JPH053231B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電歪式アクチユエータ装置に関する。

〔従来の技術、および発明が解決しようとする問題点〕

デイーゼル機関（以下デイ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ツト噴射が
有効であることは既に知られている。

このパイロツト噴射を実現するために種々の試
みが従来なされている。本発明者らはこの試みと
して、燃料噴射ポンプの噴射経路に電歪素子（例
えばPZT）をアクチユエータとして組み込み、
燃料噴射開始直後にこの電歪素子を収縮させ、噴
射経路の圧力を一時的に低下させてパイロツト噴
射を行なわせるものを行なつてきた。

上述のアクチユエータ（以後電歪式アクチユエ
ータと称する）は、例えばPZTと呼ばれるセラ
ミツク材を電歪素子として使用し、これの薄い円
盤状（φ15mm×t0.5mm）のものを約50枚積層して
円柱状となしたものである。前記円盤状電歪素子
は厚み方向に500V程度の電圧を印加すると
0.5μm程度伸びるので、これを50枚積層して各々
の素子の厚み方向に500V印加すると全体として
25μm程度の伸長が得られる。この電圧を解除す
るか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
アクチユエータに軸方向圧縮の荷重をかけた時に
は前記電歪素子の各個は第３図に示すように圧縮
荷重に比例した電圧を発生し、前述の構成の電歪
式アクチユエータでは500Kgの荷重で500Vの電圧
が発生する。これらの電歪式アクチユエータの性
質は公知である。

そして従来は前記電歪式アクチユエータに高電
圧電源を接続し、燃料噴射開始直後に電歪式アク
チユエータに印加されていた高電圧を解除、ある
いは負電圧を印加することによつてこれを収縮さ
せ、パイロツト噴射を行なわせていた。ところ
が、このような電歪式アクチユエータの制御方式
では、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、コストの上昇を招くという問題があつ
た。

次に、本発明者らは荷重の印加により電圧を発
生している電歪式アクチユエータを短絡すなわち
シヨートさせたところ、電歪式アクチユエータ全
体として第４図のような軸方向の収縮が生じた。
すなわち、軸方向に500Kgの荷重が加わつている
状態で電歪式アクチユエータをシヨートさせたと
ころ、25μmの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ユエータを、単にシヨ
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ユエータ２００に並列
に電流制限用抵抗１５２を直列に介してサイリス
タ１５１が接続されている。

１５３はダイオードで、カソード側が高圧側
に、アノード側が接地側すなわち逆方向に接続さ
れており、電歪式アクチユエータ２００に逆電圧
がかからないように保護している。サイリスタ１
５１のゲート端子１５４にトリガ信号が入ると、
サイリスタ１５１は導通し電歪式アクチユエータ
２００をシヨートさせ収縮させる。

この状態を第１０図の波形図で説明する。第１
０図１はポンプ室の圧力を示しており、電歪式ア
クチユエータ２００がオープン状態の時にはこの
電歪式アクチユエータ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１５１を導通させ
る。そして電歪式アクチユエータ２００はシヨー
トし、その時の発生電圧（500V）に相当した収
縮を生じる。

これによつ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の如くパイロツト噴射
を行なうことができることは前述した通りであ
る。

しかしながら、この電歪式アクチユエータ２０
０を単にシヨートするだけの方式では、電歪式ア
クチユエータ２００が荷重のために分極劣化し前
述のオープン状態での電圧が充分発生しなくな
り、その結果パイロツト噴射の形態を実現する伸
縮量が得られなくなる。そこで、電歪式アクチユ
エータ２００をシヨートする代わりに、電歪式ア
クチユエータ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
電歪式アクチユエータ２００に戻すことで分極劣
化を防止しようとするものが第１１図の電歪式ア
クチユエータとそのコントローラからなる電歪式
アクチユエータ装置である。

