JPS6397854A - ピエゾアクチユエ−タ駆動回路 - Google Patents
ピエゾアクチユエ−タ駆動回路Info
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- JPS6397854A JPS6397854A JP61242278A JP24227886A JPS6397854A JP S6397854 A JPS6397854 A JP S6397854A JP 61242278 A JP61242278 A JP 61242278A JP 24227886 A JP24227886 A JP 24227886A JP S6397854 A JPS6397854 A JP S6397854A
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- piezo actuator
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Landscapes
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
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]
本発明はピエゾアクチュエータ駆動回路に関し5詳しく
はピエゾアクチュエータの放電の際に放出される電気エ
ネルギを電源に返還することができるピエゾアクチュエ
ータ駆動回路に関する。
はピエゾアクチュエータの放電の際に放出される電気エ
ネルギを電源に返還することができるピエゾアクチュエ
ータ駆動回路に関する。
し従来の技術]
最近のセラミックス技術の進歩は著しく、物を動かすア
クチュエータの分野にもセラミックス強誘電体のピエゾ
電歪効果を応用したピエゾアクチュエータが進出しつつ
あり、その俊敏な応答性を利用してディーゼルエンジン
の噴射率制御を行う特開昭59−18249号公報にあ
るような装置も発明されている。
クチュエータの分野にもセラミックス強誘電体のピエゾ
電歪効果を応用したピエゾアクチュエータが進出しつつ
あり、その俊敏な応答性を利用してディーゼルエンジン
の噴射率制御を行う特開昭59−18249号公報にあ
るような装置も発明されている。
この様なピエゾアクチュエータを駆動するための駆動回
路として、バッテリから駆動に必要な高電圧を作るDC
−DCコンバータとトランジスタ等のスイッチ素子を組
み合わせたものが従来の回路技術から容易に考えられる
。
路として、バッテリから駆動に必要な高電圧を作るDC
−DCコンバータとトランジスタ等のスイッチ素子を組
み合わせたものが従来の回路技術から容易に考えられる
。
しかし、このような方式では、ピエゾアクチュエータに
高電圧をかけたときに駆動回路からピエゾアクチュエー
タに移された電気エネルギを、ピエゾアクチュエータの
放電の際に、駆動回路内部の抵抗器等が消費してしまう
という問題がある。
高電圧をかけたときに駆動回路からピエゾアクチュエー
タに移された電気エネルギを、ピエゾアクチュエータの
放電の際に、駆動回路内部の抵抗器等が消費してしまう
という問題がある。
この問題は特にピエゾアクチュエータの駆動周波数が大
きいときにW4著となる。
きいときにW4著となる。
[発明が解決しようとする問題点]
本発明はピエゾアクチュエータ駆動回路における前記の
ごとき問題点を解決すべ〈発明されたものであって、ピ
エゾアクチュエータの放電の際の電気エネルギを回収し
電力消費の少ないピエゾアクチュエータ駆動回路を提供
することを目的とする。
ごとき問題点を解決すべ〈発明されたものであって、ピ
エゾアクチュエータの放電の際の電気エネルギを回収し
電力消費の少ないピエゾアクチュエータ駆動回路を提供
することを目的とする。
[問題点を解決するための手段]
本発明のピエゾアクチュエータ駆動回路は、ピエゾ電歪
効果を応用したピエゾアクチュエータを駆動するピエゾ
アクチュエータ駆動回路において、 前記ピエゾアクチュエータを所定の充電タイミングで充
