JPH08177678A - ピエゾアクチュエータ駆動回路 - Google Patents
ピエゾアクチュエータ駆動回路Info
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- JPH08177678A JPH08177678A JP32871894A JP32871894A JPH08177678A JP H08177678 A JPH08177678 A JP H08177678A JP 32871894 A JP32871894 A JP 32871894A JP 32871894 A JP32871894 A JP 32871894A JP H08177678 A JPH08177678 A JP H08177678A
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ピエゾ素子の選択に用いるスイッチを用いる
ことなくして複数のピエゾア素子に電荷を分配するピエ
ゾアクチュエータ駆動回路を提供する。 【構成】 ピエゾアクチュエータ駆動回路は、高電圧発
生部1と高電圧スイッチング部2とから構成される。高
電圧スイッチング部2には、燃料噴射弁100のピエゾ
素子101が電気的に接続されており、高電圧発生部1
で発生した高電圧をピエゾ素子101に供給している。
フライバックトランス14、15に高電圧を発生させる
時期を燃料噴射弁100の燃料噴射終了直後とする一
方、噴射時期が接近しない気筒#1と#4の燃料噴射弁
100同士または気筒#2と#3の燃料噴射弁100同
士を組合わせ、それぞれの燃料噴射弁100が有する各
々のピエゾ素子101に1個のフライバックトランス1
4または15で発生した高電圧を供給している。
ことなくして複数のピエゾア素子に電荷を分配するピエ
ゾアクチュエータ駆動回路を提供する。 【構成】 ピエゾアクチュエータ駆動回路は、高電圧発
生部1と高電圧スイッチング部2とから構成される。高
電圧スイッチング部2には、燃料噴射弁100のピエゾ
素子101が電気的に接続されており、高電圧発生部1
で発生した高電圧をピエゾ素子101に供給している。
フライバックトランス14、15に高電圧を発生させる
時期を燃料噴射弁100の燃料噴射終了直後とする一
方、噴射時期が接近しない気筒#1と#4の燃料噴射弁
100同士または気筒#2と#3の燃料噴射弁100同
士を組合わせ、それぞれの燃料噴射弁100が有する各
々のピエゾ素子101に1個のフライバックトランス1
4または15で発生した高電圧を供給している。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ピエゾアクチュエータ
駆動回路に関するものである。
駆動回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のピエゾアクチュエータ駆動回路と
して、特開昭63−183250号公報および特開平4
−308338号公報に開示されているものがある。こ
れらのピエゾアクチュエータ駆動回路は、マイクロコン
ピュータから受ける信号によりピエゾ素子からなるピエ
ゾアクチュエータに高電圧を充放電させることによって
燃料噴射装置ポンプの噴射量調整またはスピル弁の開閉
を行っている。そして、これらのピエゾアクチュエータ
駆動回路は、一回路で一個のピエゾアクチュエータを駆
動させている。
して、特開昭63−183250号公報および特開平4
−308338号公報に開示されているものがある。こ
れらのピエゾアクチュエータ駆動回路は、マイクロコン
ピュータから受ける信号によりピエゾ素子からなるピエ
ゾアクチュエータに高電圧を充放電させることによって
燃料噴射装置ポンプの噴射量調整またはスピル弁の開閉
を行っている。そして、これらのピエゾアクチュエータ
駆動回路は、一回路で一個のピエゾアクチュエータを駆
動させている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、特開昭63
−183250号公報および特開平4−308338号
公報に開示されているピエゾアクチュエータ駆動回路に
よると、例えば内燃機関(以下、「エンジン」という)
の複数の気筒毎に設けられた燃料噴射弁を順次駆動する
場合、各気筒毎の吸排気時期に合わせ各燃料噴射弁のピ
エゾアクチュエータに高電圧を充放電させる切換回路が
必要になる。
−183250号公報および特開平4−308338号
公報に開示されているピエゾアクチュエータ駆動回路に
よると、例えば内燃機関(以下、「エンジン」という)
の複数の気筒毎に設けられた燃料噴射弁を順次駆動する
場合、各気筒毎の吸排気時期に合わせ各燃料噴射弁のピ
エゾアクチュエータに高電圧を充放電させる切換回路が
必要になる。
【0004】そこで、出願人は、先の出願である特願平
5−54201号明細書において、1個のフライバック
コイルから発生する高電圧を高電圧側の充電スイッチで
分配することで2個のピエゾ素子を充電するピエゾアク
チュエータ駆動回路を提案している。しかしながら、こ
のピエゾアクチュエータ駆動回路によると、高電圧を分
配するために用いる充電スイッチには、高電圧かつ大電
流に耐えるものを用いる必要があることから比較的高価
なスイッチ素子を選択せざるをえず、製品コストの増大
を招くことになる。また、この充電スイッチは、各気筒
毎の燃料噴射弁に対応して必要なことから気筒数と同数
個の充電スイッチが必要になり、気筒数の増加に伴い製
品コストが増大するという問題がある。
5−54201号明細書において、1個のフライバック
コイルから発生する高電圧を高電圧側の充電スイッチで
分配することで2個のピエゾ素子を充電するピエゾアク
チュエータ駆動回路を提案している。しかしながら、こ
のピエゾアクチュエータ駆動回路によると、高電圧を分
配するために用いる充電スイッチには、高電圧かつ大電
流に耐えるものを用いる必要があることから比較的高価
なスイッチ素子を選択せざるをえず、製品コストの増大
