JP3082465B2 - Piezo element drive circuit - Google Patents
Piezo element drive circuitInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は圧電素子の駆動回路に係
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、圧電
素子の両端電圧が電源電圧より広い範囲で昇降圧するよ
うに充放電させる圧電素子駆動回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving circuit for a piezoelectric element, and more particularly to a driving circuit for a piezoelectric element utilizing a transient characteristic of a series LC circuit composed of a piezoelectric element and an inductor provided in series with the piezoelectric element. The present invention relates to a piezoelectric element driving circuit for charging and discharging so that the voltage rises and falls in a range wider than a power supply voltage.
【０００２】[0002]
【従来の技術】圧電素子は、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。すなわ
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、圧縮引っ張り応力に応じ
た電圧を出力する素子である。2. Description of the Related Art When a voltage is applied to both ends of a piezoelectric element, constituent molecules undergo dielectric polarization along the direction of the generated magnetic field, and expand and contract in accordance with the applied voltage.
When a force to expand and contract is applied from the outside, the element generates a voltage according to the magnitude of the force. That is, a piezoelectric element is an element that has a power storage property like a capacitor, expands and contracts according to its charge / discharge state, and outputs a voltage corresponding to a compressive tensile stress.
【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
射弁もその一つである。この場合、圧電素子は、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
とににより、燃料噴射量の制御が可能となる。For this reason, piezoelectric elements have conventionally been applied to various actuators, such as a fuel injection valve of an internal combustion engine. In this case, the piezoelectric element is used for driving a needle valve that opens and closes a fuel injection port, and the fuel injection amount can be controlled by controlling a duty ratio related to expansion and contraction of the piezoelectric element.
【０００４】ところで、上記の例のように圧電素子が燃
料噴射弁に用いられた場合、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にな
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回路が必要に
なる。When a piezoelectric element is used in a fuel injection valve as in the above example, if the amount of expansion and contraction of the piezoelectric element varies, the degree of opening of the fuel injection port becomes non-uniform, and the fuel in the same period is not obtained. The accuracy of the injection amount will be degraded. For this reason, in such a case, a drive circuit that can drive the piezoelectric element stably with a constant expansion and contraction amount is required.
【０００５】そこで、従来、このような要求を満たす駆
動回路として、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、圧電素子に供給されるエネルギ（充
電電圧ＶDC＊充電電荷Ｑ）を一定にするフィードバック
制御を行う回路が提案されている（特開平１−２６４５
７５号公報）。Therefore, conventionally, as a drive circuit that satisfies such a demand, a charge I is obtained by integrating the current I C flowing into the piezoelectric element, and the energy supplied to the piezoelectric element (charge voltage V DC * charge Q (Japanese Patent Laid-Open No. 1-2645).
No. 75).
【０００６】上記公報に記載された駆動回路は、圧電素
子が、充電された電荷Ｑに応じた伸縮を示すことを利用
したもので、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に
なるように、ＶDCをフィードバック制御するものであ
る。The driving circuit described in the above publication utilizes the fact that the piezoelectric element expands and contracts in accordance with the charged electric charge Q. The charging voltage VDC when charging the piezoelectric element and the previous charging time are used. The feedback control of VDC is performed so that the value obtained by multiplying by the charge Q at the time becomes constant.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うに圧電素子を燃料噴射弁の駆動に用いるような場合、
圧電素子の体格はできるだけ小さい方が望ましい。その
反面、噴射口を開閉するためには、ある程度伸縮のスト
ロークを確保することが必要になる。このため、圧電素
子を燃料噴射装置に使用する場合、一般に、充電電圧は
高圧（５００Ｖ程度）に、放電電圧は低圧（−１００Ｖ
程度）に設定される。By the way, when the piezoelectric element is used for driving the fuel injection valve as described above,
It is desirable that the size of the piezoelectric element be as small as possible. On the other hand, in order to open and close the injection port, it is necessary to secure a certain degree of expansion and contraction stroke. Therefore, when a piezoelectric element is used in a fuel injection device, the charging voltage is generally high (about 500 V) and the discharging voltage is low (-100 V).
Degree).
【０００８】そこで、上記公報記載の駆動回路を含め
て、このような圧電素子の駆動に用いられる従来の圧電
素子駆動回路においては、図７に示すように、電源２，
サイリスタ４及びインダクタ６を圧電素子８と直列に設
けて充電系１０とする構成が用いられている。この場
合、インダクタ６は圧電素子８と直列ＬＣ回路を構成
し、サイリスタ４はスイッチング素子として充電系１０
を流れる電流の制御を行っている。つまり、この回路
は、サイリスタ４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必要な高電圧を得よ
うとするものである。Therefore, in a conventional piezoelectric element driving circuit used for driving such a piezoelectric element, including the driving circuit described in the above publication, as shown in FIG.
A configuration is used in which a thyristor 4 and an inductor 6 are provided in series with a piezoelectric element 8 to form a charging system 10. In this case, the inductor 6 forms a series LC circuit with the piezoelectric element 8, and the thyristor 4 serves as a switching element as a charging system 10.
The control of the current flowing through is performed. In other words, this circuit operates when the thyristor 4 switches from off to on.
It is intended to obtain a necessary high voltage by utilizing the transient characteristics of a series LC circuit.
【０００９】また、同様にこの回路の放電系１２には、
圧電素子８と直列にサイリスタ１４及びインダクタ１６
が設けられており、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が確保される。尚、サイリ
スタ４，１４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。Similarly, the discharge system 12 of this circuit includes:
Thyristor 14 and inductor 16 in series with piezoelectric element 8
Are provided, and a necessary low voltage at the time of discharging is secured by utilizing the transient characteristics of the series LC circuit. The thyristors 4 and 14 are alternately turned on and off, and are not turned on at the same time.
【００１０】図８は、この駆動回路で燃料噴射弁の駆動
に用いられている圧電素子の駆動を行った際の、圧電素
子両端電圧ＶC 及び充放電電流ＩC を示す。図８
（Ａ），（Ｂ）に示すように、圧電素子８の両端電圧が
昇圧された状態、つまり、圧電素子８が充電された状態
でサイリスタ１４がオンとなると、充放電電流は負の方
向、すなわち放電方向にのみ流れる。FIG. 8 shows the voltage V C across the piezoelectric element and the charge / discharge current I C when the piezoelectric element used for driving the fuel injection valve is driven by this drive circuit. FIG.
As shown in (A) and (B), when the thyristor 14 is turned on in a state where the voltage across the piezoelectric element 8 is boosted, that is, in a state where the piezoelectric element 8 is charged, the charge / discharge current becomes negative. That is, it flows only in the discharge direction.
