JPS6244813A - 電歪式アクチュエータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ュエータ装置およびこの装置を用
いたディーゼル機関用燃料噴射装置に関し、特に、本発
明の電歪式アクチュエータ装置はディーゼル機関の燃料
噴射ポンプに取り付けられ、ディーゼル機関のアイドル
騒音の低減に有効なパイロット噴射を実現するために用
いられる。

〔従来の技術、および発明が解決しようとする問題点〕

ディーゼル機関（以後ディーゼルエンジンと言う）のア
イドル騒音の低減にパイロット噴射が有効であることは
既に知られている。

このパイロッ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
ュエータとして組み込み、燃料噴射開始直後に電歪素子
を収縮させ、噴射経路の圧力を一時的に低下させてパイ
ロット噴射を行なわせるものを行なってきた。

前述のアクチュエータ（以後電歪式アクチュエータと言
う）は、例えばＰＺＴと呼ばれるセラミック材を電歪素
子として使用し、これの薄い円盤状（φ１５Ｘ　ｔ　Ｏ
，５）ｎ＋ｍのものを約５０桟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又は若干の負電圧を印加すれば同程
度の縮小を起こして元の長さに戻る。また、この電歪式
アクチュ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ュエータで
は５００ｋｇの荷重で５００　Ｖの電圧が発生する。こ
れらの電歪式アクチュ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ュエータに高電圧電源を
接続し、燃料噴射開始直後に電歪アクチュエータに印加
されていた高電圧を解除、あるいは負電圧を印加するこ
とによってこれを収縮させ、パイロット噴射を行なわせ
ていた。ところが、このような電歪式アクチュエータの
制御方式では、外部に設置する高電圧発生装置のコスト
が高いという問題があった。

次に、本発明者らは荷重の印加により電圧を発生してい
る電歪式アクチュエータを短絡即ちショートさせたとこ
ろ、電歪式アクチュエータ全体と′して第４図のような
軸方向の縮小が生じた。即ち、軸方向に５００に＋ｒの
荷重が加わっている状態で電歪式アクチュエータをショ
ートさせたところ、２５μｍの縮小を生じたのである。

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
けた電歪式アクチュエータを、単にショートするだけの
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ュエータ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
ド側が接地側にすなわち逆方向に接続されており、電歪
式アクチュエータ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１５１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
チュエータ２００をショートし収縮させる。

この状態を第１０図の波形図で説明する。第１０図（２
）はポンプ室の圧力を示しており、電歪式アクチュエー
タ２００がオープン状態の時には電歪アクチュエータに
ポンプ室の圧力に比例した電圧が発生する（第１０図（
４））。この発生電圧が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。そうす
ると電歪アクチュエータ２００はその時の発生電圧（５
００ｖ　）に相当した収縮を生じる。

このためポンプ室の圧力が低下し噴射が中断されるため
第１０図（５）の如くパイロッ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、この電歪アクチュエータ２００を単にショート
するだけの方式では、電歪式アクチュエータ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（なり、その結果パイロット噴射の形態を実
現する伸縮量が得られなくなる。そこで、電歪式アクチ
ュエータ２００をショートするかわりに電歪式アクチュ
エータ２００に発生する電圧をコンデンサに吸いとり、
その後コンデンサに蓄電した電荷を電歪式アクチュエー
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図の電歪式アクチュエータとその制御手段から
なる電歪アクチュエータ装置である。

この装置では電歪式アクチュエータ２００の高圧側にコ
イル１６３、スイッチング素子である第１サイリスタ１
６１が直列接続され、コンデンサ３００に接続されてい
る。これと並列にコイル１６５および前記サイリスタ１
６１と逆極性の第２サイリスタ１６８が接続されている
。また、前記電歪式アクチュエータ２００には並列に逆
電圧防止用ダイオード１６６が接続され、サイリスタ１
６１および第２サイリスタ１６８のゲートは、それぞれ
パルストランスＰＴＩ、ＰＴ２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
クチュエータ２００に発生した電荷は、制御回路Ｃがパ
ルストランスＰＴＩを介してサイリスタ１６１をオンす
ることによりコンデンサ３００に移り、電歪式アクチュ
エータ２００はショート状態と同様になって収縮を行な
ってパイロッ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ＰＴ２を介して第２サイリス
タ１６８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１６５を通じて電歪式アク
チュエータ２００に戻され、分極劣化が防止される。