を招くことになる。また、この充電スイッチは、各気筒
毎の燃料噴射弁に対応して必要なことから気筒数と同数
個の充電スイッチが必要になり、気筒数の増加に伴い製
品コストが増大するという問題がある。
【0005】本発明の目的は、ピエゾ素子の選択に用い
るスイッチを用いることなくして複数のピエゾ素子に電
荷を分配するピエゾアクチュエータ駆動回路を提供する
ことである。
るスイッチを用いることなくして複数のピエゾ素子に電
荷を分配するピエゾアクチュエータ駆動回路を提供する
ことである。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めの本発明による請求項1記載のピエゾアクチュエータ
駆動回路は、電荷の充放電により伸長収縮する複数のピ
エゾ素子を駆動するピエゾアクチュエータ駆動回路であ
って、前記複数のピエゾ素子に電荷を供給する電荷供給
回路と、前記電荷供給回路から前記複数のピエゾ素子に
電荷が供給される方向に順方向接続される複数のダイオ
ードと、前記複数のピエゾ素子に充電された電荷を前記
複数のダイオードのカソード側から放電する電荷放電回
路とを備え、前記電荷供給回路による前記複数のピエゾ
素子の充電時期が互いに重複せず、前記電荷放電回路に
よる前記複数のピエゾ素子の放電時期が互いに重複しな
いことを特徴とする。
めの本発明による請求項1記載のピエゾアクチュエータ
駆動回路は、電荷の充放電により伸長収縮する複数のピ
エゾ素子を駆動するピエゾアクチュエータ駆動回路であ
って、前記複数のピエゾ素子に電荷を供給する電荷供給
回路と、前記電荷供給回路から前記複数のピエゾ素子に
電荷が供給される方向に順方向接続される複数のダイオ
ードと、前記複数のピエゾ素子に充電された電荷を前記
複数のダイオードのカソード側から放電する電荷放電回
路とを備え、前記電荷供給回路による前記複数のピエゾ
素子の充電時期が互いに重複せず、前記電荷放電回路に
よる前記複数のピエゾ素子の放電時期が互いに重複しな
いことを特徴とする。
【0007】また、本発明による請求項2記載のピエゾ
アクチュエータ駆動回路は、請求項1記載のピエゾアク
チュエータ駆動回路において、前記電荷供給回路は、フ
ライバックトランスを備えることを特徴とする。さら
に、本発明による請求項3記載のピエゾアクチュエータ
駆動回路は、請求項1または2記載のピエゾアクチュエ
ータ駆動回路において、前記電荷供給回路および前記電
荷放電回路は、電子制御装置により制御されることを特
徴とする。
アクチュエータ駆動回路は、請求項1記載のピエゾアク
チュエータ駆動回路において、前記電荷供給回路は、フ
ライバックトランスを備えることを特徴とする。さら
に、本発明による請求項3記載のピエゾアクチュエータ
駆動回路は、請求項1または2記載のピエゾアクチュエ
ータ駆動回路において、前記電荷供給回路および前記電
荷放電回路は、電子制御装置により制御されることを特
徴とする。
【0008】
【作用および発明の効果】本発明のピエゾアクチュエー
タ駆動回路によると、複数のピエゾ素子に電荷を供給す
る電荷供給回路と複数のピエゾ素子に充電された電荷を
放電する電荷放電回路とは、電荷供給回路による複数の
ピエゾ素子の充電時期が互いに重複せず、また電荷放電
回路による複数のピエゾ素子の放電時期が互いに重複し
ないことから、電荷供給回路が同時に複数のピエゾ素子
に電荷を供給することがない。したがって、電荷供給回
路からピエゾ素子に電荷を供給する場合、複数のピエゾ
素子の中から放電した特定のピエゾ素子を選択して電荷
を供給する必要がない。これにより、ピエゾ素子の選択
に用いるスイッチ等を用いることなくして、複数のピエ
ゾ素子に電荷を分配できる効果がある。またピエゾ素子
の選択に用いる例えば高電圧かつ大電流に耐える比較的
高価なスイッチ素子を用いる必要がないことから、ピエ
ゾアクチュエータ駆動回路を安価に構成できる効果があ
る。
タ駆動回路によると、複数のピエゾ素子に電荷を供給す
る電荷供給回路と複数のピエゾ素子に充電された電荷を
放電する電荷放電回路とは、電荷供給回路による複数の
ピエゾ素子の充電時期が互いに重複せず、また電荷放電
回路による複数のピエゾ素子の放電時期が互いに重複し
ないことから、電荷供給回路が同時に複数のピエゾ素子
に電荷を供給することがない。したがって、電荷供給回
路からピエゾ素子に電荷を供給する場合、複数のピエゾ
素子の中から放電した特定のピエゾ素子を選択して電荷
を供給する必要がない。これにより、ピエゾ素子の選択
に用いるスイッチ等を用いることなくして、複数のピエ
ゾ素子に電荷を分配できる効果がある。またピエゾ素子
の選択に用いる例えば高電圧かつ大電流に耐える比較的
高価なスイッチ素子を用いる必要がないことから、ピエ
ゾアクチュエータ駆動回路を安価に構成できる効果があ
る。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 (第1実施例)本発明の第1実施例によるピエゾアクチ
ュエータ駆動回路を図1〜図3に基づいて説明する。
する。 (第1実施例)本発明の第1実施例によるピエゾアクチ
ュエータ駆動回路を図1〜図3に基づいて説明する。
【0010】図1に示すように、ピエゾアクチュエータ
駆動回路は、高電圧発生部1と高電圧スイッチング部2
とから構成されており、高電圧発生部1および高電圧ス
イッチング部2は電子制御ユニット(以下、「ECU」
という)3によりそれぞれ制御されている。高電圧スイ
ッチング部2には、図示しないエンジンの気筒毎に配設
された燃料噴射弁100のピエゾ素子101が電気的に
接続されており、高電圧発生部1で発生した高電圧をピ
エゾ素子101に供給している。本実施例では、4サイ
クル4気筒エンジンに4個の燃料噴射弁100が配設さ
れており、気筒#1〜#4にそれぞれ対応している。
駆動回路は、高電圧発生部1と高電圧スイッチング部2
とから構成されており、高電圧発生部1および高電圧ス
イッチング部2は電子制御ユニット(以下、「ECU」
という)3によりそれぞれ制御されている。高電圧スイ