電するピエゾ充電手段と、充電された前記ピエゾアクチ
ュエータを所定のタイミングで放電するピエゾ放電手段
とを具備し、 前記ピエゾ充電手段は、充電インダクタおよびその充電
インダクタの充電経路に取り付けられた充電用スイッチ
ング手段を備え、 前記ピエゾ放電手段は、前記ピエゾアクチュエータの放
電経路に取り付けられた第1のインダクタと、該第1の
インダクタと直列に取り付けられた放電用スイッチング
手段と、前記第1のインダクタに対して相互インダクタ
ンスを持つように磁気的に結合され前記第1のインダク
タにより誘起されたエネルギを電源に回収する第2のイ
ンダクタとを備えた ことを要旨とする。
効果を応用したピエゾアクチュエータを駆動するピエゾ
アクチュエータ駆動回路において、 前記ピエゾアクチュエータを所定の充電タイミングで充
電するピエゾ充電手段と、充電された前記ピエゾアクチ
ュエータを所定のタイミングで放電するピエゾ放電手段
とを具備し、 前記ピエゾ充電手段は、充電インダクタおよびその充電
インダクタの充電経路に取り付けられた充電用スイッチ
ング手段を備え、 前記ピエゾ放電手段は、前記ピエゾアクチュエータの放
電経路に取り付けられた第1のインダクタと、該第1の
インダクタと直列に取り付けられた放電用スイッチング
手段と、前記第1のインダクタに対して相互インダクタ
ンスを持つように磁気的に結合され前記第1のインダク
タにより誘起されたエネルギを電源に回収する第2のイ
ンダクタとを備えた ことを要旨とする。
[作用コ
本発明のピエゾアクチュエータ駆動回路では、充電イン
ダクタと充電用スイッチング手段によりピエゾアクチュ
エータが所望のタイミングで所望の電圧まで充電される
0次いで放電経路に取り付けられた放電用スイッチング
手段が所定のタイミングで作動されると、ピエゾ放電手
段の第1のインダクタに族7rL電流が流れる。然るに
、第2のインダクタは第1のインダクタと磁気的に結合
されており相互インダクタンスを持つので、第2インダ
クタに起電力が生じ、ピエゾアクチュエータの放電の際
の電気エネルギが電源に回収される。
ダクタと充電用スイッチング手段によりピエゾアクチュ
エータが所望のタイミングで所望の電圧まで充電される
0次いで放電経路に取り付けられた放電用スイッチング
手段が所定のタイミングで作動されると、ピエゾ放電手
段の第1のインダクタに族7rL電流が流れる。然るに
、第2のインダクタは第1のインダクタと磁気的に結合
されており相互インダクタンスを持つので、第2インダ
クタに起電力が生じ、ピエゾアクチュエータの放電の際
の電気エネルギが電源に回収される。
エネルギの回収率はピエゾアクチュエータが外界に対し
てどの程度の機械的仕事をしているかによるので一概に
は言えないが、後述の実施例ではピエゾアクチュエータ
はむしろ外界から仕事をされているので、エネルギ回収
率を100%以上とすることも可能である。
てどの程度の機械的仕事をしているかによるので一概に
は言えないが、後述の実施例ではピエゾアクチュエータ
はむしろ外界から仕事をされているので、エネルギ回収
率を100%以上とすることも可能である。
[実施例]
以下、本発明のピエゾアクチュエータ駆動回路を、ピエ
ゾアクチュエータによるディーゼルエンジンのパイロッ
ト噴射装置に適用した場合の実施例を図面と共に詳細に
説明する。
ゾアクチュエータによるディーゼルエンジンのパイロッ
ト噴射装置に適用した場合の実施例を図面と共に詳細に
説明する。
第1図は本発明の第1の実施例を示す全体構成図である
0図において、1はボッシュ式分配型燃料噴射ポンプで
あり、11はプランジャで、図示せぬフェースカムによ
り図の左方向に押され、高圧室12内の燃料を高圧とし
、ノズル2より図示せぬディーゼル機関の燃料室に燃料
を噴射するものである。3は高圧室12に面して取付け
られたピエゾ電歪効果を応用したピエゾアクチュエータ
である。このピエゾアクチュエータ3は、例えば特開昭
59−18249号公報にあるような構成のものである
。4は運転状態検出手段であり、ディーゼル機関の回転
数を検出する回転数検出器41、ディーゼル機関の負荷