しかしながら、このような電歪アクチュエータ装置は、
高価なスイッ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個ずつ用いた構成となっており
、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アクチュエータ装置
における高価な素子の使用個数を低減し、比較的安価な
構成でありなから電歪式アクチュエータの分極劣化を防
止できる電歪式アクチュエータ装置およびこの装置を用
いたディーゼル機関用燃料噴射装置を実現することを目
的としたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成する本発明の基本形態にがかる電歪式ア
クチュエータ装置は、くり返し荷重を受ける場所に設置
され、圧縮荷重に応じて電圧を発生し、印加電圧に応じ
て伸縮する電歪式アクチュエータと、この電歪アクチュ
エータに電圧を印加する制御手段とからなる電歪式アク
チュエータ装置であって、該制御手段は該電歪式アクチ
ュエータの発生する電荷を蓄電可能なコンデンサと、こ
のコンデンサへ該電歪式アクチュエータの発生する電荷
を充電可能なスイッチ素子と、該コンデンサに蓄電され
た電荷を電歪式アクチュエータに戻せる電流制限素子と
、該スイッチ素子を所定の時期に導通させる制御回路と
を備えていることを特徴としている。

また、本発明の他の形態にかかる前記電歪式アクチュエ
ータ装置を用いたディーゼル機関用燃料噴射装置は、燃
料噴射ポンプのシリンダボアと該シリンダボア内に摺動
自在に嵌合されたプランジャとによって形成されるポン
プ室内に燃料を導入するとともにポンプ室の容積を変化
させて燃料を加圧送出して噴射弁から噴出させるディー
ゼル機関用燃料噴射装置における、該ポンプ室に、くり
返し荷重を受けて電圧を発生し、印加電圧に応じて伸縮
する電歪式アクチュエータによって容積を変化できる可
変容積室を連通させると共に、該電歪式アクチュエータ
に電圧を印加する制御手段を接続し、該制御手段は該電
歪式アクチュエータの発生する電荷を蓄電可能なコンデ
ンサと、このコンデンサへ前記電歪式アクチュエータの
発生する電荷を充電可能なスイッチ素子と、該コンデン
サに蓄電された電荷を電歪式アクチュエータに戻せる電
流制限素子と、該スイッチ素子を前記ポンプ室内の燃料
圧力が一定の圧力を超えた所定の時期に導通させる制御
回路とを備えていることを特徴としている。

〔実施例〕

以下添付図面を用いて本発明の装置の実施例を説明する
。

本発明の基本形態の一実施例としての電歪式アクチュエ
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ュ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６
０２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６
０４のシリンダボア６０５内に摺動自在に支持されたプ
ランジャ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。即ち、工ンジンの回転はギヤ又
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、プランジャ６０６はこの駆動軸により同軸的に回
転駆動されるとともに、フェイスカム６０７がローラ６
０８に係合することにより往復運動する。フェイスカム
６０７はバネ（図示せず）により常時図の左方に付勢さ
れてローラ６０Ｂに係合しており、プランジャ６０６の
往復運動は、軸心周りに回転してフェイスカム６０７の
カム面の形状に従うことにより行われる。

プランジャ６０６はその外周に、１個の分配ポート６０
９とエンジン気筒数と同数の吸入ボー）６１０ａ。

６１０ｂとが形成され、プランジャ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６１
１をシリンダボア６０５に連通ずる吸入通路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ともに、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６１
５はばね６１６に抗して開放可能であり、逆止弁として
の機能及び吸戻し弁としての機能を有する。