ッチング部2には、図示しないエンジンの気筒毎に配設
された燃料噴射弁100のピエゾ素子101が電気的に
接続されており、高電圧発生部1で発生した高電圧をピ
エゾ素子101に供給している。本実施例では、4サイ
クル4気筒エンジンに4個の燃料噴射弁100が配設さ
れており、気筒#1〜#4にそれぞれ対応している。
【0011】ここで、ピエゾ素子101を用いた燃料噴
射弁100の構成を図2に基づいて説明する。図2に示
すように、燃料噴射弁100のハウジング111には、
案内孔112と、この案内孔112の中間付近に位置す
る燃料溜り室114と、燃料通路113a、113bと
がハウジング111の内壁により形成されている。ハウ
ジング111の下端部には弁座115と噴射孔116と
が形成され、この噴射孔116は前述の案内孔112と
連通している。案内孔112には、軸方向に往復動可能
なプッシュロッド104が収容されている。このプッシ
ュロッド104の端部には弁座115に着座可能な弁体
104bが形成されている。
射弁100の構成を図2に基づいて説明する。図2に示
すように、燃料噴射弁100のハウジング111には、
案内孔112と、この案内孔112の中間付近に位置す
る燃料溜り室114と、燃料通路113a、113bと
がハウジング111の内壁により形成されている。ハウ
ジング111の下端部には弁座115と噴射孔116と
が形成され、この噴射孔116は前述の案内孔112と
連通している。案内孔112には、軸方向に往復動可能
なプッシュロッド104が収容されている。このプッシ
ュロッド104の端部には弁座115に着座可能な弁体
104bが形成されている。
【0012】ハウジング111の中間部付近には、燃料
入口部108が設けられており、この燃料入口部108
に形成される燃料通路と前述の燃料通路113aの一端
とが連通している。燃料通路113bは案内孔112と
並行して燃料溜り室114と連通している。ハウジング
111の上部には、ピエゾ素子101が収容されてお
り、このピエゾ素子101の軸方向の伸長または収縮に
対応して可動するピストン102がピエゾ素子101の
下端付近に収容されている。プッシュロッド104の弁
体104bが形成されない側の端部とピストン102と
の間には、作動油が充填される作動油室102が形成さ
れている。この作動油の油圧によりピストン102の往
復動がプッシュロッド104に伝達される。またピスト
ン102の往復動をより確実にするためピストン102
をピエゾ素子101方向に付勢する皿ばね107が作動
油室102に収容されている。
入口部108が設けられており、この燃料入口部108
に形成される燃料通路と前述の燃料通路113aの一端
とが連通している。燃料通路113bは案内孔112と
並行して燃料溜り室114と連通している。ハウジング
111の上部には、ピエゾ素子101が収容されてお
り、このピエゾ素子101の軸方向の伸長または収縮に
対応して可動するピストン102がピエゾ素子101の
下端付近に収容されている。プッシュロッド104の弁
体104bが形成されない側の端部とピストン102と
の間には、作動油が充填される作動油室102が形成さ
れている。この作動油の油圧によりピストン102の往
復動がプッシュロッド104に伝達される。またピスト
ン102の往復動をより確実にするためピストン102
をピエゾ素子101方向に付勢する皿ばね107が作動
油室102に収容されている。
【0013】ピエゾ素子101は図示しない2つの電極
を備えており、一方の電極は端子101aに、他方の電
極はハウジング111にそれぞれ電気的に接続される。
端子101aは後述するピエゾアクチュエータ駆動回路
に配線され、またハウジング111は基準電位に接続さ
れる。これによりピエゾアクチュエータ駆動回路から発
生する高電圧の充放電によってピエゾ素子101が伸長
または収縮する。
を備えており、一方の電極は端子101aに、他方の電
極はハウジング111にそれぞれ電気的に接続される。
端子101aは後述するピエゾアクチュエータ駆動回路
に配線され、またハウジング111は基準電位に接続さ
れる。これによりピエゾアクチュエータ駆動回路から発
生する高電圧の充放電によってピエゾ素子101が伸長
または収縮する。
【0014】ここで、燃料噴射弁100の作動の概要に
ついて説明する。前述した燃料噴射弁100のハウジン
グ111に収容されるピエゾ素子101の軸方向の伸長
または収縮に応じて、噴射孔116からの燃料噴射量が
制御される。すなわち、高電圧を充電したピエゾ素子1
01が放電するとピエゾ素子101が収縮する。このピ
エゾ素子101の収縮によりピストン102が上昇し作
動油室103の作動油の圧力がプッシュロッド104の
受圧面104aの受圧以下になる。すると、プッシュロ
ッド104が上昇し燃料通路113a内の燃料が噴射孔
116から噴射される。
ついて説明する。前述した燃料噴射弁100のハウジン
グ111に収容されるピエゾ素子101の軸方向の伸長
または収縮に応じて、噴射孔116からの燃料噴射量が
制御される。すなわち、高電圧を充電したピエゾ素子1
01が放電するとピエゾ素子101が収縮する。このピ
エゾ素子101の収縮によりピストン102が上昇し作
動油室103の作動油の圧力がプッシュロッド104の
受圧面104aの受圧以下になる。すると、プッシュロ
ッド104が上昇し燃料通路113a内の燃料が噴射孔
116から噴射される。
【0015】また、ピエゾ素子101が充電した高電圧
が1000V程度に達するとピエゾ素子101が伸長す
る。このピエゾ素子101の伸長によりピストン102
が降下し作動油103の圧力が増加することから、プッ
シュロッド104が降下して噴射孔116が閉じる。つ
まり、噴射孔116からの燃料噴射が終了する。次に、
ピエゾアクチュエータ駆動回路の構成について説明す
る。
が1000V程度に達するとピエゾ素子101が伸長す
る。このピエゾ素子101の伸長によりピストン102
が降下し作動油103の圧力が増加することから、プッ