【００１１】このとき、圧電素子８とインダクタ１６と
は直列ＬＣ回路を構成しているため、その過渡特性によ
りＩC が一端過剰に流れ圧電素子８に負の電荷が蓄えら
れる。しかし、この放電系１２にはサイリスタ１４が存
在し、過剰に流れた電流が逆流できず、結果的に圧電素
子両端電圧が負の電圧となる。At this time, since the piezoelectric element 8 and the inductor 16 form a series LC circuit, the transient characteristic causes one excess of I C to flow, and a negative charge is stored in the piezoelectric element 8. However, the thyristor 14 exists in the discharge system 12, and the excessively flowing current cannot flow backward. As a result, the voltage across the piezoelectric element becomes a negative voltage.
【００１２】ところで、燃料噴射弁に使用される圧電素
子８が電荷を放電した場合、圧電素子は燃料噴射弁内で
収縮する。この収縮の際、圧電素子８には相対的に引っ
張り応力が加わることになる。このため圧電素子８の両
端電圧は、電荷の充放電量により決まる電圧と、引っ張
り応力により生じた電圧とが重畳された値となる。When the piezoelectric element 8 used in the fuel injection valve discharges electric charge, the piezoelectric element contracts in the fuel injection valve. During this contraction, a tensile stress is relatively applied to the piezoelectric element 8. Therefore, the voltage between both ends of the piezoelectric element 8 is a value obtained by superimposing the voltage determined by the charge / discharge amount of the electric charge and the voltage generated by the tensile stress.
【００１３】この引っ張り力は、圧電素子８が収縮する
際に生ずる力であるから、当然に収縮直後が最も大き
く、その後徐々に小さくなる。従って、圧電素子８の両
端電圧ＶC は、図８（Ａ）に示すように、放電開始直後
に最小値をとり、時間の経過と共に徐々に上昇すること
になる。Since the tensile force is a force generated when the piezoelectric element 8 contracts, it is naturally the largest immediately after the contraction, and then gradually decreases. Accordingly, as shown in FIG. 8A, the voltage V C across the piezoelectric element 8 has a minimum value immediately after the start of discharge, and gradually increases with time.
【００１４】つまり、上記従来の構成の回路を圧電素子
８の駆動回路として使用した場合、充放電が行われる周
期が変化すると、それに伴って充電直前におけるＶC の
値（図８（Ａ）中、Ｖ3 ）が変化することになる。[0014] That is, when using the circuit of the conventional configuration as the drive circuit of the piezoelectric elements 8, when a change in the period in which charge and discharge is performed, the value of V C in the charging immediately before along with it (in FIG. 8 (A) , V 3 ) will change.
【００１５】この場合、充電時に圧電素子８に供給され
るエネルギは、充電直前の両端電圧ＶC と、電源電圧Ｖ
DCとの差（ＶDC−ＶC ）で決まり、ＶDCを固定値とする
と充電時に供給されるエネルギが、充放電の周期の変動
と共に変動することになる。In this case, the energy supplied to the piezoelectric element 8 at the time of charging includes the voltage V C immediately before charging and the power supply voltage V C.
It is determined by the difference from DC (V DC −V C ), and when V DC is a fixed value, the energy supplied at the time of charging varies with the variation of the charging and discharging cycle.
【００１６】上記従来の駆動回路は、充電時に圧電素子
８に供給されるエネルギが一定になるように、フィード
バック制御を行っており、ＶDCが適当な値になるように
制御しているが、フィードバックによる制御遅れのた
め、ＶDCの急激な変化には追従することができない。The above-described conventional drive circuit performs feedback control so that the energy supplied to the piezoelectric element 8 during charging is constant, and controls so that VDC becomes an appropriate value. Due to the control delay due to the feedback, it cannot follow a rapid change in VDC .
【００１７】つまり、圧電素子８の充放電周期が急激に
早まった場合は、要求される充電電圧が急激に下がって
いるにもかかわらず、高いままの充電電圧を印加して圧
電素子に過剰エネルギを供給し、逆にその周期が遅くな
った場合は、過少エネルギを供給することになる。That is, when the charging / discharging cycle of the piezoelectric element 8 is rapidly advanced, despite the required charging voltage being sharply reduced, a high charging voltage is applied to apply excessive energy to the piezoelectric element. Is supplied, and conversely, if the cycle is delayed, too little energy will be supplied.
【００１８】特に、圧電素子８が燃料噴射弁の駆動部と
して用いられる場合、その充放電周期は燃料噴射量の変
動とともに頻繁に、かつ大幅に変更される。従って、上
記従来の回路を駆動回路として用いた場合、燃料の噴射
不良や、燃料噴射弁の破損等を引き起こす可能生があ
る。In particular, when the piezoelectric element 8 is used as a drive unit of a fuel injection valve, its charge / discharge cycle changes frequently and greatly with a change in the fuel injection amount. Therefore, when the above-described conventional circuit is used as a drive circuit, there is a possibility that fuel injection failure, damage to the fuel injection valve, etc. may occur.
【００１９】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、充放電の行われる周期が急激に変化した場合で
も、常に一定なエネルギで圧電素子を充電することがで
きる圧電素子駆動回路を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and has a piezoelectric element driving circuit capable of constantly charging a piezoelectric element with constant energy even when the cycle of charging and discharging is rapidly changed. The purpose is to provide.
【００２０】[0020]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の原理図を図１に示す。FIG. 1 shows a principle diagram for achieving the above object.
【００２１】図１（Ａ）は請求項１記載の発明の原理構
成図で、電源２２及びインダクタ２４を圧電素子２６に
直列に接続してなる充電系２０と、インダクタ２８を圧
電素子２６に直列に接続してなる放電系２８と、圧電素
子の両端に接続したクランプ回路３０とで構成される圧
電素子駆動回路を示す。FIG. 1A is a block diagram showing the principle of the first embodiment of the present invention. A charging system 20 in which a power source 22 and an inductor 24 are connected in series to a piezoelectric element 26, and an inductor 28 is connected in series to the piezoelectric element 26. 1 shows a piezoelectric element driving circuit including a discharge system 28 connected to the piezoelectric element and a clamp circuit 30 connected to both ends of the piezoelectric element.
