクタ2AはPZT1と直列LC回路を構成し、サイリ
スタ5AはPZT1を充電する方向にのみ電流を流すス
イッチング素子として使用され、電子制御装置(EC
U)8によって、オン・オフ制御されるようになってい
る。つまり、この充電系2は、サイリスタ5Aがオフか
らオンに切り替った際の直列LC回路の過渡特性を利用
して必要な高電圧を得ようとするものである。
4,インダクタ2A及びサイリスタ5AをPZT1と直
列に設けた閉ループで構成されている。この場合、イン
ダクタ2AはPZT1と直列LC回路を構成し、サイリ
スタ5AはPZT1を充電する方向にのみ電流を流すス
イッチング素子として使用され、電子制御装置(EC
U)8によって、オン・オフ制御されるようになってい
る。つまり、この充電系2は、サイリスタ5Aがオフか
らオンに切り替った際の直列LC回路の過渡特性を利用
して必要な高電圧を得ようとするものである。
【0025】前記電源4は、外部の指令によってその出
力電圧が変更されるように成っていると共に、該電源4
の両極端子には抵抗41及び42が直列に接続されてい
る。また抵抗41,42よりなるループには該電源4の
出力電圧に応じた電流が流れるようになっている。
力電圧が変更されるように成っていると共に、該電源4
の両極端子には抵抗41及び42が直列に接続されてい
る。また抵抗41,42よりなるループには該電源4の
出力電圧に応じた電流が流れるようになっている。
【0026】符号43はエネルギ演算手段であり、この
エネルギ演算手段43には電源42の出力電圧VDCが抵
抗41と42とで分圧されて供給されると共に、PZT
1を充電する際に流れ込む電流I2 に比例した電流i2
が例えば図示しないピックアップコイルなどを介して供
給されるように成っている。そして、エネルギ演算手段
43は、PZT1が充電される際のi2 を積分して、P
ZT1に蓄えられた電荷Qを演算し、この演算値に基づ
いて更にPZT1に供給されたエネルギE(V DC*Q)
を演算すると共に、その演算結果を差動増幅器44に出
力する機能を有している。
エネルギ演算手段43には電源42の出力電圧VDCが抵
抗41と42とで分圧されて供給されると共に、PZT
1を充電する際に流れ込む電流I2 に比例した電流i2
が例えば図示しないピックアップコイルなどを介して供
給されるように成っている。そして、エネルギ演算手段
43は、PZT1が充電される際のi2 を積分して、P
ZT1に蓄えられた電荷Qを演算し、この演算値に基づ
いて更にPZT1に供給されたエネルギE(V DC*Q)
を演算すると共に、その演算結果を差動増幅器44に出
力する機能を有している。
【0027】前記差動増幅器44は、前記エネルギ演算
手段43によって演算された演算エネルギ値とECU8
より入力される目標エネルギ値とを比較して、演算エネ
ルギ値が目標エネルギ値より高いときには電源4の電圧
を低くし、演算エネルギ値が目標エネルギ値よりも低い
ときには電源4の電圧を高くして、PZT1のエネルギ
が一定となるように所定のフィードバック応答時間で電
源4の電圧VDCを精密制御する機能を有する。
手段43によって演算された演算エネルギ値とECU8
より入力される目標エネルギ値とを比較して、演算エネ
ルギ値が目標エネルギ値より高いときには電源4の電圧
を低くし、演算エネルギ値が目標エネルギ値よりも低い
ときには電源4の電圧を高くして、PZT1のエネルギ
が一定となるように所定のフィードバック応答時間で電
源4の電圧VDCを精密制御する機能を有する。
【0028】前記インダクタ2Aの入出力側には夫々パ
ワートランジスタ25のエミッタ及びコレクタが接続さ
れており、またパワートランジスタ25はベースがEC
U8に接続されて該ECU8によって制御されるように
成っている。
ワートランジスタ25のエミッタ及びコレクタが接続さ
れており、またパワートランジスタ25はベースがEC
U8に接続されて該ECU8によって制御されるように
成っている。
【0029】前記PZT1の放電系3は、サイリスタ5
Bと、インダクタ2BとをPZT1に直列に設けた閉ル
ープで構成されている。この場合、インダクタ2BはP
ZT1と直列LC回路を構成し、サイリスタ5BはPZ
Tを放電する方向にのみ電流を流すスイッチング素子と
して使用され、ECU8によってオン・オフ制御される
ようになっている。つまり、この放電系3は、サイリス
タ5Bがオフからオンに切り替わった際の直列LC回路