シュロッド104が降下して噴射孔116が閉じる。つ
まり、噴射孔116からの燃料噴射が終了する。次に、
ピエゾアクチュエータ駆動回路の構成について説明す
る。
【0016】図1に示すように、高電圧発生部1は、ト
ランジスタを駆動する駆動回路11、パワートランジス
タ12、13およびフライバックトランス14、15か
ら構成されており、ECU3から受けるフライバック通
電信号9によりフライバックトランス14、15の一次
コイルに流れる電流をオンオフ制御することによって、
フライバックトランス14、15の二次コイルに高電圧
を発生させている。ここで、フライバックトランスと
は、一次コイルに流れる電流を遮断したとき、二次コイ
ルに発生するフライバックエネルギによって二次コイル
に接続される回路に高電圧を印加するトランスをいう。
ランジスタを駆動する駆動回路11、パワートランジス
タ12、13およびフライバックトランス14、15か
ら構成されており、ECU3から受けるフライバック通
電信号9によりフライバックトランス14、15の一次
コイルに流れる電流をオンオフ制御することによって、
フライバックトランス14、15の二次コイルに高電圧
を発生させている。ここで、フライバックトランスと
は、一次コイルに流れる電流を遮断したとき、二次コイ
ルに発生するフライバックエネルギによって二次コイル
に接続される回路に高電圧を印加するトランスをいう。
【0017】ECU3から受けるフライバック通電信号
9を増幅する駆動回路11の出力は、パワートランジス
タ12、13のそれぞれのベース端子に接続されてい
る。一方、パワートランジスタ12、13のコレクタ端
子には、フライバックトランス14、15の一次コイル
の一端がそれぞれ接続されており、基準電位にはパワー
トランジスタ12、13のエミッタ端子がそれぞれ接続
されている。
9を増幅する駆動回路11の出力は、パワートランジス
タ12、13のそれぞれのベース端子に接続されてい
る。一方、パワートランジスタ12、13のコレクタ端
子には、フライバックトランス14、15の一次コイル
の一端がそれぞれ接続されており、基準電位にはパワー
トランジスタ12、13のエミッタ端子がそれぞれ接続
されている。
【0018】フライバックトランス14、15の一次コ
イルの他端には、バッテリ4のプラス電極がそれぞれ接
続されており、パワートランジスタ12、13のオン動
作により一次コイルに電流が流れ、オフ動作により一次
コイルの電流が遮断されるようになっている。フライバ
ックトランス14の二次コイルは、一端が高電圧スイッ
チング部2のダイオード24、25のアノード端子に接
続され、他端が基準電位に接続されている。フライバッ
クトランス15の二次コイルも同様に、一端がダイオー
ド22、23のアノード端子に接続され、他端が基準電
位に接続されている。これにより、ダイオード22、2
3、24、25のカソード端子から高電圧が供給可能に
構成されている。
イルの他端には、バッテリ4のプラス電極がそれぞれ接
続されており、パワートランジスタ12、13のオン動
作により一次コイルに電流が流れ、オフ動作により一次
コイルの電流が遮断されるようになっている。フライバ
ックトランス14の二次コイルは、一端が高電圧スイッ
チング部2のダイオード24、25のアノード端子に接
続され、他端が基準電位に接続されている。フライバッ
クトランス15の二次コイルも同様に、一端がダイオー
ド22、23のアノード端子に接続され、他端が基準電
位に接続されている。これにより、ダイオード22、2
3、24、25のカソード端子から高電圧が供給可能に
構成されている。
【0019】高電圧スイッチング部2は、MOS形電界
効果トランジスタ(以下、「MOS FET 」という)を駆動
する駆動回路21、パワーMOS FET 28、29、30、
31、放電コイル26、27およびダイオード22、2
3、24、25から構成されており、充電した燃料噴射
弁100のピエゾ素子101の高電圧をECU3から受
ける噴射信号10によって放電コイル26、27に放電
させている。
効果トランジスタ(以下、「MOS FET 」という)を駆動
する駆動回路21、パワーMOS FET 28、29、30、
31、放電コイル26、27およびダイオード22、2
3、24、25から構成されており、充電した燃料噴射
弁100のピエゾ素子101の高電圧をECU3から受
ける噴射信号10によって放電コイル26、27に放電
させている。
【0020】ECU3から受ける噴射信号10を増幅す
る駆動回路21の出力は、パワーMOS FET 28、29、
30、31のそれぞれのゲート端子に接続されている。
また、パワーMOS FET 28、29、30、31のソース
端子には基準電位がそれぞれ接続されている。放電コイ
ル26、27は、1つの鉄心を2つのコイルが共用し、
かつこの鉄心に巻回された2つのコイルが互いに干渉し
ないような構造を有している。放電コイル26を構成す
る一方のコイルの一端にはダイオード22のカソード端
子が接続され、他端にはパワーMOS FET 28のドレイン
端子が接続されている。放電コイル26を構成する他方
のコイルの一端にはダイオード23のカソード端子が接
続され、他端にはパワーMOS FET 29のドレイン端子が
接続されている。同様に、放電コイル27を構成する2
つのコイルも2つのコイルの一端にダイオード24、2
5のカソード端子がそれぞれ接続され、2つのコイルの
他端にパワーMOSFET 30、31のドレイン端子がそれ
ぞれ接続されている。
る駆動回路21の出力は、パワーMOS FET 28、29、
30、31のそれぞれのゲート端子に接続されている。
また、パワーMOS FET 28、29、30、31のソース
端子には基準電位がそれぞれ接続されている。放電コイ
ル26、27は、1つの鉄心を2つのコイルが共用し、
かつこの鉄心に巻回された2つのコイルが互いに干渉し
ないような構造を有している。放電コイル26を構成す
る一方のコイルの一端にはダイオード22のカソード端