を検出する例えばアクセルセンサ等のエンジン負荷検出
器42、ディーゼル機関の冷却水の温度を検出する冷却
水温検出器43等から成り、それからの信号をマイクロ
コンビュ−タ5に対して出力している。5はマイクロコ
ンピュータであり、CPU51、メモリ52、タイマ5
3、A/D変換器54等を内蔵している。このマイクロ
コンピュータ5は、後述する充f[圧演算手段や放電時
期演算手段の機能を有しており、また、本実施例ではピ
エゾアクチュエータ3にあらかじめ充電する電荷量は複
数回に分けて充電しており、その充電する回数をも演算
する機能を有している。6はピエゾ充電手段であり、ピ
エゾアクチュエータ3に電荷を充電するための充電イン
ダクタ61、図示せぬバッテリと充電インダクタ61と
ピエゾアクチュエータ3のエネルギ授受を行わせるため
の充電用スイッチング手段であるトランジスタ62と、
ピエゾアクチュエータ3に蓄えられたエネルギが充電イ
ンダクタ61を介してバッテリに逆戻りしないようにす
るためのダイオード63よりなる。7はピエゾ放電手段
であり、ピエゾアクチュエータ3に発生した電荷を放電
するための放電用スイッチング手段であるトランジスタ
71と、電流を制限しトランジスタ71を保護するため
の第1のインダクタ72Aと、第1のインダクタ72A
に対して相互インダクタンスを持ち、第1のインダクタ
72Aに電流が流れたときに、起電力を発生しバッテリ
の電流を流し込む働きを持つ第2のインダクタ72Bと
、バッテリから第2のインダクタ72Bに対して電流が
逆流するのを防止するダイオード73より成る。
0図において、1はボッシュ式分配型燃料噴射ポンプで
あり、11はプランジャで、図示せぬフェースカムによ
り図の左方向に押され、高圧室12内の燃料を高圧とし
、ノズル2より図示せぬディーゼル機関の燃料室に燃料
を噴射するものである。3は高圧室12に面して取付け
られたピエゾ電歪効果を応用したピエゾアクチュエータ
である。このピエゾアクチュエータ3は、例えば特開昭
59−18249号公報にあるような構成のものである
。4は運転状態検出手段であり、ディーゼル機関の回転
数を検出する回転数検出器41、ディーゼル機関の負荷
を検出する例えばアクセルセンサ等のエンジン負荷検出
器42、ディーゼル機関の冷却水の温度を検出する冷却
水温検出器43等から成り、それからの信号をマイクロ
コンビュ−タ5に対して出力している。5はマイクロコ
ンピュータであり、CPU51、メモリ52、タイマ5
3、A/D変換器54等を内蔵している。このマイクロ
コンピュータ5は、後述する充f[圧演算手段や放電時
期演算手段の機能を有しており、また、本実施例ではピ
エゾアクチュエータ3にあらかじめ充電する電荷量は複
数回に分けて充電しており、その充電する回数をも演算
する機能を有している。6はピエゾ充電手段であり、ピ
エゾアクチュエータ3に電荷を充電するための充電イン
ダクタ61、図示せぬバッテリと充電インダクタ61と
ピエゾアクチュエータ3のエネルギ授受を行わせるため
の充電用スイッチング手段であるトランジスタ62と、
ピエゾアクチュエータ3に蓄えられたエネルギが充電イ
ンダクタ61を介してバッテリに逆戻りしないようにす
るためのダイオード63よりなる。7はピエゾ放電手段
であり、ピエゾアクチュエータ3に発生した電荷を放電
するための放電用スイッチング手段であるトランジスタ
71と、電流を制限しトランジスタ71を保護するため
の第1のインダクタ72Aと、第1のインダクタ72A
に対して相互インダクタンスを持ち、第1のインダクタ
72Aに電流が流れたときに、起電力を発生しバッテリ
の電流を流し込む働きを持つ第2のインダクタ72Bと
、バッテリから第2のインダクタ72Bに対して電流が
逆流するのを防止するダイオード73より成る。
第2図に充電電圧演算手段を表す模式図を示す。
マイクロコンピュータ5にプログラムされた3次元マツ
プ補間演算により、回転数検出器41、エンジン負荷検
出器42、冷却水温検出器43等からの信号に応じて目
標充電電圧100を演算するものである。この補間演算