の過渡特性を利用して放電時における必要な低電圧を確
保しようとするものである。尚、サイリスタ5A,5B
は交互にオン・オフされて、両者が同時にオンとなるこ
とはないようにECU8により制御されるようになって
いる。
Bと、インダクタ2BとをPZT1に直列に設けた閉ル
ープで構成されている。この場合、インダクタ2BはP
ZT1と直列LC回路を構成し、サイリスタ5BはPZ
Tを放電する方向にのみ電流を流すスイッチング素子と
して使用され、ECU8によってオン・オフ制御される
ようになっている。つまり、この放電系3は、サイリス
タ5Bがオフからオンに切り替わった際の直列LC回路
の過渡特性を利用して放電時における必要な低電圧を確
保しようとするものである。尚、サイリスタ5A,5B
は交互にオン・オフされて、両者が同時にオンとなるこ
とはないようにECU8により制御されるようになって
いる。
【0030】符号6は時間検出手段であり、この時間検
出手段6にはPZT1を放電する際に流れ出る電流I3
に比例した電流i3 を例えば図示しないピックアップコ
イルによって検出し、この検出した電流i3 に基づいて
放電時間TD を検出する機能を有するものである。そし
てこの時間検出手段6によって検出された放電時間T D
はECU8に入力される。
出手段6にはPZT1を放電する際に流れ出る電流I3
に比例した電流i3 を例えば図示しないピックアップコ
イルによって検出し、この検出した電流i3 に基づいて
放電時間TD を検出する機能を有するものである。そし
てこの時間検出手段6によって検出された放電時間T D
はECU8に入力される。
【0031】前記ECU8はマイクロコンピュータとし
て構成され、演算及び制御の機能を有する公知の中央処
理装置(CPU),リード・オンリ・メモリ(ROM)
及びランダム・アクセス・メモリ(RAM)等を備えて
いる。そして、ECU8はPZT1の充電エネルギを所
定の値に維持することができるように前記時間検出手段
6によって検出された直前の放電時間TD 、即ち直前の
燃料噴射時間に基づいて、続いて起きる充電時間TC を
次式で演算し、この充電時間TC の間中、PZT1が充
電系2によって充電されるようにサイリスタ5Aをオン
状態に制御する。
て構成され、演算及び制御の機能を有する公知の中央処
理装置(CPU),リード・オンリ・メモリ(ROM)
及びランダム・アクセス・メモリ(RAM)等を備えて
いる。そして、ECU8はPZT1の充電エネルギを所
定の値に維持することができるように前記時間検出手段
6によって検出された直前の放電時間TD 、即ち直前の
燃料噴射時間に基づいて、続いて起きる充電時間TC を
次式で演算し、この充電時間TC の間中、PZT1が充
電系2によって充電されるようにサイリスタ5Aをオン
状態に制御する。
【0032】TC =k*TD (1) ここでkは図4に示すように燃料噴射時間、即ち放電時
間TD によって一義的に求まる補正係数であり、この図
4はROM内にマップとして格納されている。図4より
明らかなようにこの補正係数kはPZT1の充電エネル
ギを所定の値に維持できるように、燃料噴射時間が長い
程大きな値となっており、従って充電時間TC は直前の
燃料噴射時間が長くなるに従って長くなるように補正さ
れる。尚、本実施例において、ECU8は上記(1)式
及び図4とともに図1に示す時間補正手段70を実現す
るものである。
間TD によって一義的に求まる補正係数であり、この図
4はROM内にマップとして格納されている。図4より
明らかなようにこの補正係数kはPZT1の充電エネル
ギを所定の値に維持できるように、燃料噴射時間が長い
程大きな値となっており、従って充電時間TC は直前の
燃料噴射時間が長くなるに従って長くなるように補正さ
れる。尚、本実施例において、ECU8は上記(1)式
及び図4とともに図1に示す時間補正手段70を実現す
るものである。
【0033】次に、上述実施例の動作について図5と共
に説明する。図5は本実施例の燃料噴射弁用圧電素子駆
動装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
に説明する。図5は本実施例の燃料噴射弁用圧電素子駆
動装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
【0034】図5(a)に示すように電源4には一定の