この装置では電歪式アクチユエータ２００の高
圧側にコイル２０２およびスイツチング素子であ
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２０１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２０１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、前記電歪式アクチユエータ２００には並列に
逆電圧防止用ダイオード１６６が接続され、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２０５，２０
６を介して制御回路Ｃに接続されている。

前記装置では、燃料噴射ポンプの圧送工程にて
電歪式アクチユエータ２００に発生した電荷は、
制御回路Ｃがパルストランス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、電歪式アクチユエータ２００
はシヨート状態と同様になつて収縮を行ない、パ
イロツト噴射が行なわれる。次に、ポンプの圧送
工程が終了し、かつ次の圧送工程が開始される前
に、制御回路Ｃがパルストランス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３００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ユエータ２００に戻
され、分極化化が防止される。

しかしながら、このような電歪式アクチユエー
タ装置では、高価なスイツチング素子であるサイ
リスタ、高価なパルストランスをそれぞれ２個ず
つ必要とするため、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ユ
エータ装置における高価なスイツチ素子の使用個
数を低減し、比較的安価な構成でありながら電歪
式アクチユエータの分極劣化を防止することがで
きる電歪式アクチユエータ装置を実現することを
目的とする。

〔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ユエータと該電歪式アク
チユ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ユエータ装置であつて、該コ
ントローラが、該電歪式アクチユエータの発生す
る電荷を蓄電することができるコンデンサ、該電
歪式アクチユ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ユエータの発生する電荷
を充電することができるスイツチ素子、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
ユエータへ戻すことの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ユエータ装置が
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ユエー
タ装置においては、コンデンサから電歪式アクチ
ユエータに電荷を戻す回路に高価なスイツチ素子
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、使用されるスイツチ素子の端子の１つ
が接地されているのでその駆動信号はパルストラ
ンス等によつてアイソレートして与えてやる必要
がなく、従つて駆動回路の簡素化を図つてコスト
の低減化を図ることができる。

さらに、電歪式アクチユ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、電歪式アクチユエータの非動作時に再
び電歪式アクチユエータに戻されるため、電歪式
アクチユエータの分極劣化を防止することもでき
る。

〔実施例〕

本発明の基本形態の一実施例としての電歪式ア
クチユエータ装置が第１図に示される。

第１図に示される電歪式アクチユエータ装置を
分配型燃料噴射ポンプに装着した構成が第２図に
示される。この構成上の特徴は、分配型燃料噴射
ポンプＰのポンプ室６０２と直結して噴射率制御
装置７が設けられていることである。

まず燃料噴射ポンプＰについて説明する。ケー
シング６０４のシリンダボア６０５内に摺動自在
に支持されたプランジヤ６０６は、エンジン回転
数の２分の１に同期して回転往復運動を行う。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、
プランジヤ６０６はこの駆動軸により同軸的に回
転駆動されると共に、フエイスカム６０７がロー
ラ６０８に係合することにより往復運動する。フ
エイスカム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、プランジヤ６０６の往復運動は、軸心周りに
回転してフエイスカム６０７のカム面の形状に従
うことにより行われる。プランジヤ６０６はその
外周に、１個の分配ポート６０９とエンジン気筒
数と同数の吸入ポート６１０ａ，６１０ｂとが形
成され、プランジヤ６０６の先端面とシリンダボ
ア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６１１をシリンダボア６０５に連通する吸入
通路６１２と、外部の各噴射弁８１３をシリンダ
ボア６０５に導通可能な分配通路６１４が形成さ
れる。分配通路６１４はエンジン気筒数と同数設
けられると共に、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。

然してプランジヤ６０６が左行してポンプ室６
０２が膨張する時、いずれかの吸入ポート６１０
ａまたは６１０ｂが吸入通路６１２に導通して低
圧室６１１内の燃料がポンプ室６０２に吸入さ
れ、これとは逆に、プランジヤ６０６が右行して
ポンプ室６０２が加圧される時、分配ポート６０
９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
出はプランジヤ６０６が右行が始めた時に始ま
り、さらにプランジヤ６０６が右行してスピルポ
ート６１７がスピルリング６１８の右端面より低
圧室６１１内へと開放された時に終わる。