【００２２】圧電素子２６は、インダクタ２４と共に充
電用直列ＬＣ回路を構成する。電源２２はこの直列ＬＣ
回路に所定の電圧を印加する。充電系２０は直列ＬＣ回
路の過渡特性を利用して、圧電素子２６の両端電圧が電
源２２の正極電圧より高くなるように、圧電素子２６を
充電する。The piezoelectric element 26 constitutes a charging series LC circuit together with the inductor 24. The power supply 22 is connected to this series LC
A predetermined voltage is applied to the circuit. The charging system 20 charges the piezoelectric element 26 using the transient characteristics of the series LC circuit so that the voltage between both ends of the piezoelectric element 26 becomes higher than the positive electrode voltage of the power supply 22.
【００２３】インダクタ２８は圧電素子２６と共に放電
用直流ＬＣ回路を構成する。放電系３０は、この直列Ｌ
Ｃ回路の過渡特性を利用して、圧電素子２６の両端電圧
が電源２２の負極電圧より低くなるように、圧電素子２
６を放電させる。The inductor 28 and the piezoelectric element 26 constitute a DC LC circuit for discharging. The discharge system 30 uses the series L
Using the transient characteristics of the C circuit, the piezoelectric element 2 is controlled so that the voltage across the piezoelectric element 26 is lower than the negative voltage of the power supply 22.
6 is discharged.
【００２４】クランプ回路３２は、圧電素子を充放電状
態で保持した際に、両端電圧が変動する範囲をカットす
るように、圧電素子の充放電時における両端電圧を、所
定の電圧範囲にクランプする。The clamp circuit 32 clamps the voltage across the piezoelectric element during charging and discharging to a predetermined voltage range so as to cut the range in which the voltage across the piezoelectric element fluctuates when the piezoelectric element is held in the charging and discharging state. .
【００２５】図１（Ｂ）は請求項２記載の発明の原理構
成図を示す。同図中、図１（Ａ）と同一構成部分には同
一符号を付し、その説明を省略する。FIG. 1B is a block diagram showing the principle of the present invention. In the figure, the same components as those in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【００２６】図１（Ｂ）に示す圧電素子駆動回路は、電
源電圧補正手段３４を有する点に特徴がある。電源電圧
補正手段３４は、充電系２０及び放電系３０により、圧
電素子２６が充放電される際の周期を検知して、その周
期の基づいて可変電源３６に電源電圧の補正を指令す
る。電源電圧の補正指令は、圧電素子の充放電周期が遅
くなるに従って、電源電圧を高く設定するように行われ
る。The piezoelectric element driving circuit shown in FIG. 1B is characterized by having a power supply voltage correcting means 34. The power supply voltage correction means 34 detects a cycle when the piezoelectric element 26 is charged and discharged by the charging system 20 and the discharging system 30 and instructs the variable power supply 36 to correct the power supply voltage based on the cycle. The power supply voltage correction command is issued so that the power supply voltage is set higher as the charge / discharge cycle of the piezoelectric element becomes slower.
【００２７】[0027]
【作用】上記図１（Ａ）に示す本発明回路において、前
記充電系２０は、前記圧電素子２６の両端に、前記電源
２２の正極電圧より高い充電電圧を供給する。前記圧電
素子２６は充電されると共に伸長し、その際に相対的な
圧縮力を受ける。このため、前記圧電素子２６の両端電
圧は、充電開始直後に最大電圧までオーバーシュートし
て、その後徐々に低下する。In the circuit of the present invention shown in FIG. 1A, the charging system 20 supplies a charging voltage higher than the positive voltage of the power supply 22 to both ends of the piezoelectric element 26. The piezoelectric element 26 expands as it is charged, and receives a relative compressive force. For this reason, the voltage across the piezoelectric element 26 overshoots to the maximum voltage immediately after the start of charging, and then gradually decreases.
【００２８】前記放電系３０は、前記インダクタ２８と
前記圧電素子２６とで構成される放電用直列ＬＣ回路の
過渡特性を利用して、前記圧電素子を放電させる。前記
圧電素子２６は電荷を放電すると共に収縮し、上記充電
の場合と同様な理由で引っ張り力を受ける。このため前
記圧電素子２６の両端電圧は、放電開始直後に最小電圧
までオーバーシュートして、その後徐々に高くなる。The discharging system 30 discharges the piezoelectric element by utilizing the transient characteristics of a discharging series LC circuit composed of the inductor 28 and the piezoelectric element 26. The piezoelectric element 26 contracts while discharging the electric charge, and receives a pulling force for the same reason as in the case of the charging. Therefore, the voltage across the piezoelectric element 26 overshoots to the minimum voltage immediately after the start of the discharge, and then gradually increases.
【００２９】すなわち、前記圧電素子２６の両端電圧
は、充電開始直後及び放電開始直後にオーバーシュート
して、前記圧電素子２６をこの状態で放置した場合、時
間の経過と共にその両端電圧が変動する。That is, the voltage across the piezoelectric element 26 overshoots immediately after the start of charging and immediately after the start of discharging. If the piezoelectric element 26 is left in this state, the voltage across the piezoelectric element 26 fluctuates as time passes.
【００３０】ところで、前記クランプ回路３２は、前記
圧電素子２６を充放電状態で保持した際に、両端電圧が
変動する領域をカットするように作用する。このため、
充放電時に前記圧電素子２６の両端に印加されるオーバ
ーシュート分は、前記クランプ回路３２でカットされ、
前記圧電素子２６の両端電圧は、充放電状態で放置され
ても変動することがない。When the piezoelectric element 26 is held in a charged / discharged state, the clamp circuit 32 acts to cut a region in which the voltage at both ends fluctuates. For this reason,
The amount of overshoot applied to both ends of the piezoelectric element 26 during charging and discharging is cut by the clamp circuit 32,
The voltage between both ends of the piezoelectric element 26 does not fluctuate even if it is left in a charged / discharged state.
【００３１】図１（Ｂ）に示す本発明回路の構成におい
て、前記充電系２０及び前記放電系３０は、上記図１
（Ａ）に示す回路の場合と同様に、前記圧電素子２６の
両端に直列ＬＣ回路の過渡特性を利用した電圧を供給す
る。また、充放電時における前記圧電素子２６の両端電
圧は、上記図１（Ａ）に示す回路の場合と同様に充放電
直後においてオーバーシュートを示す。In the configuration of the circuit of the present invention shown in FIG. 1B, the charging system 20 and the discharging system 30
As in the case of the circuit shown in (A), a voltage utilizing the transient characteristics of the series LC circuit is supplied to both ends of the piezoelectric element 26. Further, the voltage across the piezoelectric element 26 during charging and discharging shows an overshoot immediately after charging and discharging as in the case of the circuit shown in FIG.