然してプランジャ６０６が左行してポンプ室６０２が膨
張する時、いずれかの吸入ボー１−６１０が吸入通路６
１２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、プランジャ６０６が右行し
てポンプ室６０２が加圧される時、分配ポー）６０９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ャ６
０６が右行を始めた時に始まり、さら番こプランジャ６
０６が右行してスピルポート６１７がスピルリング６１
８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とはプランジャ６０Ｇに設け
られて、ポンプ室６０２と低圧室６１１　とを導通する
為の開口であり、スピルリング６１８は、短いシリンダ
状であって、その内孔をプランジャ６０６が摺動するも
のである。スピルリング６１８はレバー６１９によって
その固定位置を変えることができ、スピルリング６１８
の位置によってポンプ室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−と連動
している。以」二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ュエータ２００、ピストン７２２、
皿ばね７２３、ディスタンスピース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、
即ち袋状であって、その開放端部の雄ねじ７２９によっ
て噴射ポンプＰに取り付は固定しである。

この実施例の電歪式アクチュエータ２００は従来例同様
に薄い円盤状（φ１５Ｘ　ｔ　Ｏ，５）　ｍｍの電歪素
子を約５０桟積層して円柱状となしたものである。

従って、この電歪素子はＰＺＴと呼ばれるセラミック材
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０．５μ
ｍ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５００■印加すると全く１５） 体として２５μｍの伸長が得られる。この電圧を解除す
るか又は若干の負電圧を印加すれば２５μｍの縮小を起
こして元の長さに戻る。

また、この電歪式アクチュエータ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５００■
の電圧が発生する。更に、ピストン７２２に５００ｋｇ
の荷重が加わっている状態で電歪式アクチュエータ２０
０をショートさせると第４図より２５μｍの縮小を生じ
ることも従来例同様である。

電歪式アクチュエータ２００へ所定の時期における電圧
の印加、ショート、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Ｃ０ＮＴに
よって制御される。

電歪式アクチュエータ２００の伸縮作用はピストン７２
２に伝えられ、ピストン７２２とディスタンスピース６
２４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の中にあって、電歪式アクチュエータ２
００を縮小する方向に付勢している。

ディスタンスピース６２４は円盤状であって、その中央
には貫通孔６２７を有している。ディスタンスピース６
２４の直径はピストン７２２の直径よりも−回り大きく
、ケーシング７２０の雄ねじ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
れるようになってシールを行う。可変容積室７２６は貫
通孔６２７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
式アクチュエータ２００側に漏洩しないように０リング
７２８がピストン７２２の外周に配設されている。

以上の構成に於いて作用を説明すると、電歪式アクチュ
エータ２００に外部からの電圧を印加せず、又ショート
もさせなかった時、即ち電気的にオープンした時、ポン
プ室６０２の圧力は第５図の上方の曲線（ａｌとなる。

第５図中に示す凸の部分が吐出行程であって、即ち、プ
ランジャ６０６が右行しつつかつ、スピルボート６１７
、スピルリング６１８によっ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。即ち、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。よって噴射量もその圧力と概ね比例している。

又、電歪式アクチュエータ２００にはポンプ室６０２の
圧力に比例した電荷が生し、第３図の電圧が発生する。

なお、ポンプ室６０２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７２２の受圧面積をかけてや
ればよく、第２図の場合、ピストン７２２の受圧面積は
４ｃＪ程度であり、噴射弁８１３の開弁圧は１００ｋｇ
／ｃＪに設定しであるので、噴射開始時に電歪式アクチ
ュエータ２００によって発生する電圧は４００Ｖである
。

またコントローラＣ０ＮＴは電歪式アクチュエータ２０
０に発生した電圧がさらに上昇して５００Ｖに達した時
、即ち、噴射弁８１３が噴射を開始した直後の所定の時
期に、電歪式アクチュエータ２００をショートして発生
した電圧をＯｖに落とすように制御する。