ここでスピルポート６１７とは、プランジヤ６
０６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６１
８は、短いシリンダ状であつて、その内孔をプラ
ンジヤ６０６が摺動するものである。スピルリン
グ６１８はレバー６１９によつてその固定位置を
変えることができ、スピルリング６１８の位置に
よつてポンプ室６０２の吐出量を変えることがで
きる。レバー６１９は間接的にアクセルレバーと
連動している。以上は公知部分の説明である。

次に噴射率制御装置について説明する。

噴射率制御装置７はケーシング７２０の中に、
第２図の右から電歪式アクチユエータ２００、ピ
ストン７２２、皿ばね７２３、デイスタンスピー
ス６２４を収納して構成されている。ケーシング
７２０は底のある円筒の形、すなわち袋状であつ
て、その開放端部のおねじ７２９によつて噴射ポ
ンプＰに取り付け固定されている。

この実施例の電歪式アクチユエータ２００は従
来例同様に薄い円盤状（φ15mm×t0.5mm）の電歪
素子を約50枚積層して円柱状となしたものであ
る。従つて、この電歪素子はPZTと呼ばれるセ
ラミツク材であり、チタン酸ジルコン酸鉛を主成
分としており、その厚み方向に500V程度の電圧
を印加すると0.5μm程度伸びる。これを50枚積層
して各々の素子の厚み方向に500V印加すると全
体として25μm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、この電歪式アクチユエータ２００に軸方
向圧縮の荷重をかけた時１枚１枚の電歪素子には
第３図のような電圧が発生する、すなわち500Kg
の負荷で500Vの電圧が発生する。さらに、ピス
トン７２２に500Kgの荷重が加わつている状態で
電歪式アクチユエータ２００をシヨートさせると
第４図より25μmの収縮が生じることも従来例同
様である。

電歪式アクチユエータ２００への所定の時期に
おける電圧の印加、シヨート、オープン等の操作
は、リード線７２５を介して外部の制御手段であ
るコントローラCONTによつて制御される。

電歪式アクチユエータ２００の伸縮作用はピス
トン７２２に伝えられ、ピストン７２２とデイス
タンスピース６２４とケーシング７２０を室壁と
して形成される可変容積室７２６の容積を拡大・
縮小する。皿ばね７２３は可変容積室７２６の中
にあつて、電歪式アクチユエータ２００を収縮さ
せる方向に付勢している。

デイスタンスピース６２４は円盤状であつて、
その中央には貫通孔６２７を有している。デイス
タンスピース６２４の直径はピストン７２２の直
径よりも一回り大きく、ケーシング７２０のおね
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
つてシールを行う。可変容積室７２６は貫通孔６
２７を介してポンプ室６０２と導通している。

可変容積室７２６の圧力がピストン７２２を介
して電歪式アクチユエータ２００側に漏洩しない
ようにＯリング７２８がピストン７２２の外周に
配設されている。

以上の構成において作用を説明すると、電歪式
アクチユエータ２００に外部からの電圧を印加せ
ず、またシヨートもさせなかつた時、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つて、すなわち、プ
ランジヤ６０６が右行しつつかつ、スピルポート
６１７がスピルリング６１８によつておおわれて
いる時である。このうち、噴射弁８１３の開弁圧
より高い部分が噴射に寄与する部分である。すな
わち、この期間、噴射弁８１３は開弁しており、
その開弁リフトはその圧力と比例している。よつ
て噴射量もその圧力とおおむね比例している。