【００３２】このため、前記圧電素子２６の両端電圧
は、充放電開始直後にそれぞれ最大値、最小値を示した
後、徐々に絶対値が小さくなる方向に変動する。従っ
て、図１（Ｂ）に示す回路においては、前記圧電素子２
６を充放電させる周期が変動すると、前記圧電素子２６
に一定の伸縮量を生じさせるために必要な充電電圧が変
動し、その周期が長くなるに従って高い充電電圧が要求
される。Therefore, the voltage between both ends of the piezoelectric element 26 shows a maximum value and a minimum value immediately after the start of charging and discharging, and then changes in a direction in which the absolute value gradually decreases. Therefore, in the circuit shown in FIG.
When the cycle of charging and discharging the piezoelectric element 6 changes, the piezoelectric element 26
The charging voltage required to cause a constant expansion / contraction amount fluctuates, and a longer charging cycle requires a higher charging voltage.
【００３３】前記電源電圧補正手段３４は、前記圧電素
子２６の充放電周期を検知して、その周期が長くなるに
従って、前記圧電素子２６の充電電圧が高くなるよう
に、前記可変電源３６の電圧を補正する。従って、前記
圧電素子２６には、充放電周期が変動しても常に一定の
エネルギが供給され、前記圧電素子２６の安定した伸縮
量が確保される。The power supply voltage correcting means 34 detects the charging / discharging cycle of the piezoelectric element 26, and increases the charging voltage of the piezoelectric element 26 as the cycle becomes longer. Is corrected. Therefore, a constant energy is always supplied to the piezoelectric element 26 even when the charging / discharging cycle varies, and a stable amount of expansion and contraction of the piezoelectric element 26 is ensured.
【００３４】[0034]
【実施例】図２は本発明に係る圧電素子駆動回路の一実
施例の回路図を示す。同図中、符号４２は可変直流電源
を示し、外部から設定電圧を指令することによりその出
力電圧が変更される。電源４２両極端子には、抵抗４４
及び４６が直列に接続され、抵抗４４，４６からなるル
ープには電源４２の出力電圧に応じた電流が流れてい
る。FIG. 2 is a circuit diagram showing one embodiment of a piezoelectric element driving circuit according to the present invention. In the figure, reference numeral 42 denotes a variable DC power supply, and its output voltage is changed by externally instructing a set voltage. A resistor 44 is connected to both terminals of the power source 42.
And 46 are connected in series, and a current according to the output voltage of the power supply 42 flows through the loop composed of the resistors 44 and 46.
【００３５】符号４８は、電源４２の出力電圧ＶDCに対
するフィードバック制御を行う電圧指令回路を示す。こ
の電圧指令回路４８には、電源４２の出力電圧ＶDCが抵
抗４４と４６とで分圧されて供給されている。また、本
実施例における圧電素子であるチタン酸ジルコン酸鉛
（ＰＺＴ）５０の充電系５２からは、ＰＺＴ５０を充電
する際に流れ込む電流ＩPZT に比例した電流ｉPZT が供
給されている。Reference numeral 48 denotes a voltage command circuit for performing feedback control on the output voltage VDC of the power supply 42. The voltage command circuit 48 is supplied with the output voltage VDC of the power supply 42 divided by the resistors 44 and 46. Further, a current i PZT proportional to the current I PZT flowing when the PZT 50 is charged is supplied from the charging system 52 of the lead zirconate titanate (PZT) 50 which is the piezoelectric element in this embodiment.
【００３６】電圧指令回路４８は、ＰＺＴ５０が充電さ
れる際のｉPZT を積分して、ＰＺＴ５０に蓄えられた電
荷Ｑを演算し、この値に基づいて圧電素子５０に供給さ
れたエネルギＥ（ＶDC＊Ｑ）を求めている。そして、そ
のエネルギが一定になるように電源４２の出力電圧ＶDC
を制御している。The voltage command circuit 48 integrates i PZT when the PZT 50 is charged, calculates the charge Q stored in the PZT 50, and calculates the energy E (V) supplied to the piezoelectric element 50 based on this value. DC * Q). Then, the output voltage V DC of the power supply 42 is set so that the energy becomes constant.
Is controlling.
【００３７】ＰＺＴ５０の充電系５２は、電源４２と、
これと直列に接続したサイリスタ５４及びインダクタ５
６からなる閉ループで構成される。サイリスタ５４はＰ
ＺＴ５０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（ＥＣＵ）５８によ
り制御される。The charging system 52 of the PZT 50 includes a power source 42,
Thyristor 54 and inductor 5 connected in series with this
6 is composed of a closed loop. Thyristor 54 is P
It is used as a switching element that allows current to flow only in the direction in which ZT 50 is charged, and is controlled by an electronic control unit (ECU) 58.
【００３８】ＰＺＴ５０の両極端子には、上記の充電系
５２の他に２つの閉ループが接続されている。１つは放
電系６０のループで、充電系５２の場合と同様にＥＣＵ
５８に制御されるサイリスタ６２と、インダクタ６４と
をＰＺＴ５０に直列に接続することにより構成してい
る。[0038] In addition to the charging system 52, two closed loops are connected to the bipolar terminals of the PZT 50. One is a loop of the discharging system 60, and the ECU is the same as the charging system 52.
The thyristor 62 controlled by 58 and the inductor 64 are connected in series to the PZT 50.
【００３９】他方は、本実施例回路の要部であるクラン
プ回路６６からなるループである。クランプ回路６６
は、充電方向の電流を遮断するダイオード６８，抵抗７
０，７４，キャパシタ７２及びツェナーダイオード７６
で構成されている。ツェナーダイオード７６は抵抗７４
及びダイオード６８と直列に接続され、ＰＺＴ５０放電
時における両端電圧を所定値にクランプする。抵抗７０
及びキャパシタ７２は、直列に接続されたツェナーダイ
オード７６と抵抗７４に対して並列に接続され、波形の
平滑化を行っている。The other is a loop composed of a clamp circuit 66 which is a main part of the circuit of this embodiment. Clamp circuit 66
Are a diode 68 and a resistor 7 for interrupting the current in the charging direction.
0, 74, capacitor 72 and zener diode 76
It is composed of The Zener diode 76 has a resistor 74
And a diode 68 connected in series, and clamps the voltage between both ends during discharge of the PZT 50 to a predetermined value. Resistance 70
The capacitor 72 is connected in parallel with the zener diode 76 and the resistor 74 connected in series to smooth the waveform.