この時電歪式アクチュエータ２００は第４図に示すよう
に２５μｍの縮小を起こすので、可変容積室７２６は４
ｃＪＸ　２５　／’ｍ＝　１　（ｌｎ３の膨張を生じる
。よってポンプ室６０２の圧力は低下して噴射弁８１３
からの噴射圧は低下する。もしくはポンプ室６０２の圧
力は第５図の下方の曲線中）となる。後述の場合、噴射
弁８１３からの噴射は一時中断され、パイロット噴射の
形態を実現することができる。

ここで、電歪式アクチュエータには繰り返し荷重がかか
っているので分極劣化し、次第に伸縮量が低下し、その
結果パイロット噴射の形態を実現できなくなる可能性が
あるが、本発明の構成では前記コントローラＣ０ＮＴ　
（第１図装置）に含まれるコンデンサに蓄電した電荷を
再び電歪式アクチュエータに戻してやるので分極劣化し
た電歪式アクチュエータを再び分極させ、パイロット噴
射を可能にすることができる。

次に第１図装置における電歪式アクチュエータの駆動に
ついて説明する。

第１図のＡ部は、本発明の電歪式アクチュエータ装置に
おける電歪式アクチュエータとその制御手段の主要部分
である駆動回路を示している。電歪式アクチュエータ２
００の高圧側にコイル１６３、スイッチ素子であるサイ
リスタ１６１が直列接続され、コンデンサ３００に接続
されている。これと並列に抵抗１６４、ダイオード１６
２を直列に接続したものが接続されている。また、電歪
式アクチュエータ２００と逆並列に逆電圧防止用ダイオ
ード１６６が接続されている。

電歪式アクチュエータ２００の発生電圧が開弁圧以上の
所定の電圧になった時、サイリスタ１６１のゲート端子
１６７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は導通する。この状態で電歪式
アクチュエータ２００、コイル１６３、コンデンサ３０
０から成る直列共振回路が形成され、電歪式アクチュエ
ータ２００に発生した電荷はコンデンサ３００に移るた
め、電歪式アクチュエータ２００はショート状態と同様
になり収縮を行なう。

このとき、この収縮によりポンプ室の圧力が低下しパイ
ロッ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、ポンプの圧送行程が終了し、か
つ次の圧送行程が開始する期間内にコンデンサ３００に
蓄えられていた電荷がダイオード１６２、抵抗１６４を
介してゆっくりと電歪式アクチュエータ２００に戻され
、コンデンサ３００と電歪式アクチュエータの電圧が等
しくなると平衡する。コンデンサに蓄えられていた電圧
が４００Ｖだったとすると２００　Ｖが電歪式アクチュ
エータに戻されることになる。しかる後、次の圧送行程
が始まるが、この時、電歪式アクチュエータ２００の電
圧はすでに２００Ｖになっているため、圧送に伴って電
圧が上昇し、先程のサイリスタ１６１をトリガすべきタ
イミング時点では２００Ｖ　＋　５００Ｖ　＝　７００
Ｖに達することになる。以上の様に電歪式アクチュエー
タ２００に荷重がかかる時は常に２００ｖの電圧があら
かじめ電歪式アクチュエータに印加されており、これに
より分極劣化を防止することができる。

第１図装置におけるコントローラＣ０ＮＴの前記サイリ
スタ１６１をトリガする制御回路について以下に記述す
る。１０１は第１コンパレータで、電歪式アクチュエー
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（ＶＲＩ）１０４が接続されてお
り電歪式アクチュエータ２００の端子電圧７００　Ｖ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
ラプルの第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１５　ｍ５ｅｃ）に設定
しである。

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、パイロット噴射のための１回目の
ショート以後においても電歪式アクチュエータの発生電
圧が前述の基準電圧（Ｖｌｌｌ）を超えてしまい、複数
回のショート動作を行なっ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っている。

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１０９　、抵抗１１０により決定される。このパ
ルス幅はサイリスタ１６１のトリガ信号のパルス幅であ
るので、短くてよく約３０μｓに設定しである。