また、電歪式アクチユエータ２００にはポンプ
室６０２の圧力に比例した電荷が生じ、第３図の
電圧を発生する。なお、ポンプ室の圧力を第３図
の圧縮荷重に換算するには、圧力にピストン７２
２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４cm²程度であ
り、噴射弁８１３の開弁圧は100Kg／cm²に設定し
てあるので、噴射開始時に電歪式アクチユエータ
２００によつて発生する電圧は400Vである。

またコントローラCONTは電歪式アクチユエ
ータ２００に発生した電圧がさらに上昇して
500Vに達した時、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
ユエータ２００をシヨートして発生した電圧を
0Vに落とすように制御する。

この時電歪式アクチユエータ２００は第４図に
示すように25μmの収縮を生じるので、可変容積
室７２６は４cm²×25μm＝10mm³の膨張を生じる。
よつてポンプ室６０２の圧力は低下して噴射弁８
１３からの噴射圧は低下する。もしくはポンプ室
内６０２の圧力は第５図の下方の曲線ｂとなる。
後述の場合、噴射弁８１３からの噴射は一時中断
され、パイロツト噴射の形態を実現することがで
きる。

ここで、電歪式アクチユエータ２００の収縮量
が大きい程ポンプ室圧力の低下が顕著となるため
パイロツト噴射が明確になり、また、パイロツト
噴射とメイン噴射の間隔を広げることが可能とな
るため騒音、振動の低減に対する効果が顕著とな
る。第１図装置においては電歪式アクチユエータ
２００から電荷をコンデンサ（後述）に蓄電し、
その電荷を再利用することで電歪式アクチユエー
タの収縮量を大きくし、パイロツト噴射の効果を
高めることがねらいとされる。

また、電歪素子は繰り返し荷重をうけると次第
に分極劣化し、伸縮量が低下し、パイロツト噴射
の形態を実現できなくなる可能性があるが、第１
図装置においては電歪式アクチユエータ２００か
ら電荷をコンデンサに蓄電し、その電荷の一部を
再び電歪式アクチユエータ２００に戻してやるた
め、分極劣化を防止することもできる。

次に、第１図装置における電歪式アクチユエー
タの駆動について説明する。

第１図のＡ部は、本発明の電歪式アクチユエー
タ装置における電歪式アクチユエータとそのコン
トローラの主要部分の回路を示している。電歪式
アクチユエータ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１６
１（アノード側）が直列接続されており、また電
歪式アクチユエータ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１６５、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ユエータ２００の高圧側に接
続されている。

電歪式アクチユエータ２００の発生電圧が開弁
圧以上の所定の電圧になつた時、サイリスタ１６
１のゲート端子１７１にトリガ信号が送られる
（第６図２）。これによりサイリスタ１６１は導通
し、電歪式アクチユエータ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の両端に電歪式ア
クチユエータ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ユエ
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、電歪式アクチユエータ２
００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１６
２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
が低下しパイロツト噴射の状態を呈することは前
述した通りである（第６図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
チユエータ２００に戻される。そして、コンデン
サ３００の電圧と、電歪式アクチユエータの電圧
が等しくなつた時点で平衝状態となる。すなわ
ち、約250Vに相当する電荷が電歪式アクチユエ
ータ２００に戻される。次のポンプ圧送行程が始
まると、電歪式アクチユエータ２００に発生する
電圧は、この250Vのオフセツト電圧に第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。従つて、従来例の単にシヨートするだけの
回路に比べ、電圧が500Vから750V（第６図３参
照）と増しているので、収縮量を1.5倍にするこ
とができ、前述の如くパイロツト噴射の効果を高
めることができると共に、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CONTにつ
いて以下に記述される。１０１は第１コンパレー
タで、電歪式アクチユエータ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
（VR1）１０４が接続されており、電歪式アクチ
ユエータ２００の端子電圧が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１０６、抵抗１０７により決定され
る。第１図装置においては、このパルス幅を、ア
イドル回転時のポンプ圧送行程期間より少し長め
（約15msec）に設定してある。