【００４０】尚、ＰＺＴ５０は例えば図３に示す燃料噴
射弁７０の駆動アクチュエータとして使用される。The PZT 50 is used, for example, as a drive actuator for a fuel injection valve 70 shown in FIG.
【００４１】図３中、符号７２は燃料噴射弁７０のハウ
ジングを示し、その一端には燃料噴射口７４が設けられ
ている。また、ハウジング７２内には、噴射口７４を開
閉することができるニードルバルブ７６が配置されてい
る。In FIG. 3, reference numeral 72 denotes a housing of the fuel injection valve 70, and a fuel injection port 74 is provided at one end thereof. In the housing 72, a needle valve 76 that can open and close the injection port 74 is disposed.
【００４２】噴射口７４には燃料通路７８が連通可能に
設けられている。この燃料通路７８は外部の燃料供給源
（図示せず）に連結されており、燃料噴射弁７０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７６が噴射口７４を開放すると、燃料通路７８
に供給されていた燃料が一定の高圧で内燃機関の燃焼室
内に噴射されることになる。The injection port 74 is provided with a fuel passage 78 so as to be able to communicate. The fuel passage 78 is connected to an external fuel supply source (not shown), and the fuel is always supplied to the fuel injection valve 70 at a constant high pressure. Therefore, when the needle valve 76 opens the injection port 74, the fuel passage 78
Is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine at a constant high pressure.
【００４３】また、ハウジング７２にはシリンダ８０が
形成される。ニードルバルブ７６の上端部は直径が大き
くなっていてシリンダ８０と摺動可能なピストン８２に
なっている。A cylinder 80 is formed in the housing 72. The upper end of the needle valve 76 is a piston 82 having a large diameter and slidable with the cylinder 80.
【００４４】ＰＺＴ５０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
り、上下のキャップ８４，８６の間で支持されている。
上方のキャップ８４はハウジング７２の上部壁に当接
し、下方のキャップ８６はシリンダ８０と摺動可能であ
る。The PZT 50 is formed by laminating a large number of thin plate-shaped piezoelectric elements in the axial direction to form a single piston, and is supported between upper and lower caps 84 and 86.
The upper cap 84 abuts against the upper wall of the housing 72, and the lower cap 86 is slidable with the cylinder 80.
【００４５】すなわち、ＰＺＴ５０は電圧の供給に応じ
て伸縮する際、下方のキャップ８６を移動させることが
できる。尚、ＰＺＴ５０には、駆動電圧を印加するため
のリード線８８，９０が設けられている。シリンダ８０
内では、ピストン８２とキャップ８６との間に油圧室９
２が形成され、また、ピストン８２の下側には復帰用の
皿バネ９４が配置される。That is, when the PZT 50 expands and contracts according to the supply of the voltage, the lower cap 86 can be moved. The PZT 50 is provided with lead wires 88 and 90 for applying a drive voltage. Cylinder 80
Inside, the hydraulic chamber 9 is located between the piston 82 and the cap 86.
2 and a return disc spring 94 is disposed below the piston 82.
【００４６】従って、ＰＺＴ５０が充電電圧を受けて伸
長すると、キャップ８６及び油圧室９２内の作動油を介
してピストン８２が押圧され、ニードルバルブ７６が噴
射口７４を閉塞し、燃料の供給が停止される。また、Ｐ
ＺＴ５０が、電荷を放電して収縮すると、皿バネ９４が
ピストン８２を押し返し、噴射口７４が燃料通路７８と
連通するため再び燃料の噴射が行われる。Therefore, when the PZT 50 is extended by receiving the charging voltage, the piston 82 is pressed through the cap 86 and the hydraulic oil in the hydraulic chamber 92, the needle valve 76 closes the injection port 74, and the supply of fuel is stopped. Is done. Also, P
When the ZT 50 discharges the electric charge and contracts, the disc spring 94 pushes back the piston 82 and the injection port 74 communicates with the fuel passage 78 so that the fuel is injected again.
【００４７】上記図２に示す駆動回路は、内燃機関を運
転状態を検知する各種センサ（図示せず）からの信号を
受けて、ＥＣＵ５８が演算した燃料噴射量を忠実に燃焼
室内に供給するためにＰＺＴ５０を充放電させる回路で
ある。この際、ＥＣＵ５８は所望の燃料噴射量を得るた
めに噴射口７４を開弁させておく時間、すなわち燃料噴
射期間ＴＡＵを演算し、そのＴＡＵに基づいて駆動回路
のサイリスタ５４，６２に対して交互にオン信号を送信
する。The drive circuit shown in FIG. 2 receives signals from various sensors (not shown) for detecting the operation state of the internal combustion engine and faithfully supplies the fuel injection amount calculated by the ECU 58 to the combustion chamber. Is a circuit for charging and discharging the PZT 50. At this time, the ECU 58 calculates the time during which the injection port 74 is kept open in order to obtain a desired fuel injection amount, that is, the fuel injection period TAU, and alternately switches the thyristors 54 and 62 of the drive circuit based on the TAU. To send an ON signal.
【００４８】図４は、上記図２に示す本実施例の圧電素
子駆動回路の動作を説明するためのタイムチャートを示
す。以下、図４に沿って本実施例回路の動作について説
明する。FIG. 4 is a time chart for explaining the operation of the piezoelectric element drive circuit of the present embodiment shown in FIG. Hereinafter, the operation of the circuit of this embodiment will be described with reference to FIG.
【００４９】図４（Ｃ）に示すように、時刻時刻ｔ1 に
放電側のサイリスタ６２がオンとなると、ＰＺＴ５０に
充電されていた電荷Ｑがインダクタ６４方向に流れる。
この際、インダクタ６４には電流を流さない向きに逆起
電力が働く。この逆起電力に抗って、ＰＺＴ５０は電荷
Ｑを全て放電する。[0049] As shown in FIG. 4 (C), the discharge side of the thyristor 62 at the time the time t 1 is turned on, the electric charge Q charged in the PZT50 flows in the inductor 64 direction.
At this time, a counter electromotive force acts on the inductor 64 in a direction in which no current flows. PZT 50 discharges all charges Q against this back electromotive force.
【００５０】電荷Ｑが放電されるにつれ、インダクタ６
４を流れる電流が減少しだすと、今度は、インダクタ６
４に電流を流し続けようとする向きの起電力が生ずる。
このため、ＰＺＴ５０に蓄えられていた電荷Ｑが全て放
電された後においても放電電流が引き続き流れ、ＰＺＴ
５０には負の電荷−ｑが蓄えられる。サイリスタ６２に
より電流が逆流できないため、この電荷−ｑはそのまま
ＰＺＴ５０に蓄えられ、その結果、放電後のＰＺＴ５０
の両端電圧は負の電圧となる。As the charge Q is discharged, the inductor 6
When the current flowing through the inductor 4 starts to decrease, the inductor 6
4 generates an electromotive force in a direction in which the current continues to flow.