子が接続され、他端にはパワーMOS FET 28のドレイン
端子が接続されている。放電コイル26を構成する他方
のコイルの一端にはダイオード23のカソード端子が接
続され、他端にはパワーMOS FET 29のドレイン端子が
接続されている。同様に、放電コイル27を構成する2
つのコイルも2つのコイルの一端にダイオード24、2
5のカソード端子がそれぞれ接続され、2つのコイルの
他端にパワーMOSFET 30、31のドレイン端子がそれ
ぞれ接続されている。
【0021】ダイオード22、23、24、25のカソ
ード端子は、エンジンの気筒毎に配設された燃料噴射弁
100のピエゾ素子101に接続されており、その接続
はエンジンの運転状態が急変しても噴射時期が接近また
は重ならないように考慮されている。つまり、噴射時期
が接近可能性のある気筒同士には、互いに異なるフライ
バックトランスに接続されたダイオードから高電圧が供
給されるように配線されている。具体的には、フライバ
ックトランス14に接続されたダイオード25およびダ
イオード24には、気筒#1および#4の燃料噴射弁1
00のピエゾ素子101がそれぞれ接続され、フライバ
ックトランス15に接続されたダイオード22およびダ
イオード23には、気筒#2および#3の燃料噴射弁1
00のピエゾ素子101がそれぞれ接続されている。
ード端子は、エンジンの気筒毎に配設された燃料噴射弁
100のピエゾ素子101に接続されており、その接続
はエンジンの運転状態が急変しても噴射時期が接近また
は重ならないように考慮されている。つまり、噴射時期
が接近可能性のある気筒同士には、互いに異なるフライ
バックトランスに接続されたダイオードから高電圧が供
給されるように配線されている。具体的には、フライバ
ックトランス14に接続されたダイオード25およびダ
イオード24には、気筒#1および#4の燃料噴射弁1
00のピエゾ素子101がそれぞれ接続され、フライバ
ックトランス15に接続されたダイオード22およびダ
イオード23には、気筒#2および#3の燃料噴射弁1
00のピエゾ素子101がそれぞれ接続されている。
【0022】次に、ピエゾアクチュエータ駆動回路の作
動を図1〜図3に基づいて説明する。ECU3から受け
るHレベルのフライバック通電信号9は、駆動回路11
により増幅され、パワートランジスタ12、13のベー
スに印加される。すると、パワートランジスタ12、1
3のコレクタ、エミッタ間がオン状態になることから、
フライバックトランス14、15の一次コイルにはバッ
テリ4から供給される電流が流れ始める。図3に示すよ
うに、ECU3から受けるHレベルの噴射信号がLレベ
ルに切換わるとき(以下、「噴射終了タイミング」とい
う)、このバッテリ4から供給される電流が所定値にな
るようにECU3がフライバック通電信号9を発生させ
ている。
動を図1〜図3に基づいて説明する。ECU3から受け
るHレベルのフライバック通電信号9は、駆動回路11
により増幅され、パワートランジスタ12、13のベー
スに印加される。すると、パワートランジスタ12、1
3のコレクタ、エミッタ間がオン状態になることから、
フライバックトランス14、15の一次コイルにはバッ
テリ4から供給される電流が流れ始める。図3に示すよ
うに、ECU3から受けるHレベルの噴射信号がLレベ
ルに切換わるとき(以下、「噴射終了タイミング」とい
う)、このバッテリ4から供給される電流が所定値にな
るようにECU3がフライバック通電信号9を発生させ
ている。
【0023】図3に示すように、気筒#1の1回目の燃
料噴射が終了する噴射信号の噴射終了タイミングにフラ
イバック通電信号AがHレベルからLレベルに切換わる
と、パワートランジスタ12のコレクタ、エミッタ間が
オフ状態になり、フライバックトランス14の一次コイ
ルの電流が遮断される。この一次コイルの電流の遮断に
よりフライバックトランス14の二次コイルには高電圧
が発生し、ダイオード24およびダイオード25を経由
して気筒#1および#4の燃料噴射弁100のピエゾ素
子101に印加される。ところが、1回目の燃料噴射に
より既に放電しているピエゾ素子101は、気筒#1の
燃料噴射弁100のピエゾ素子101だけであることか
ら、気筒#4の燃料噴射弁100のピエゾ素子101に
高電圧が充電されることはない。つまり、気筒#1のピ
エゾ素子101と気筒#4のピエゾ素子101とを選択
する切換えスイッチを必要としない。このように、高電
圧が充電された気筒#1のピエゾ素子101は、軸方向
に伸長することから図2に示すプッシュロッド104が
降下し噴射孔116が閉じ、1回目の燃料噴射を終了す
る。
料噴射が終了する噴射信号の噴射終了タイミングにフラ
イバック通電信号AがHレベルからLレベルに切換わる
と、パワートランジスタ12のコレクタ、エミッタ間が
オフ状態になり、フライバックトランス14の一次コイ
ルの電流が遮断される。この一次コイルの電流の遮断に
よりフライバックトランス14の二次コイルには高電圧
が発生し、ダイオード24およびダイオード25を経由
して気筒#1および#4の燃料噴射弁100のピエゾ素
子101に印加される。ところが、1回目の燃料噴射に
より既に放電しているピエゾ素子101は、気筒#1の
燃料噴射弁100のピエゾ素子101だけであることか
ら、気筒#4の燃料噴射弁100のピエゾ素子101に
高電圧が充電されることはない。つまり、気筒#1のピ
エゾ素子101と気筒#4のピエゾ素子101とを選択
する切換えスイッチを必要としない。このように、高電
圧が充電された気筒#1のピエゾ素子101は、軸方向
に伸長することから図2に示すプッシュロッド104が
降下し噴射孔116が閉じ、1回目の燃料噴射を終了す
る。
【0024】図3に示す気筒#1の噴射信号がLレベル
からHレベルに切換わると(以下、「噴射開始タイミン
グ」という)、パワーMOS FET 31のドレイン、ソース
間がオン状態となり、放電コイル27を構成する一方の
コイルの一端が基準電位に接続される。すると、気筒#