この理由は、高負荷時には圧送期間が長くなり
かつ圧送圧力も高くなるため、パイロツト噴射の
ための１回目のシヨート以後においても電歪式ア
クチユエータの発生電圧が前述の基準電圧
（VR1）を超えてしまい、複数回のシヨート動作
を行なつてしまうのを防止するためである。

すなわち第１ワンシヨツトマルチ１０５の信号
発生期間中は、不必要な信号はマスクされるよう
になつている。第１ワンシヨツトマルチ１０５の
Ｑ出力は第２ワンシヨツトマルチ１０８の立上り
トリガ入力に接続されている。第２ワンシヨツト
マルチ１０８の出力パルス幅はコンデンサ１０
９、抵抗１１０により決定される。このパルス幅
はサイリスタ１６１のトリガ信号であるので、短
くて良く、約30μsに設定してある。第２ワンシヨ
ツトマルチ１０８の出力は、この30μsの間
「０」レベルとなる。

抵抗１０２，１０３で分圧された電歪式アクチ
ユエータ２００の発生電圧は、第２コンパレータ
１４０の非反転入力にも接続されている。反転入
力には基準電圧（VR2）１４１が接続されてお
り、電歪式アクチユエータ２００の端子電圧が
600V以上になると第２コンパレータ１４０の出
力は「１」レベルとなる。

第２コンパレータ１４０の出力はリトリガラブ
ルの第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25msec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
ツプフロツプ１４５のＤ入力に接続されており、
Ｄフリツプフロツプ１４５のＤ入力に接続されて
おり、Ｄフリツプフロツプ１４５のクロツク入力
Ｃには第２コンパレータ１４０の出力が接続され
ている。Ｄフリツプフロツプ１４５の出力は２入
力オア回路１５２の一方の入力に接続されてい
る。

５００はアクセルペダル（図示せず）に連動し
て動くポテンシヨンメータで、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１
５０の非反転入力に接続されている。反転入力に
は基準電圧（VR3）１５１が接続されており、
例えばアクセル開度10％以上で第３コンパレータ
１５０の出力は「１」レベルとなる。

第３コンパレータ１５０の出力は２入力オア回
路１５２のもう一方の入力に接続されている。２
入力オア回路１５２の出力は、第２ワンシヨツト
マルチ１０８のリセツト入力Ｒに接続されてお
り、２入力オア回路１５２の出力が「１」レベル
のときには第２ワンシヨツトマルチはリセツトさ
れるため、トリガ信号は発生されないようになつ
ている。

上記構成におけるコントローラCONTの作動
が以下に記述される。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６０２の圧力が上昇する。それ
につれて電歪式アクチユエータ２００は加圧され
電圧が発生する。この電圧の初期値は前回コンデ
ンサ３００から電荷が供給されているため、
250Vから上昇することになる。電歪式アクチユ
エータの発生電圧は抵抗１０２，１０３により分
圧されて第１コンパレータ１０１により基準電圧
（VR1）と比較される。電歪式アクチユエータの
端子電圧が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ワンシヨツトマルチ１０８がトリガされ、
その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１６１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１６
１は導通し、電歪式アクチユエータ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を理想トランスとし
巻数比を１：１とすると、電歪式アクチユエータ
２００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
時に電歪式アクチユエータは約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（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６０
２の圧力は再び上昇し噴射を再開する。カムリフ
トが上死点に達する前に前述のスピルポート６１
７が開き、ポンプ室圧がスピルされて噴射を終了
する。この時電歪式アクチユエータ２００の端子
電圧は第６図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
チユエータ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
わち逆電圧をシヨートし保護するようになつてい
る。