の対象となる3次元マツプのデータは、ディーゼル機関
適合の基準によるので一概には言えないが、後述するよ
うにピエゾアクチュエータ3にあらかじめ充電する電圧
と、噴射停止期間とは比例的な関係にあることから、冷
却水温が低いときにはパイロット噴射の着火遅れが大き
いので充電電圧を大きくし、また高回転・高負荷になる
程ディーゼル機関の騒音より馬力が重視されるようにな
るので充tq圧を小さくするようなマツプデータにする
のが望ましい。
プ補間演算により、回転数検出器41、エンジン負荷検
出器42、冷却水温検出器43等からの信号に応じて目
標充電電圧100を演算するものである。この補間演算
の対象となる3次元マツプのデータは、ディーゼル機関
適合の基準によるので一概には言えないが、後述するよ
うにピエゾアクチュエータ3にあらかじめ充電する電圧
と、噴射停止期間とは比例的な関係にあることから、冷
却水温が低いときにはパイロット噴射の着火遅れが大き
いので充電電圧を大きくし、また高回転・高負荷になる
程ディーゼル機関の騒音より馬力が重視されるようにな
るので充tq圧を小さくするようなマツプデータにする
のが望ましい。
第3図(a)、(b)、(c)はピエゾ充電手段6の動
作を示すタイミングチャートである。まずトランジスタ
62が“ON”状態となると充電インダクタ61に電流
が流れ始め、時間T ON fIiは、I N = V
B X Ton/ L ””(1)なる電流IN
が流れろ、(ここで、v8:バッテリ電圧、L:インダ
クタ61のインダクタンス)そしてトランジスタ62が
’OFF”状態となり、充電インダクタ61に蓄えられ
たエネルギは、ピエゾアクチュエータ3に総“ζ移され
、ピエゾアクチュエータ3は充電される。ここで時間T
ONは(1)式において電流Imがトランジスタ62の
定格電流を越えないような一定値に任意にIlmする。
作を示すタイミングチャートである。まずトランジスタ
62が“ON”状態となると充電インダクタ61に電流
が流れ始め、時間T ON fIiは、I N = V
B X Ton/ L ””(1)なる電流IN
が流れろ、(ここで、v8:バッテリ電圧、L:インダ
クタ61のインダクタンス)そしてトランジスタ62が
’OFF”状態となり、充電インダクタ61に蓄えられ
たエネルギは、ピエゾアクチュエータ3に総“ζ移され
、ピエゾアクチュエータ3は充電される。ここで時間T
ONは(1)式において電流Imがトランジスタ62の
定格電流を越えないような一定値に任意にIlmする。
その後時間T OF Pだけ経過した後、再びトランジ
スタ62を’ON”状態とし同様にピエゾアクチュエー
タ3の充電をN回繰り返す、ここで時間TOPFはイン
ダクタ61のエネルギがすべてピエゾアクチュエータ3
に移されるに要する時間以上であればよい、このときピ
エゾアクチュエータ3の両端1圧Vpは、 vp=F■マTフ−]×Im・・・・・・(2)CP:
ピエゾアクチュエータの等価容■となる。
スタ62を’ON”状態とし同様にピエゾアクチュエー
タ3の充電をN回繰り返す、ここで時間TOPFはイン
ダクタ61のエネルギがすべてピエゾアクチュエータ3
に移されるに要する時間以上であればよい、このときピ
エゾアクチュエータ3の両端1圧Vpは、 vp=F■マTフ−]×Im・・・・・・(2)CP:
ピエゾアクチュエータの等価容■となる。
充電回数Nは、両端電圧VPと第2図を用いて説明した
目標充電電圧100とが一致または接近するように決め
るべきであり、例えば、第4図に示すように目標充電電
圧100による1次元マツプ補間を行うようにマイクロ
コンピュータ5をプログラムしておけばよい、ここで1
次元マツプのデータは実験的に求めるか、または(2)
式をマツプ化すればよい、なお、第4図では補間結果を
切り上げて充電回数を整数値にしているが四捨五入等の
他の案も考えられる。
目標充電電圧100とが一致または接近するように決め
るべきであり、例えば、第4図に示すように目標充電電
圧100による1次元マツプ補間を行うようにマイクロ
コンピュータ5をプログラムしておけばよい、ここで1