1のピエゾ素子101に蓄積された電荷が放電コイル2
7を介して基準電位に逃がされ、気筒#1のピエゾ素子
101が放電されることになる。気筒#1の放電された
ピエゾ素子101は、軸方向に収縮することから図2に
示すプッシュロッド104が上昇し噴射孔116が開
き、2回目の燃料噴射を開始する。この場合、気筒#4
のピエゾ素子101に蓄積された電荷は、放電コイル2
7を構成する前述の一方のコイルを介して基準電位に逃
げることを逆流を防止するダイオード24によって阻止
されることから、気筒#4のピエゾ素子101に充電さ
れた高電圧が放電されることがない。
からHレベルに切換わると(以下、「噴射開始タイミン
グ」という)、パワーMOS FET 31のドレイン、ソース
間がオン状態となり、放電コイル27を構成する一方の
コイルの一端が基準電位に接続される。すると、気筒#
1のピエゾ素子101に蓄積された電荷が放電コイル2
7を介して基準電位に逃がされ、気筒#1のピエゾ素子
101が放電されることになる。気筒#1の放電された
ピエゾ素子101は、軸方向に収縮することから図2に
示すプッシュロッド104が上昇し噴射孔116が開
き、2回目の燃料噴射を開始する。この場合、気筒#4
のピエゾ素子101に蓄積された電荷は、放電コイル2
7を構成する前述の一方のコイルを介して基準電位に逃
げることを逆流を防止するダイオード24によって阻止
されることから、気筒#4のピエゾ素子101に充電さ
れた高電圧が放電されることがない。
【0025】図3に示すように、気筒#1の2回目の燃
料噴射が終了する噴射信号の噴射終了タイミングにフラ
イバック通電信号AがHレベルからLレベルに切換わる
と、1回目の燃料噴射の終了と同様に、気筒#1の燃料
噴射弁100のピエゾ素子101が充電され、次の燃料
噴射に備える。上述したように、気筒#1の燃料噴射弁
100のピエゾ素子101が充放電を繰返すことによ
り、気筒#1の燃料噴射信号に応じ燃料噴射弁100か
ら燃料が噴射される。気筒#2〜#4の燃料噴射弁10
0のピエゾ素子101も同様に、充放電が繰返され、そ
れぞれの燃料噴射信号に応じ気筒#2〜#4の燃料噴射
弁100から燃料噴射される。
料噴射が終了する噴射信号の噴射終了タイミングにフラ
イバック通電信号AがHレベルからLレベルに切換わる
と、1回目の燃料噴射の終了と同様に、気筒#1の燃料
噴射弁100のピエゾ素子101が充電され、次の燃料
噴射に備える。上述したように、気筒#1の燃料噴射弁
100のピエゾ素子101が充放電を繰返すことによ
り、気筒#1の燃料噴射信号に応じ燃料噴射弁100か
ら燃料が噴射される。気筒#2〜#4の燃料噴射弁10
0のピエゾ素子101も同様に、充放電が繰返され、そ
れぞれの燃料噴射信号に応じ気筒#2〜#4の燃料噴射
弁100から燃料噴射される。
【0026】ここで、燃料噴射弁100の燃料噴射が2
回行われるのは、燃料噴射弁100が配設された図示し
ないエンジンが、吸気および圧縮のそれぞれの行程にお
いて燃料噴射を要求するからである。第1実施例による
と、フライバックトランス14、15に高電圧を発生さ
せる時期を燃料噴射弁100の燃料噴射終了直後とする
一方、噴射時期が接近しない例えば気筒#1と気筒#4
の燃料噴射弁100同士または気筒#2と気筒#3の燃
料噴射弁100同士を組合わせ、それぞれの燃料噴射弁
100が有する各々のピエゾ素子101に1個のフライ
バックトランス14または15で発生した高電圧を供給
することから、一方のピエゾ素子101に高電圧を供給
するときには他方のピエゾ素子100は必ず充電を終了
した状態になっている。つまり、同時に2個のピエゾ素
子101に高電圧を供給する必要がなく、これにより2
個のピエゾ素子101に高電圧を分配する切換スイッチ
を用いる必要がない。したがって、高電圧を切換可能な
比較的高価なスイッチ素子を使用することなくして、フ
ライバックトランス14、15から発生する高電圧を複
数のピエゾ素子101に分配できる効果がある。
回行われるのは、燃料噴射弁100が配設された図示し
ないエンジンが、吸気および圧縮のそれぞれの行程にお
いて燃料噴射を要求するからである。第1実施例による
と、フライバックトランス14、15に高電圧を発生さ
せる時期を燃料噴射弁100の燃料噴射終了直後とする
一方、噴射時期が接近しない例えば気筒#1と気筒#4
の燃料噴射弁100同士または気筒#2と気筒#3の燃
料噴射弁100同士を組合わせ、それぞれの燃料噴射弁
100が有する各々のピエゾ素子101に1個のフライ
バックトランス14または15で発生した高電圧を供給
することから、一方のピエゾ素子101に高電圧を供給
するときには他方のピエゾ素子100は必ず充電を終了
した状態になっている。つまり、同時に2個のピエゾ素
子101に高電圧を供給する必要がなく、これにより2
個のピエゾ素子101に高電圧を分配する切換スイッチ
を用いる必要がない。したがって、高電圧を切換可能な
比較的高価なスイッチ素子を使用することなくして、フ
ライバックトランス14、15から発生する高電圧を複
数のピエゾ素子101に分配できる効果がある。
【0027】(第2実施例)本発明の第2実施例による
ピエゾアクチュエータ駆動回路を図4に基づいて説明す
る。第1実施例と実質的に同一の構成部分については同
一符号を付す。図4に示すように、フライバックトラン
スを用いる代わりにDC/DCコンバータ42を用いて
高電圧発生部40を構成した点が第1実施例を異なる。
ピエゾアクチュエータ駆動回路を図4に基づいて説明す
る。第1実施例と実質的に同一の構成部分については同
一符号を付す。図4に示すように、フライバックトラン
スを用いる代わりにDC/DCコンバータ42を用いて
高電圧発生部40を構成した点が第1実施例を異なる。
【0028】高電圧発生部40は、パワーMOS FET を駆
動する駆動回路41、DC/DCコンバータ42、コン
デンサ43、パワーMOS FET 44、45およびコイル4
6、47から構成されており、DC/DCコンバータ4