ポンプ室の圧送行程が一回終了すると電歪式ア
クチユエータ２００の端子電圧は0Vとなり、一
方コンデンサ３００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
つくりと電歪式アクチユエータ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ユエータ２００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ユエータ２００
に発生する電荷がこの抵抗１６８を通じてコンデ
ンサ３００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
クチユエータ２００の制御を行なわない方法につ
いて説明する。高負荷あるいは高回転時にはパイ
ロツト噴射を行なつても騒音、振動に対して効果
が少なく、またパイロツト噴射を行なうと噴射率
が低下し、かえつてエンジン出力が低下するた
め、電歪式アクチユエータ２００の制御は行なわ
ない。例えば負荷が高い時を考えるとポテンシヨ
ンメータ５００の出力電圧は高くなり、設定負荷
以上においては第３コンパレータ１５０の出力は
「１」レベルとなる。この信号は２入力オア回路
１５２を介して、第２ワンシヨツトマルチ１０８
をリセツトする。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、電歪式アクチユエータ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25msよりも短くなると、
Ｄフリツプフロツプ１４５のＱ出力が「１」レベ
ルとなり、２入力オア回路１５２を通して第２ワ
ンシヨツトマルチ１０８をリセツトする。このた
め、トリガ信号は発生されず、電歪式アクチユエ
ータ２００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ユエータ２００の制御を
行うことができ、しかも、電歪式アクチユエータ
２００に発生した電荷を単にシヨートする方法に
比べて、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
ツ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
チユエータ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つては、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１６８の間にダイオード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ユエータ２０
０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、高価なスイツチ素子の使用個
数を低減することができ、また、使用されるスイ
ツチ素子の端子の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つてアイソレー
トして与えてやる必要がなく、従つて駆動回路の
簡素化を図つ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、電歪式アクチユエータに
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、電歪式アクチユエータの
非動作時に再び電歪式アクチユエータに戻される
ため、電歪式アクチユエータの収縮量を増大する
ことができ、電歪式アクチユエータ２００の分極
劣化を防止することができる。

【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
電歪式アクチユ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ユ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図は電歪式アクチユエータにおける圧
縮荷重に対する発生電圧およびシヨート時収縮量
の関係を示す特性図、第５図は電歪式アクチユエ
ータの動作を説明する波形図、第６図は第１図に
示した電歪式アクチユエータ装置のＡ部の動作を
説明する波形図、第７図は第２の実施例を示す回
路図、第８図は第３の実施例を示す回路図、第９
図は先行技術における電歪式アクチユエータの駆
動回路を示す図、第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
る電歪式アクチユエータ装置の制御手段の主要部
を示す回路図、である。 １０１…コンパレータ、１０５…ワンシヨツト
マルチ、１０８…ワンシヨツトマルチ、１４０…
コンパレータ、１４２…ワンシヨツトマルチ、１
４５…Ｄフリツプフロツプ、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、１７０…ト
ランジスタ、２００…電歪式アクチユエータ、３
００…コンデンサ、５００…ポテンシヨメータ、
６０２…ポンプ室、６０４…ケーシング、６０５
…シリンダボア、６０６…プランジヤ、６０７…
フエイスカム、６０８…ローラ、６０９…分配ポ
ート、６１０ａ，６１０ｂ…吸入ポート、６１１
…低圧室、６１２…吸入通路、６１４…分配通
路、６１５…デリバリ弁、６１６…ばね、６１７
…スピルポート、６１８…スピルリング、６１９
…レバー、６２４…デイスタンスピース、７…噴
射率制御装置、７２０…ケーシング、７２２…ピ
ストン、７２３…皿ばね、７２５…リード線、７
２６…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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繰り返し荷重を受ける電歪式アクチユエータ
   と該電歪式アクチユ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ユエータ装置
   であつて、該コントローラが 該電歪式アクチユ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、 該電歪式アクチユ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ユ
   エータの発生する電荷を充電することができるス
   イツチ素子、および、 該コンデンサに蓄電された電荷を該電歪式アク
   チユ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ユエータ装
   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 前記スイツ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ユエ
   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 前記スイツ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、ジヤーク式油圧ポンプ
   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。