電源電圧VDCが印加される。そして、図5(b)に示す
ように、時刻t1 に燃料噴射信号がオンとなるとサイリ
スタ5BはECU8よりの制御信号によってオン状態と
なり、この結果同図(c)に示すように放電系3には放
電電流IPZT が流れる。そして、この放電電流IPZTに
基づいて時間検出手段6により図5(d)に示すように
放電時間TD が検出される。尚、サイリスタ5Bがオン
状態のときは、サイリスタ5Aはオフ状態に制御されて
いるので、図5(e)に示すように充電系2よりPZT
1への充電は行なわれない。
電源電圧VDCが印加される。そして、図5(b)に示す
ように、時刻t1 に燃料噴射信号がオンとなるとサイリ
スタ5BはECU8よりの制御信号によってオン状態と
なり、この結果同図(c)に示すように放電系3には放
電電流IPZT が流れる。そして、この放電電流IPZTに
基づいて時間検出手段6により図5(d)に示すように
放電時間TD が検出される。尚、サイリスタ5Bがオン
状態のときは、サイリスタ5Aはオフ状態に制御されて
いるので、図5(e)に示すように充電系2よりPZT
1への充電は行なわれない。
【0035】また、時刻t1 よりPZT1から電荷が放
電し始め、図5(f)に示すようにPZT1の両端電圧
VPZT は次第に小さくなるが、放電系3の過渡特性によ
って放電終了時(時刻t1 よりTD 経過時)には両端電
圧VPZT は負の領域に達する。
電し始め、図5(f)に示すようにPZT1の両端電圧
VPZT は次第に小さくなるが、放電系3の過渡特性によ
って放電終了時(時刻t1 よりTD 経過時)には両端電
圧VPZT は負の領域に達する。
【0036】次に放電系3による放電が終了し、図5
(b)に示すように燃料噴射信号が時刻t2 にオフとな
ると、サイリスタ5AはECU8よりの制御信号によっ
てオン状態となり、この結果同図(c)に示すように、
充電系2には充電電流IPZT が流れる。そして、この充
電系2による充電は時間補正手段70によって補正され
た図5(e)に示す充電時間TC の期間中行なわれる。
また、この場合、充電時間Tc経過後の充電電流IPZT
は、充電時間TC 経過時にインダクタ2Aの両端を短絡
するパワートランジスタ25がECU8よりの信号によ
ってオンされることによってインダクタ2Aの抵抗損と
して消費されるので、図5(c)に示すように本来流れ
るべき電流が途中で途切れるような波形となる。この結
果図5(f)に示すようにPZT1の両端電圧VPZT は
次第に大きくなり所定の電圧に達して当該電圧に維持さ
れる。
(b)に示すように燃料噴射信号が時刻t2 にオフとな
ると、サイリスタ5AはECU8よりの制御信号によっ
てオン状態となり、この結果同図(c)に示すように、
充電系2には充電電流IPZT が流れる。そして、この充
電系2による充電は時間補正手段70によって補正され
た図5(e)に示す充電時間TC の期間中行なわれる。
また、この場合、充電時間Tc経過後の充電電流IPZT
は、充電時間TC 経過時にインダクタ2Aの両端を短絡
するパワートランジスタ25がECU8よりの信号によ
ってオンされることによってインダクタ2Aの抵抗損と
して消費されるので、図5(c)に示すように本来流れ
るべき電流が途中で途切れるような波形となる。この結
果図5(f)に示すようにPZT1の両端電圧VPZT は
次第に大きくなり所定の電圧に達して当該電圧に維持さ
れる。
【0037】尚、サイリスタ5Aがオン状態のときは、
サイリスタ5Bはオフ状態に制御されているので、図5
(d)に示すように放電系3よりの放電は行なわれな
い。
サイリスタ5Bはオフ状態に制御されているので、図5
(d)に示すように放電系3よりの放電は行なわれな
い。
【0038】またPZT1の充電エネルギはエネルギ演
算手段43によって演算され、この演算エネルギ値がP
ZT1の温度変化による充電電荷Qの変動によって目標
エネルギ値よりも増減しているときには、PZT1の充
電エネルギが所定の値となるように電源4の電圧VDCは
差動増幅器44よりの信号によって制御される。
算手段43によって演算され、この演算エネルギ値がP
ZT1の温度変化による充電電荷Qの変動によって目標
エネルギ値よりも増減しているときには、PZT1の充
電エネルギが所定の値となるように電源4の電圧VDCは
差動増幅器44よりの信号によって制御される。