2により発生した高電圧をコンデンサ43に充電し、E
CU3から受けるコンデンサ放電信号39によってコン
デンサ43に蓄積された電荷を高電圧スイッチング部2
に受け渡している。ここで、DC/DCコンバータと
は、低圧の直流電圧を高圧の直流電圧に変換する電圧変
換器をいう。
動する駆動回路41、DC/DCコンバータ42、コン
デンサ43、パワーMOS FET 44、45およびコイル4
6、47から構成されており、DC/DCコンバータ4
2により発生した高電圧をコンデンサ43に充電し、E
CU3から受けるコンデンサ放電信号39によってコン
デンサ43に蓄積された電荷を高電圧スイッチング部2
に受け渡している。ここで、DC/DCコンバータと
は、低圧の直流電圧を高圧の直流電圧に変換する電圧変
換器をいう。
【0029】ECU3から受けるコンデンサ放電信号3
9を増幅する駆動回路41の出力は、パワーMOS FET 4
4、45に接続され、パワーMOS FET 44、45のスイ
ッチング動作を制御している。一方、DC/DCコンバ
ータ42の入力にはバッテリ4が接続され、DC/DC
コンバータ42の出力にはコンデンサ43が接続されて
いる。コンデンサ43は、大容量の静電容量を有し、D
C/DCコンバータ42で発生した高電圧を充電する。
またコンデンサ43は、パワーMOS FET 44、45に接
続されることから、パワーMOS FET 44、45がオン状
態になると、パワーMOS FET 44、45に接続されたコ
イル46、47を介して高電圧スイッチング部2のダイ
オード22、23、24、25のアノード端子に高電圧
が印加される。コイル46、47は、コンデンサ43に
充電された高電圧を放電したピエゾ素子101に印加す
るときに生ずる突入電流を抑制するために設けられてお
り、またピエゾ素子101が有するキャパシタンス成分
とコイル46、47のインダクタンス成分とから共振回
路を構成することで、より高い電圧の発生を可能にして
いる。
9を増幅する駆動回路41の出力は、パワーMOS FET 4
4、45に接続され、パワーMOS FET 44、45のスイ
ッチング動作を制御している。一方、DC/DCコンバ
ータ42の入力にはバッテリ4が接続され、DC/DC
コンバータ42の出力にはコンデンサ43が接続されて
いる。コンデンサ43は、大容量の静電容量を有し、D
C/DCコンバータ42で発生した高電圧を充電する。
またコンデンサ43は、パワーMOS FET 44、45に接
続されることから、パワーMOS FET 44、45がオン状
態になると、パワーMOS FET 44、45に接続されたコ
イル46、47を介して高電圧スイッチング部2のダイ
オード22、23、24、25のアノード端子に高電圧
が印加される。コイル46、47は、コンデンサ43に
充電された高電圧を放電したピエゾ素子101に印加す
るときに生ずる突入電流を抑制するために設けられてお
り、またピエゾ素子101が有するキャパシタンス成分
とコイル46、47のインダクタンス成分とから共振回
路を構成することで、より高い電圧の発生を可能にして
いる。
【0030】燃料噴射が終了する噴射終了タイミングに
コンデンサ放電信号39がLレベルからHレベルに切換
わると、パワーMOS FET 44、45のいずれか一方がオ
ン状態になり、コンデンサ43に蓄積された電荷が高電
圧スイッチング部2に受け渡される。この受け渡され電
荷は、気筒#1〜#4のピエゾ素子101のうち、既に
放電している1個のピエゾ素子101に蓄積される。
コンデンサ放電信号39がLレベルからHレベルに切換
わると、パワーMOS FET 44、45のいずれか一方がオ
ン状態になり、コンデンサ43に蓄積された電荷が高電
圧スイッチング部2に受け渡される。この受け渡され電
荷は、気筒#1〜#4のピエゾ素子101のうち、既に
放電している1個のピエゾ素子101に蓄積される。
【0031】ピエゾ素子101の充電が終了するタイミ
ングにコンデンサ放電信号39がHレベルからLレベル
に切換わると、パワーMOS FET 44、45をオフ状態に
なるため、コンデンサ43はDC/DCコンバータ42
によって急速充電される。第2実施例によると、放電直
後のコンデンサ43は、次の高電圧を供給するまでの間
にDC/DCコンバータ42により急速充電することが
可能であることから、ピエゾ素子毎に複数のコンデンサ
43または複数のDC/DCコンバータ42を備える必
要がない。つまり、高圧電圧を発生する回路は、一組の
DC/DCコンバータ42とコンデンサ43で構成する
ことができ、2個のフライバックトランスを用いた第1
実施例のピエゾアクチュエータ駆動回路より小型軽量化
が可能なピエゾアクチュエータ駆動回路を提供できる効
果がある。
ングにコンデンサ放電信号39がHレベルからLレベル
に切換わると、パワーMOS FET 44、45をオフ状態に
なるため、コンデンサ43はDC/DCコンバータ42
によって急速充電される。第2実施例によると、放電直
後のコンデンサ43は、次の高電圧を供給するまでの間
にDC/DCコンバータ42により急速充電することが
可能であることから、ピエゾ素子毎に複数のコンデンサ
43または複数のDC/DCコンバータ42を備える必
要がない。つまり、高圧電圧を発生する回路は、一組の
DC/DCコンバータ42とコンデンサ43で構成する
ことができ、2個のフライバックトランスを用いた第1
実施例のピエゾアクチュエータ駆動回路より小型軽量化
が可能なピエゾアクチュエータ駆動回路を提供できる効
果がある。
【0032】本実施例によると、高電圧発生部には、フ
ライバックトランス14、15やDC/DCコンバータ
42を用いたが、本発明ではこれに限られることはな
く、例えば一次コイルに電流を流したときに二次コイル
に高電圧が発生するフォワード方式の昇圧トランスを用
いても良い。
ライバックトランス14、15やDC/DCコンバータ
42を用いたが、本発明ではこれに限られることはな
く、例えば一次コイルに電流を流したときに二次コイル