次元マツプのデータは実験的に求めるか、または(2)
式をマツプ化すればよい、なお、第4図では補間結果を
切り上げて充電回数を整数値にしているが四捨五入等の
他の案も考えられる。
第5図は放電時期演算手段を表す模式図であり、回転数
検出器41からの信号に応じて1次元マツプ補間演算を
行うことにより放電時期を得ている。
検出器41からの信号に応じて1次元マツプ補間演算を
行うことにより放電時期を得ている。
後述するように放電時期を進角側に持っていく程パイロ
ット噴射量が減少する。マツプ補間に用いるマツプデー
タは、ディーゼル期間適合基準によるので一概には言え
ないが、高回転になる程騒音より馬力の方が重視されろ
ようになるためパイロット噴射量を減少させるべく放電
時期を進角側にもっていくことが望ましい、なお、言う
までもないがエンジン負荷検出器43等からの信号に応
じて放電時期に補正を加えてもよい。
ット噴射量が減少する。マツプ補間に用いるマツプデー
タは、ディーゼル期間適合基準によるので一概には言え
ないが、高回転になる程騒音より馬力の方が重視されろ
ようになるためパイロット噴射量を減少させるべく放電
時期を進角側にもっていくことが望ましい、なお、言う
までもないがエンジン負荷検出器43等からの信号に応
じて放電時期に補正を加えてもよい。
次ぎに、本実施例の燃料噴射率制御装置の全体の動作を
第6図に示すタイミングチャートにより説明する。第6
図(a)はプランジャ11のリフト状態を示している。
第6図に示すタイミングチャートにより説明する。第6
図(a)はプランジャ11のリフト状態を示している。
まずプランジャ11が下降しA点に達し燃料噴射とは無
関係な領域番ごなったとさピエゾ充電手段6のトランジ
スタ62がON”状態、”OFF”状態を繰り返しく同
図(b))、ピエゾアクチュエータ3を徐々に充電する
(充電電圧:Vp)、同図では充電回数は4回となって
いるが、この回数は充m電圧演算手段により求められた
目標充電電圧100から第4図を用いて説明した手段に
よりあらかじめ決められているものである。
関係な領域番ごなったとさピエゾ充電手段6のトランジ
スタ62がON”状態、”OFF”状態を繰り返しく同
図(b))、ピエゾアクチュエータ3を徐々に充電する
(充電電圧:Vp)、同図では充電回数は4回となって
いるが、この回数は充m電圧演算手段により求められた
目標充電電圧100から第4図を用いて説明した手段に
よりあらかじめ決められているものである。
その後1ランジヤが再びリフトし始めると、同図(g)
にあるようにプランジャリフト量に応じて高圧室12の
圧力も上昇していく、同時に同図(d)にあるようにピ
エゾアクチュエータ3の両端電圧は自ら発生した電荷に
よりさらに上昇する。そして高圧室12の圧力がノズル
開弁圧以上となったとき同図(h)にあるように噴射が
開始される。その後、あらかじめ放電時期演算手段によ
り求められている放電時期に達した時(B点)、同図(
c)のようにピエゾ放電手段のトランジスタ71がON
”状態となり、ピエゾアクチュエータ3に発生した電荷
は放電される。このときピエゾアクチュエータ3は下降
電圧VP′に相当する量だけ縮み。
にあるようにプランジャリフト量に応じて高圧室12の
圧力も上昇していく、同時に同図(d)にあるようにピ
エゾアクチュエータ3の両端電圧は自ら発生した電荷に
よりさらに上昇する。そして高圧室12の圧力がノズル
開弁圧以上となったとき同図(h)にあるように噴射が
開始される。その後、あらかじめ放電時期演算手段によ
り求められている放電時期に達した時(B点)、同図(
c)のようにピエゾ放電手段のトランジスタ71がON
”状態となり、ピエゾアクチュエータ3に発生した電荷
は放電される。このときピエゾアクチュエータ3は下降
電圧VP′に相当する量だけ縮み。
高圧室12の圧力が下降し噴射が一旦停止し同図(h)
にあるようにパイロット噴射が形成される。
にあるようにパイロット噴射が形成される。
ここで、この原理から放電時期Bを早めるとパイロット
噴射量が減少することがわかる。