第２ワンシヨツトマルチ１０８のＱ出力は抵抗１１１　
．１１２を介してトランジスタ１１３のベースに接続さ
れており、第２ワンシヨツトマルチ１０８のＱ出力が「
１ルベルのとき、トランジスタ１１３はオンになる。ト
ランジスタ１１３のコレクタにはパルストランス１１４
が接続されており、トランジスタ１１３がオンになると
パルストランス１１４の１次コイルに電流が流れ、２次
コイルにトリガ信号が誘起される。

このトリガ信号はサイリスタ１６１のゲート端子１６７
に接続され、サイリスタ１６１をトリガする。

ダイオード１１５はバンクパルス吸収用である。

抵抗１０２　：１ｏ３で分圧された電歪式アクチュエー
タの発生電圧は、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（ＶＨ２）
１４１が接続されており、電歪式アクチュエータ２００
の端子電圧が６００■以上になると第２コンパレータ１
４０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であるポ
ンプ圧送周期、すなわち４気筒エンジンでば２５ｍ５に
設定されている。

第３ワンシヨツトマルチ１４２のＱ出力はＤフリップフ
ロップ１４５のＤ入力に接続されており、Ｄフリップフ
ロップ１４５のクロック人力Ｃには第２コンパレータ１
４０の出力が接続されている。Ｄフリップフロップ１４
５のＱ出力は２人力オア回路１５２の一方の入力に接続
されている。

５００は図示しないアクセルペダルと連動して動くポテ
ンショ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１５０の非反転入力に接続され
ている。反転入力には基準電圧（ＶＨ２）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人力オア回路１５２
のもう一方の入力に接続されている。２人力オア回路１
５２の出力は、第２ワンシヨツトマルチ１０８のリセッ
ト人力Ｒに接続されており、２人力オア回路１５２の出
力が「１ルベルのときには第２ワンシヨツトマルチはリ
セットされるため、トリガ信号は発生しないようになっ
ている。

上記構成におけるコントローラＣ０ＮＴの作動を以下に
記述する。いま、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ュエータ２０
０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２００　Ｖから上昇することになる。

電歪アクチュエータの発生電圧は抵抗１０２゜１０３に
より分圧されて第１コンパレーク１０１により基準電圧
（ＶＲＩ）と比較される。電歪式アクチュエータの端子
電圧が７００■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Ｑ出力の立上りにて第
２ワンシヨツトマルチ１０８がトリガされ、抵抗１１１
　、１１２を介してトランジスタ１１３が導通する。こ
れによりパルストランス１１４を介してサイリスタ１６
１がトリガされて（第６図ｆ２１）導通し、電歪式アク
チュエータ２００の電荷をコンデンサ３００へ吸収する
。このため電歪式アクチュエータ２００の端子電圧は約
２００ｖに低下しく第６図（３））、電歪式アクチュエ
ータ２００は約２５μｍ収縮するので前述の如くポンプ
室６０２の圧力が低下しく第６図（１））噴射が中断さ
れる（第６図（４））。サイリスタ１６１はコイル１６
３の共振により自動的に転流し非導通となる。この時カ
ムリフトは、リフトの途中にあるので、さらに燃料の圧
送が行なわれ、ポンプ室６０２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ボートが
開き、ポンプ室圧がスピルされて噴射を終了する。この
時電歪式アクチュエータ２００の端子電圧は第６図（３
）の破線の様に負電圧まで下がろうとするが、負電圧の
値が大きいと電歪式アクチュエータ２００の分極が壊さ
れるおそれがあるためダイオード１６６により逆電圧を
ショートし保護するようになっている。

ポンプ圧送行程が終了すると電歪式アクチュエータ２０
０の端子電圧はＯＶとなり、 コンデンサ電圧〉電歪式アクチュエータ電圧の状態とな
る。この時コンデンサ電圧が４００Ｖであるとすると、
コンデンサ電圧はダイオード１６２、抵抗１６４を通じ
て電歪アクチュエータ２００に戻され、コンデンサ電圧
と電歪アクチュエータ電圧が等しくなった時、すなわち
２００　Ｖずつとなった時に平衡する。