【0039】以上の実施例によれば、時間検出手段6に
より直前の放電時間TD を検出すると共に、PZT1へ
の充電エネルギを所定の値に維持するように、この検出
された直前の放電時間検出結果TD に基づいて時間補正
手段70によって、続いて起こる充電時間TC を補正
し、この補正した充電時間TC の期間中、PZT1への
充電を行なうので、PZT1への充電エネルギが所定の
値に維持され、従って過渡運転時においてもPZT1の
伸縮量を所望の値にすることができるため、噴射特性を
向上させることができる。また噴射特性の向上によって
発生トルクの変動や失火を低減させることができる。
より直前の放電時間TD を検出すると共に、PZT1へ
の充電エネルギを所定の値に維持するように、この検出
された直前の放電時間検出結果TD に基づいて時間補正
手段70によって、続いて起こる充電時間TC を補正
し、この補正した充電時間TC の期間中、PZT1への
充電を行なうので、PZT1への充電エネルギが所定の
値に維持され、従って過渡運転時においてもPZT1の
伸縮量を所望の値にすることができるため、噴射特性を
向上させることができる。また噴射特性の向上によって
発生トルクの変動や失火を低減させることができる。
【0040】また、エネルギ演算手段43によってPZ
T1の充電エネルギを演算し、この演算エネルギ値を目
標エネルギ値と比較し、差動増幅器44を介してPZT
1の充電エネルギが目標エネルギ値となるように所定の
フィードバック応答時間で精密制御しているので、PZ
T1の温度が変化しても充電エネルギが所定の値に維持
されるので、PZT1の温度変化に伴う挙動のバラツキ
を低減することができ、従って噴射特性をより向上させ
ることができる。
T1の充電エネルギを演算し、この演算エネルギ値を目
標エネルギ値と比較し、差動増幅器44を介してPZT
1の充電エネルギが目標エネルギ値となるように所定の
フィードバック応答時間で精密制御しているので、PZ
T1の温度が変化しても充電エネルギが所定の値に維持
されるので、PZT1の温度変化に伴う挙動のバラツキ
を低減することができ、従って噴射特性をより向上させ
ることができる。
【0041】尚、上述実施例において、時間検出手段6
は放電系3よりの放電時間TD を検出するものに限られ
るものではなく、充電系2よりの充電時間TC を検出す
るものであっても良い。そして、この場合には、時間補
正手段70は充電時間TC 及びこの充電時間TC に対応
した補正係数に基づいて放電時間TD を補正するもので
あればよい。
は放電系3よりの放電時間TD を検出するものに限られ
るものではなく、充電系2よりの充電時間TC を検出す
るものであっても良い。そして、この場合には、時間補
正手段70は充電時間TC 及びこの充電時間TC に対応
した補正係数に基づいて放電時間TD を補正するもので
あればよい。
【0042】
【発明の効果】本発明によれば、圧電素子への充電時間
及び圧電素子よりの放電時間のいずれか一方の時間を検
出し、この検出結果に基づいて前記充電時間及び放電時
間のいずれか他方の時間を燃料噴射期間が長くなるに従
って長く設定されるように補正しているので、圧電素子
への充電エネルギを所定の値に維持することができる。
従って、圧電素子の伸縮量を所望の値とすることができ
るので、燃料噴射特性の変動による発生トルクの変動や
失火を低減することができる。
及び圧電素子よりの放電時間のいずれか一方の時間を検
出し、この検出結果に基づいて前記充電時間及び放電時
間のいずれか他方の時間を燃料噴射期間が長くなるに従
って長く設定されるように補正しているので、圧電素子
への充電エネルギを所定の値に維持することができる。
従って、圧電素子の伸縮量を所望の値とすることができ
るので、燃料噴射特性の変動による発生トルクの変動や
失火を低減することができる。
【図1】本発明の原理構成図である。
【図2】本発明に係る燃料噴射弁用圧電素子駆動装置を
適用した一例の燃料噴射弁の縦断断面図である。
適用した一例の燃料噴射弁の縦断断面図である。
【図3】本発明に係る燃料噴射弁用圧電素子駆動装置の
一実施例の構成図である。
一実施例の構成図である。
【図4】燃料噴射時間と補正係数の関係を示す特性図で
ある。
ある。
【図5】本実施例に係る燃料噴射弁用圧電素子駆動装置
の動作を説明するためのタイムチャートである。