For this reason, even after all the charges Q stored in the PZT 50 have been discharged, the discharge current continues to flow, and the PZT
50 stores a negative charge -q. Since the current cannot flow backward by the thyristor 62, this charge -q is stored in the PZT 50 as it is, and as a result, the discharged PZT 50
Is a negative voltage.
【００５１】ところで、図３に示す燃料噴射弁７０の駆
動に用いられているＰＺＴ５０が電荷を放電する際に
は、上記従来の駆動回路を用いた場合と同様に、ＰＺＴ
５０はその収縮に伴い相対的な引っ張り応力を受ける。When the PZT 50 used for driving the fuel injection valve 70 shown in FIG. 3 discharges electric charges, the PZT 50 is used in the same manner as in the case of using the conventional driving circuit.
50 receives a relative tensile stress as it shrinks.
【００５２】このため、圧電素子５０の両端電圧は、本
来図４（Ａ）中に破線で示すように、大きく負側にオー
バーシュートした後、徐々に上昇するという変動を示す
はずである。図５（Ｂ）中の破線はこの変動の様子を拡
大して示したものである。Therefore, the voltage between both ends of the piezoelectric element 50 should originally exhibit a fluctuation as shown by a broken line in FIG. The broken line in FIG. 5B is an enlarged view of this variation.
【００５３】ところが、本実施例回路は、ＰＺＴ５０の
両端電圧を所定のツェナー電圧ＶZ以上にクランプする
クランプ回路６６を有している。このため、圧電素子５
０の両端電圧ＶPZT がＶz より低くなることがなく、Ｖ
PZT の変動軌跡は図４（Ａ）中に実線で示す波形にな
る。[0053] However, this embodiment circuit includes a clamp circuit 66 for clamping a voltage across the PZT50 above a predetermined Zener voltage V Z. Therefore, the piezoelectric element 5
0, the voltage V PZT does not become lower than V z.
The fluctuation trajectory of PZT has a waveform shown by a solid line in FIG.
【００５４】つまり、サイリスタ５４がオンとなり、Ｐ
ＺＴ５０から電荷Ｑが放電され始め、両端電圧が負の領
域に達すると、先ず、ＰＺＴ５０と共にキャパシタ７２
に負の電荷が蓄えられる。更に放電が続き、圧電素子５
０の両端電圧がＶz に達すると、ツェナーダイオード７
６と抵抗７４のループを通って電流がＰＺＴ５０の正極
側に流れ込む。That is, the thyristor 54 is turned on, and P
When the charge Q starts to be discharged from the ZT 50 and the voltage between both ends reaches a negative region, first, the capacitor 72 together with the PZT 50 is used.
A negative charge is stored. Further discharge continues, and the piezoelectric element 5
When the voltage across the zero reaches V z , the Zener diode 7
Current flows into the positive electrode side of the PZT 50 through the loop of the resistor 6 and the resistor 74.
【００５５】このため、ＰＺＴ５０に直接流れ込む電流
ＩC の波形は、図４（Ｂ）中に実線でに示すように、本
来流れるべき電流（図４（Ｂ）中に破線で示す波形）が
途中で途切れたような波形となる。また、本実施例の回
路においては、ツェナー電圧ＶZ を、負電圧のオーバー
シュート分を全てカットする電圧に設定しているため、
放電時における圧電素子８の両端電圧ＶPZT は、図５
（Ｂ）中に実線で示すようにほぼ一定の値となる。Therefore, as shown by the solid line in FIG. 4B, the waveform of the current I C flowing directly into the PZT 50 is such that the current that should flow (the waveform shown by the broken line in FIG. 4B) is halfway. The waveform becomes like a broken one. Further, in the circuit of the present embodiment, the Zener voltage V Z is set to a voltage that cuts off all the overshoot of the negative voltage,
The voltage V PZT across the piezoelectric element 8 at the time of discharge is shown in FIG.
The value is almost constant as shown by the solid line in FIG.
【００５６】従って、充電側のＤサイリスタ５４がオン
（図４（Ｄ）中、時刻ｔ2 ）となるまでの間、すなわち
燃料噴射弁７０が燃料を噴射している間（図４（Ｄ）
中、時刻ｔ1 〜ｔ2 ）の圧電素子８の両端電圧ＶPZT は
常にＶZ となる。Therefore, until the charging D-thyristor 54 is turned on (at time t 2 in FIG. 4D), that is, while the fuel injection valve 70 is injecting fuel (FIG. 4D).
The voltage V PZT between both ends of the piezoelectric element 8 during the period from time t 1 to time t 2 ) is always V Z.
【００５７】そして、時刻ｔ2 においてサイリスタ５４
がオンとなると、今度は電源４２の電圧ＶDCがインダク
タ５６及びＰＺＴ５０に印加される。このインダクタ５
６とＰＺＴ５０は、上記放電系におけるインダクタ６４
及びＰＺＴ５０と同様な直列ＬＣ回路を構成している。
従って、充電の場合もＰＺＴ５０の両端電圧ＶPZT は、
直列ＬＣ回路の過渡特性を利用して昇圧される。At time t 2 , the thyristor 54
Is turned on, the voltage VDC of the power supply 42 is applied to the inductor 56 and the PZT 50 this time. This inductor 5
6 and PZT 50 are inductors 64 in the discharge system.
And a series LC circuit similar to PZT50.
Therefore, also in the case of charging, the voltage V PZT across the PZT 50 is
The voltage is boosted using the transient characteristics of the series LC circuit.
【００５８】また、ＰＺＴ５０は充電されると伸長する
特性を有している。このため、本実施例においては、充
電されると共に燃料噴射弁７０の内部で伸長する。この
際、上記収縮時の引っ張り応力と同様に、ＰＺＴ５０に
は相対的な圧縮応力がかかることになる。Further, the PZT 50 has a characteristic of extending when charged. For this reason, in the present embodiment, it is charged and extends inside the fuel injection valve 70. At this time, a relative compressive stress is applied to the PZT 50 in the same manner as the tensile stress at the time of contraction.