次にエンジンの運転条件に応じて前記電歪式アクチュエ
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ット噴射を行なって
も騒音、振動に対して効果が少なく、またパイロット噴
射を行なうと噴射率が低下するためかえってエンジン出
力が低下するため、電歪式アクチュエータ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
ョメータ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人カオア回路１５２を通り、第１
ワンシヨツトマルチ１０８をリセットする。

すなわち、負荷が高い時にはサイリスタ１６１へのトリ
ガ信号が発生しないため電歪式アクチュエータの制御は
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１１ｊ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２５１ＩＩＳよ
りも短くなるとＤフリップフロップ１４５の出力が「１
ルベルとなり、２人カオア回路を通して第２ワンシヨツ
トマルチ１０８をリセットする。このためサイリスタ１
６１へのトリガ信号は発生せず電歪式アクチュエータ２
００の制御は行なわれなくなる。

第１図装置においては、従来のように外部に高電圧電源
を必要とせずに電歪式アクチュエータ２００の制御を行
うことができ、パイロット噴射を実現でき、しかも約２
００ｖの印加電圧がコンデンサから戻ってくるので、単
に電歪式アクチュエータ２００をショートするものに比
べて電歪式アクチュエータ２００の分極劣化を防止する
ことができる。

本発明の実施にあたっては、前述のほかに種々の変形実
施例が考えられ、例えば他の実施例の一例が第７図に示
される。第７図装置においては、電歪式アクチュエータ
２００である駆動回路Ｂのコンデンサ３００に残ってい
る電荷をトランジスタにより抜き取ることで電歪式アク
チュエータの収縮量を大きくすることを目的とする。第
７図装置ではコンデンサ３００と並列に、抵抗１２９と
トランジスタ１２８と直列接続されたものが接続されて
いる。

さらに、このトランジスタ１２８の制御用信号を作るた
めに第４ワンシヨツトマルチ１２０、第５ワンシヨツト
マルチ１２３が付加されている。前記第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入力されると同時に第４ワンシヨ
ツトマルチ１２０の立上りトリガ入力にも入力されてい
る。第４ワンシヨツトマルチ１２０の出力パルス幅はコ
ンデンサ１２１、抵抗１２２により決定される。このパ
ルス幅はトランジスタ１２８をオンさせるタイミングを
決めるためのもので、このタイミングをポンプ圧送行程
終了から次の圧送行程開始までの間とするために約２０
ｍ５としである。

第４ワンシヨツトマルチ１２０のＱ出力は第５ワンシヨ
ツトマルチ１２３の立下りトリガ入力に接続されている
。第５ワンシヨツトマルチ１２３の出力パルス幅はコン
デンサ１２４、抵抗１２５により決定される。このパル
ス幅は、コンデンサ３００の電荷が抵抗１２９を通じて
完全に放電するまでの時間、例えば１ｍｓに設定しであ
る。第５ワンシヨツトマルチ１２３のＱ出力は抵抗１２
６，１２７を介してトランジスタ１２８のベースに接続
されており、第５ワンシヨツトマルチ１２３のＱ出力が
「１」レベルのときトランジスタ１２８はオンとなり、
コンデンサ３００の電荷は抵抗１２９を通じて放電され
るようになっている。また、２人力オア回路１５２の出
力が第２ワンシヨツトマルチ１０８のりセラ［・入力Ｒ
のほかに、第５ワンシヨツトマルチ１２３のリセット人
力Ｒにも接続されている。