の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図6】従来の問題点を説明するための説明図である。
1 PZT 2,30 充電系 2A,2B,20 インダクタ 3,40 放電系 5A,5B サイリスタ 6,60 時間検出手段 8 制御装置 10 圧電装置 43 エネルギ演算手段 44 差動増幅器 70 時間補正手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02M 51/06 F02M 51/06 N (72)発明者 赤木 基修 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイ シン精機株式会社内 (72)発明者 太田 信之 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイ シン精機株式会社内 (72)発明者 山田 泰稔 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイ シン精機株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 41/09 F02D 41/20 F02M 51/06
Claims (1)
- 【請求項1】 圧電素子と直列LC回路を構成するイン
ダクタを設けた充電系と放電系とを有すると共に、該L
C回路の過渡特性を利用して前記圧電素子の両端電圧が
電源の電圧より広い範囲で昇降圧するように、前記充電
系及び放電系により充放電させる燃料噴射弁用圧電素子
駆動装置において、 前記充電系よりの充電時間及び前記放電系よりの放電時
間のいずれか一方の時間を検出する時間検出手段と、 前記時間検出手段により検出された時間に基づいて、前
記充電系よりの充電時間及び前記放電系よりの放電時間
のいずれか他方の時間を、燃料噴射期間が長くなるに従
って長く設定する時間補正手段と、 を備えていることを特徴とする燃料噴射弁用圧電素子駆
動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05038675A JP3073620B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 燃料噴射弁用圧電素子駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05038675A JP3073620B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 燃料噴射弁用圧電素子駆動装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06252463A JPH06252463A (ja) | 1994-09-09 |
JP3073620B2 true JP3073620B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=12531856
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05038675A Expired - Fee Related JP3073620B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 燃料噴射弁用圧電素子駆動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3073620B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5684507A (en) * | 1994-09-07 | 1997-11-04 | Fluke Corporation | Method of displaying continuously acquired data on a fixed length display |
-
1993
- 1993-02-26 JP JP05038675A patent/JP3073620B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06252463A (ja) | 1994-09-09 |
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