【００５９】また、本実施例の駆動回路には、ＰＺＴ５
０の両端電圧ＶPZT を高圧側でクランプする回路を設け
ていない。このため、図４（Ａ）に示すように、充電時
におけるＰＺＴ５０の両端電圧ＶPZT は、充電開始直後
にオーバーシュートして最大となり、その後徐々に低下
するという変動を示す。The driving circuit of this embodiment includes a PZT5
No circuit is provided to clamp the voltage V PZT of zero on the high voltage side. For this reason, as shown in FIG. 4A, the voltage V PZT across the PZT 50 at the time of charging exhibits a fluctuation in which it overshoots immediately after the start of charging, reaches a maximum, and then gradually decreases.
【００６０】ところで、図５（Ａ）は、充電時にＰＺＴ
５０に所定の伸長を与えるために要求される電源電圧Ｖ
DCと、燃料噴射弁７０における燃料噴射期間との関係を
示している。ＰＺＴ５０の伸長は、充電電荷Ｑにより決
まる値であり、電荷ＱはＰＺＴ５０の両端に印加される
電圧により決まる値である。Incidentally, FIG. 5A shows that PZT
Power supply voltage V required to provide a predetermined extension to
The relationship between DC and the fuel injection period of the fuel injection valve 70 is shown. The extension of the PZT 50 is a value determined by the charge Q, and the charge Q is a value determined by a voltage applied to both ends of the PZT 50.
【００６１】本実施例回路において、ＰＺＴ５０の両端
に印加される正味の電圧は、“電源電圧ＶDC”−“充電
開始直前の両端電圧ＶPZT ”である。このため、クラン
プ回路６６がなく、放電時のＶPZT が図５（Ｂ）中の破
線に示すように時間の経過と共に変動する場合は、図５
（Ａ）に示すように、充電時に要求される電圧ＶDCも、
燃料噴射期間の変化と共に変動することになる。[0061] In this example circuit, the net voltage applied across the PZT50 is "supply voltage V DC" - a "voltage across V PZT charge immediately before the start." Therefore, there is no clamp circuit 66, if the V PZT during discharge varies with time as indicated by a broken line in FIG. 5 (B), FIG. 5
As shown in (A), the voltage V DC required during charging is also
It will fluctuate with changes in the fuel injection period.
【００６２】しかし、本実施例回路では、放電時におけ
るＶPZT がツェナー電圧ＶZ にクランプされて、常にほ
ぼ一定の値をとる。このため、充電時においてＰＺＴ５
０の両端に印加される正味の電圧を一定にするために要
求される電圧ＶDCも、図５（Ａ）中に実線で示すように
ほぼ一定となる。従って、燃料噴射期間の変動に対し
て、電源４２の出力電圧ＶDCを制御する必要がなく、Ｐ
ＺＴ５０の伸縮が燃料噴射期間の変動にたいして追従で
きなくなることがない。[0062] However, in the present embodiment circuit, V PZT at the time of discharge is clamped to the Zener voltage V Z, always takes an almost constant value. Therefore, when charging, PZT5
The voltage VDC required to make the net voltage applied to both ends of 0 constant is also substantially constant as shown by the solid line in FIG. Therefore, it is not necessary to control the output voltage VDC of the power supply 42 with respect to the fluctuation of the fuel injection period.
The expansion and contraction of the ZT 50 does not become unable to follow the fluctuation of the fuel injection period.
【００６３】尚、電源４２は従来の回路と同様に、電圧
指令回路４８による電源４２のフィードバック制御が行
われており、経時変化等で、所望の伸縮量を得るために
圧電素子８に供給すべき電圧が変化した際には、その出
力電圧ＶDCを変えて出力することができる。The power supply 42 is subjected to feedback control of the power supply 42 by a voltage command circuit 48 similarly to the conventional circuit, and is supplied to the piezoelectric element 8 in order to obtain a desired amount of expansion and contraction due to aging or the like. When the power voltage changes, the output voltage VDC can be changed and output.
【００６４】このように、本実施例の回路によれば、燃
料噴射期間が変動しても圧電素子８の充電時に要求され
る電圧がほぼ一定に保持され、電源４２の出力電圧ＶDC
を頻繁に変更する必要がない。従って、従来の駆動回路
が、燃料噴射期間が急激に変化したような場合にはその
変化に追従できずに燃料噴射異常等を引き起こしていた
のに対して、本実施例の回路はこのような異常を引き起
こす恐れがない。As described above, according to the circuit of this embodiment, the voltage required for charging the piezoelectric element 8 is kept substantially constant even if the fuel injection period fluctuates, and the output voltage V DC of the power source 42 is maintained.
Need not be changed frequently. Therefore, whereas the conventional drive circuit cannot follow the change when the fuel injection period changes suddenly and causes a fuel injection abnormality or the like, the circuit of the present embodiment has such a problem. There is no risk of causing abnormalities.
【００６５】また、従来の回路と同様に、電源４２の出
力電圧をフィードバック制御する機能を合わせ持ってい
るため、経時変化等の比較的ゆっくりとした変化に対し
ても良好な安定性を確保することができる。Also, as in the conventional circuit, since it also has a function of feedback-controlling the output voltage of the power supply 42, good stability is secured against relatively slow changes such as changes with time. be able to.
【００６６】尚、本実施例回路にけるクランプ回路６６
は、放電時の電圧だけをクランプする構成としている
が、これに限るものではなく、より一層ＰＺＴ５０の伸
縮精度を向上させたい場合には、充電時の電圧を合わせ
てクランプしてもよい。The clamp circuit 66 in the circuit of the present embodiment
Is configured to clamp only the voltage at the time of discharging. However, the present invention is not limited to this. If it is desired to further improve the expansion / contraction accuracy of the PZT 50, the voltage at the time of charging may be clamped.
【００６７】図６は本発明に係る圧電素子駆動回路の他
の実施例の回路図を示す。尚、同図において図２と同一
の構成部分については同一の符号を付して、その説明を
省略する。FIG. 6 is a circuit diagram showing another embodiment of the piezoelectric element drive circuit according to the present invention. 2, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００６８】同図中、符号９２は電源電圧補正手段に該
当する電源電圧補正回路を示す。この電源電圧補正回路
９２は、上記図５（Ａ）中に破線で示す、燃料噴射期間
ＴＡＵと充電要求電圧ＶDCとの関係をマップとして有し
ている。そして、ＥＣＵ５８が演算したＴＡＵに基づい
て充電要求電圧をマップから読出し、電源４２の出力電
圧ＶDCを要求電圧に補正する。In the figure, reference numeral 92 indicates a power supply voltage correction circuit corresponding to the power supply voltage correction means. The power supply voltage correction circuit 92 has, as a map, a relationship between the fuel injection period TAU and the required charging voltage VDC , which is indicated by a broken line in FIG. Then, the charging required voltage is read from the map based on the TAU calculated by the ECU 58, and the output voltage VDC of the power supply 42 is corrected to the required voltage.