第７図装置の作動について説明する。第１図装置では、
コンデンサ３００に蓄えられていた電荷がダイオード１
６２、抵抗１６４を介して電歪式アクチュエータに戻さ
れるが、最終的にコンデンサ３００には半分の電荷が残
っている。このため次の圧送行程時に電歪式アクチュエ
ータ２００の電荷をコンデンサ３００に吸収するとき、
電歪式アクチュエータ２００の電圧は、２００Ｖ付近ま
でしか低下しなかった（第６図（３））。第７図装置は
、コンデンサ３００の電荷をダイオード１６２、抵抗１
６４を通じて電歪式アクチュエータ２００に充分戻しき
った後、（電歪式アクチュエータ２００の電荷をコンデ
ンサ３００に吸収してから約２０ｍ５後）、トランジス
タ１２８をオンし、コンデンサに残っている電荷を抵抗
１２９を通じて放電させるという作動をする。このため
次の圧送行程で電歪式アクチュエータ２００の電荷をコ
ンデンサ３００に吸収するとき、電歪式アクチュエータ
２００の電圧はほとんどＯＶ付近まで低下させることが
できる。従って第７図装置は第１図装置のサイリスタが
オンした時の電歪式アクチュエータ２００の端子電圧の
電圧降下が５００■であるのに対し、約７００　Ｖの電
圧降下が得られ、電歪式アクチュエータ２００の収縮量
を第１図装置の場合の約１．４倍とすることができ、パ
イロット噴射の状態をより顕著なものとすることができ
る。

以上の動作状態を第８図に示す。（１）はポンプ室６０
２の圧力、（２）はサイリスタ１６１のトリガ信号、（
３）はトランジスタ１２８の制御信号、（４）はアクチ
ュエータ２００の端子電圧、（５）はコンデンサ３００
の端子電圧を示している。

また、第１図、第７図のダイオード１６２を無くした構
成も考えられる。この場合は、抵抗１６４の抵抗値を、
ポンプ圧送行程時に電歪式アクチュエータ２００の電荷
が抵抗１６４を通じてコンデンサに流入することを極力
防止するために大きく選んでやる必要がある。

なお、エンジンの運転条件により第２ワンシヨツトマル
チ１０８がリセットされる時は第５ワンシヨツトマルチ
１２３もリセットされるので、電歪式アクチュエータ２
００の制御が行なわれない時は前記トランジスタ１２８
も機能しない。

以上のように、この実施例ではコンデンサに余分に残っ
た電荷をトランジスタに放電するので、電歪式アクチュ
エータ２００の収縮量を拡大することができ、パイロッ
ト噴射の形態をより顕著なものにすることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の、電歪式アクチュエータ、
該電歪式アクチュ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、所定の時期に導通し、該コンデン
サへ該電歪式アクチュエー夕の発生する電荷を放電する
ことができるスイッチ素子、該コンデンサに蓄電された
電荷を電歪式アクチュエータへ戻すことができる電流制
限素子を備えた装置によれば、コンデンサから電歪アク
チュエータに戻す回路に高価なスイッチ素子（サイリス
タ）を用い゛る代わりに安価な電流制限素子を用いてい
るので、安価な構成でありなから電歪式アクチュエータ
の分極劣化を防止できるという効果がある。

【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
クチュエータ装置を示す図、 第２図は第１図に示されるアクチュエータ装置を分配型
燃料噴射ポンプに装着した構成を示す図、第３図、第４
図は電歪式アクチュエータにおける圧縮荷重に対する発
生電圧およびショート時縮小量の関係を示す特性図、 第５図は電歪式アクチュ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ュエータ装置のＡ
部の動作を説明する波形図、 第７図は他の実施例の電歪式アクチュエータ装置を示す
回路図、 第８図は第６図の動作を説明する波形図、第９図は先行
技術における電歪式アクチュ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ュエータ装置の
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・・・ワンショットマルチ、 １０８・・・ワンショットマルチ、 １２０・・・ワンショットマルチ、 １２３・・・ワンショットマルチ、 １４０・・・コンパレータ、 １４２・・・ワンショットマルチ、 １４５・・・Ｄフリップフロップ、 １５０・・・コンパレータ、 １６１・・・サイリスタ、　　１６２・・・ダイオード
、１６６・・・ダイオード、 ２００・・・電歪式アクチュエータ、 ３００・・・コンデンサ、　　５００・・・ポテンショ
メータ、６０２・・・ポンプ室、　　　６０４・・・ケ
ーシング、６０５・・・シリンダボア、６０６・・・プ
ランジャ、６０７・・・フェイスカム、６０８・・・ロ
ーラ、６０９・・・分配ボート、 ６１０ａ　、　６１０ｂ−吸入ボート、６１１・・・低
圧室、　　　　６１２・・・吸入通路、６１４・・・分
配通路、　　　６１５・・・デリバリ弁、６１６・・・
ばね、　　　　　６１７・・・スピルボート、６１８・
・・スピルリング、６１９・・・レバー、６２４・・・
ディスタンスピース、 ７・・・噴射制御装置、　　７２０・・・ケーシング、
７２２・・・ピストン、　　　７２３・・・皿ばね、７
２５・・・リード線、　　　７２６・・・可変容積室、
７２８・・・０リング、　　　７２９・・・雄ねじ、８
１３・・・噴射弁、　　　　８１４・・・分配通路、Ｐ
・・・燃料噴射ポンプ。 第２図 ７２３・・・皿ばね 第４図　　　圧縮荷重