に高電圧が発生するフォワード方式の昇圧トランスを用
いても良い。
【図1】本発明の第1実施例によるピエゾアクチュエー
タ駆動回路の回路図である。
タ駆動回路の回路図である。
【図2】ピエゾ素子を用いた内燃機関用燃料噴射弁の一
構成例を示す概略構成図である。
構成例を示す概略構成図である。
【図3】第1実施例のピエゾアクチュエータ駆動回路を
制御する各信号等のタイムチャート図である。
制御する各信号等のタイムチャート図である。
【図4】本発明の第2実施例によるピエゾアクチュエー
タ駆動回路の回路図である。
タ駆動回路の回路図である。
1 高電圧発生部 (電荷供給回路) 2 高電圧スイッチング部(電荷放電回路) 3 電子制御ユニット (電子制御装置) 9 フライバック信号 10 噴射信号 11、21、41 駆動回路 14、15 フライバックトランス 22、23、24、25 ダイオード 26、27 放電トランス 101 ピエゾ素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沢田 大作 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内
Claims (3)
- 【請求項1】 電荷の充放電により伸長収縮する複数の
ピエゾ素子を駆動するピエゾアクチュエータ駆動回路で
あって、 前記複数のピエゾ素子に電荷を供給する電荷供給回路
と、 前記電荷供給回路から前記複数のピエゾ素子に電荷が供
給される方向に順方向接続される複数のダイオードと、 前記複数のピエゾ素子に充電された電荷を前記複数のダ
イオードのカソード側から放電する電荷放電回路とを備
え、 前記電荷供給回路による前記複数のピエゾ素子の充電時
期が互いに重複せず、前記電荷放電回路による前記複数
のピエゾ素子の放電時期が互いに重複しないことを特徴
とするピエゾアクチュエータ駆動回路。 - 【請求項2】 前記電荷供給回路は、フライバックトラ
ンスを備えることを特徴とする請求項1記載のピエゾア
クチュエータ駆動回路。 - 【請求項3】 前記電荷供給回路および前記電荷放電回
路は、電子制御装置により制御されることを特徴とする
請求項1または2記載のピエゾアクチュエータ駆動回
路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32871894A JPH08177678A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | ピエゾアクチュエータ駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32871894A JPH08177678A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | ピエゾアクチュエータ駆動回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08177678A true JPH08177678A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18213411
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32871894A Pending JPH08177678A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | ピエゾアクチュエータ駆動回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08177678A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20030038518A (ko) * | 2001-11-09 | 2003-05-16 | 가부시키가이샤 봇슈오토모티브시스템 | 밸브 구동용 액추에이터 구동 타이밍 조정 회로, 인젝터및 연료 분사 장치 |
US6831392B2 (en) | 1999-05-24 | 2004-12-14 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Piezoelectric element driving circuit and driving method |
US7626315B2 (en) | 2005-06-10 | 2009-12-01 | Denso Corporation | Piezo-injector driving apparatus |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP32871894A patent/JPH08177678A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6831392B2 (en) | 1999-05-24 | 2004-12-14 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Piezoelectric element driving circuit and driving method |
KR20030038518A (ko) * | 2001-11-09 | 2003-05-16 | 가부시키가이샤 봇슈오토모티브시스템 | 밸브 구동용 액추에이터 구동 타이밍 조정 회로, 인젝터및 연료 분사 장치 |
US7626315B2 (en) | 2005-06-10 | 2009-12-01 | Denso Corporation | Piezo-injector driving apparatus |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
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