【００６９】従って、本実施例の駆動回路においては、
燃料噴射期間が変動すると、それと共に電源４２の出力
電圧ＶDCが変動し、ＰＺＴ５０の両端には常に所望の充
電電圧が印加される。このため、従来の駆動回路がフィ
ードバックによる制御の遅延のため種々の異常を引き起
こす可能性があったのに対して、本実施例の駆動回路で
は、このような制御の遅延がなく、常に所望のＰＺＴ５
０の伸縮量を確保することができる。Therefore, in the driving circuit of this embodiment,
When the fuel injection period fluctuates, the output voltage VDC of the power supply 42 fluctuates with the fluctuation, and a desired charging voltage is always applied to both ends of the PZT 50. For this reason, the conventional drive circuit may cause various abnormalities due to control delay due to feedback, whereas the drive circuit according to the present embodiment does not have such control delay and is always in a desired state. PZT5
The amount of expansion and contraction of 0 can be ensured.
【００７０】[0070]
【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、圧電素子の伸縮に伴う相対的な応力の変化による、
圧電素子の両端電圧の変動分が、クランプ回路によりカ
ットされる。このため、圧電素子の両端電圧を常にほぼ
一定電圧範囲内に保持することができ、充放電が行われ
る周期が頻繁に変動する場合でも、圧電素子の両端電圧
が変動するのを防止することができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, the relative stress changes due to the expansion and contraction of the piezoelectric element.
The variation of the voltage between both ends of the piezoelectric element is cut by the clamp circuit. For this reason, the voltage across the piezoelectric element can always be kept within a substantially constant voltage range, and the voltage across the piezoelectric element can be prevented from fluctuating even when the charging / discharging cycle is frequently changed. it can.
【００７１】また、請求項２記載の発明によれば、圧電
素子の充放電が行われる周期の変動と共に電源電圧が補
正されるため、充放電時において圧電素子に印加される
電圧が常に所望の値となる。このため、充放電の行われ
る周期によらず、常に所望の圧電素子の伸縮量を確保す
ることができる。According to the second aspect of the present invention, since the power supply voltage is corrected together with the fluctuation of the cycle in which the charging and discharging of the piezoelectric element is performed, the voltage applied to the piezoelectric element during charging and discharging is always a desired voltage. Value. For this reason, a desired amount of expansion and contraction of the piezoelectric element can always be ensured irrespective of the cycle in which charging and discharging are performed.
【図１】本発明に係る圧電素子駆動回路の原理図であ
る。FIG. 1 is a principle diagram of a piezoelectric element drive circuit according to the present invention.
【図２】本発明に係る圧電素子駆動回路の一実施例の回
路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of one embodiment of a piezoelectric element drive circuit according to the present invention.
【図３】本実施例の駆動回路で駆動される圧電素子を使
用する燃料噴射弁の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a fuel injection valve using a piezoelectric element driven by a drive circuit of the present embodiment.
【図４】本実施例の駆動回路の動作を説明するための図
である。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the drive circuit according to the embodiment.
【図５】本実施例の駆動回路における電源の充電時要求
電圧と、圧電素子の放電時電圧を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a required voltage at the time of charging a power supply and a voltage at the time of discharging of a piezoelectric element in the drive circuit of the present embodiment.
【図６】本発明に係る圧電素子駆動回路の他の実施例の
回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of another embodiment of the piezoelectric element drive circuit according to the present invention.
【図７】従来の圧電素子駆動回路の回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional piezoelectric element drive circuit.
【図８】従来の圧電素子駆動回路の動作を説明するため
の図である。FIG. 8 is a diagram for explaining an operation of a conventional piezoelectric element drive circuit.
２０，５２ 充電系 ３０，６４ 放電系 ２２ 電源 ２４，２８，５６，６４ インダクタ ２６，圧電素子 ３２，６６ クランプ回路 ３４ 電源電圧補正手段 ３６，４２ 可変電源 ５４，６４ サイリスタ ５８ 電子制御装置 ６６ｃ ツェナーダイオード ９２ 電源電圧補正回路 20, 52 Charging system 30, 64 Discharging system 22 Power supply 24, 28, 56, 64 Inductor 26, Piezoelectric element 32, 66 Clamp circuit 34 Power supply voltage correcting means 36, 42 Variable power supply 54, 64 Thyristor 58 Electronic control device 66c Zener diode 92 Power supply voltage correction circuit
Claims (2)
素子と直列ＬＣ回路を構成するインダクタを設け、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
が電源電圧より広い範囲で昇降圧するように、該圧電素
子を充放電させる圧電素子駆動回路において、 前記圧電素子を充放電状態で保持した際に、該圧電素子
の両端電圧が変動する範囲をカットするように、前記圧
電素子の充放電時における両端電圧を、所定の電圧範囲
にクランプするクランプ回路を備えることを特徴とする
圧電素子駆動回路。An inductor that forms a series LC circuit with the piezoelectric element in a charging system and a discharging system of the piezoelectric element;
A piezoelectric element driving circuit that charges and discharges the piezoelectric element using a transient characteristic of the C circuit so that the voltage between both ends of the piezoelectric element is stepped up and down in a wider range than the power supply voltage. A piezoelectric circuit comprising: a clamp circuit that clamps a voltage across the piezoelectric element during charging and discharging to a predetermined voltage range so as to cut a range in which the voltage across the piezoelectric element fluctuates. Drive circuit.
列ＬＣ回路を構成し、該ＬＣ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電圧より広い範囲で
昇降圧するように、該圧電素子を充放電させる圧電素子
駆動回路において、 前記圧電素子を充放電させる周期を検知して、その周期
が遅くなるに従って前記電源電圧を高く設定する電源電
圧補正手段を備えることを特徴とする圧電素子駆動回
路。2. A series LC circuit is formed by providing an inductor in series with a piezoelectric element, and utilizing a transient characteristic of the LC circuit, a voltage across the piezoelectric element is stepped up and down in a wider range than a power supply voltage. A piezoelectric element driving circuit for charging / discharging the piezoelectric element, comprising: a power supply voltage correction unit configured to detect a cycle of charging / discharging the piezoelectric element and set the power supply voltage higher as the cycle becomes slower. Piezoelectric element drive circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04261720A JP3082465B2 (en) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | Piezo element drive circuit |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP04261720A JP3082465B2 (en) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | Piezo element drive circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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