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、くり返し荷重を受ける場所に設置され、圧縮荷重に
   応じて電圧を発生し、印加電圧に応じて伸縮する電歪式
   アクチュエータと、この電歪式アクチュエータに電圧を
   印加する制御手段とからなる電歪式アクチュエータ装置
   であって、該制御手段は該電歪式アクチュエータの発生
   する電荷を蓄電可能なコンデンサと、このコンデンサへ
   該電歪式アクチュエータの発生する電荷を充電可能なス
   イッチ素子と、該コンデンサに蓄電された電荷を電歪式
   アクチュエータに戻せる電流制限素子と、該スイッチ素
   子を所定の時期に導通させる制御回路とを備えているこ
   とを特徴とする電歪式アクチュエータ装置。 ２、該スイッチ素子に第２の電流制限素子が接続されて
   いる、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３、該第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２項記載の装置。 ４、該スイッチ素子がサイリスタである特許請求の範囲
   第１項記載の装置。 ５、該コンデンサから該電歪式アクチュエータへ電荷を
   戻す回路に整流素子を接続することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の装置。 ６、該くり返し荷重が、ジャ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項記載の装置。 ７、該コンデンサに並列にトランジスタが接続され、該
   コンデンサから該電歪アクチュエータへ電荷が戻された
   後、該トランジスタにより該コンデンサの電荷を放電す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ８、燃料噴射ポンプのシリンダボアと該シリンダボア内
   に摺動自在に嵌合されたプランジャとによって形成され
   るポンプ室内に燃料を導入するとともにポンプ室の容積
   を変化させて燃料を加圧送出して噴射弁から噴出させる
   ディーゼル機関用燃料噴射装置における、該ポンプ室に
   、くり返し荷重を受けて電圧を発生し、印加電圧に応じ
   て伸縮する電歪式アクチュエータによって容積を変化で
   きる可変容積室を連通させると共に、該電歪式アクチュ
   エータに電圧を印加する制御手段を接続し、該制御手段
   は該電歪式アクチュエータの発生する電荷を蓄電可能な
   コンデンサと、このコンデンサへ該電歪式アクチュエー
   タの発生する電荷を充電可能なスイッチ素子と、該コン
   デンサに蓄電された電荷を電歪式アクチュエータに戻せ
   る電流制限素子と、該スイッチ素子を前記ポンプ室内の
   燃料圧力が一定の圧力を超えた所定の時期に導通させる
   制御回路とを備えていることを特徴とする電歪式アクチ
   ュエータ装置を用いたディーゼル機関用燃料噴射装置。 ９、該電歪式アクチュエータが電圧の印加により伸長し
   、電圧の除去により収縮し、その伸縮による燃料噴射率
   の制御が、機関回転数または負荷に応じて中止され、該
   機関回転数が該電歪アクチュエータの発生電圧に基づき
   検出される特許請求の範囲第８項記載の装置。