噴射量が減少することがわかる。
この放電は、第1図にあるように第1のインダクタ72
Aを介して行なわれるので、第1のインダクタ72Aに
は第6図(e)にあるような?[7ifEが流れる。こ
こで、第1のインダクタ72Aと第2のインダクタ72
Bとは相互インダクタンスを持つため、第2のインダク
タ72Bに起電力を生じ、同図(f)にあるように電流
I3が流れ、バッテリにエネルギが戻される。すなわち
、B点でトランジスタ71が“ON”となると、ピエゾ
アクチュエータ3→第1のインダクタ72A→トランジ
スタ71の経路で電流が流れ、ピエゾアクチュエータ3
は放電される。そしてピエゾアクチュエータ3の電圧が
0■となる頃を見計らってトランジスタ71をOFF”
とすると、第1のインダクタ72人を流れる電流が瞬時
にOAとなるため、だい1のインダクタ72Aと相互イ
ンダクタンスを持つように磁気的に結合された第2のイ
ンダクタ72Bに電流が流れ、ダイオード73を介して
バッテリにエネルギが返される。ここで第1のインダク
タ72Aのインダクタンスは、トランジスタ71の最大
電流とピエゾアクチュエータ3の望ましい収縮速度から
決定され、また第2のインダクタ72Bのインダクタン
スは、ダイオード73の最大電流およびバッテリへのエ
ネルギ返還効率等がら決定される。さらに第1のインダ
クタ72Aと第2のインダクタ72Bとの磁気的結合は
、その相互インダクタンスが最大となるような密結合が
望ましい。
Aを介して行なわれるので、第1のインダクタ72Aに
は第6図(e)にあるような?[7ifEが流れる。こ
こで、第1のインダクタ72Aと第2のインダクタ72
Bとは相互インダクタンスを持つため、第2のインダク
タ72Bに起電力を生じ、同図(f)にあるように電流
I3が流れ、バッテリにエネルギが戻される。すなわち
、B点でトランジスタ71が“ON”となると、ピエゾ
アクチュエータ3→第1のインダクタ72A→トランジ
スタ71の経路で電流が流れ、ピエゾアクチュエータ3
は放電される。そしてピエゾアクチュエータ3の電圧が
0■となる頃を見計らってトランジスタ71をOFF”
とすると、第1のインダクタ72人を流れる電流が瞬時
にOAとなるため、だい1のインダクタ72Aと相互イ
ンダクタンスを持つように磁気的に結合された第2のイ
ンダクタ72Bに電流が流れ、ダイオード73を介して
バッテリにエネルギが返される。ここで第1のインダク
タ72Aのインダクタンスは、トランジスタ71の最大
電流とピエゾアクチュエータ3の望ましい収縮速度から
決定され、また第2のインダクタ72Bのインダクタン
スは、ダイオード73の最大電流およびバッテリへのエ
ネルギ返還効率等がら決定される。さらに第1のインダ
クタ72Aと第2のインダクタ72Bとの磁気的結合は
、その相互インダクタンスが最大となるような密結合が
望ましい。
その後さらにプランジャ11がリフトしていくと再び高
圧室12の圧力が上昇し、噴射(主噴射)が開始される
。ここで、ピエゾアクチュエータ3の放電時の電圧変化
j1(Vp’)が大きいほどピエゾアクチュエータ3が
大きく縮むので高圧室12の圧力下降幅が大きくなり、
2度目の噴射が起こるのが遅れ、噴射停止期間が長くな
ることがわがる。そのfell示しないガバナ手段によ
り燃料の噴射が停止され主噴射が形成されて燃料噴射の
1サイクルを終える。
圧室12の圧力が上昇し、噴射(主噴射)が開始される
。ここで、ピエゾアクチュエータ3の放電時の電圧変化
j1(Vp’)が大きいほどピエゾアクチュエータ3が
大きく縮むので高圧室12の圧力下降幅が大きくなり、
2度目の噴射が起こるのが遅れ、噴射停止期間が長くな
ることがわがる。そのfell示しないガバナ手段によ
り燃料の噴射が停止され主噴射が形成されて燃料噴射の
1サイクルを終える。
次ぎに第2の実施例として、第1図中の充電インダクタ
61と第2のインダクタ72Bを兼用するようにして、
回路のコンパクト化、ロウコスト化を図った場合の全体
構成図を第7図に示す、第7図は、ピエゾ充電手段6と
ピエゾ放電手段7を、回路8で置き換えた他は第1図に
示した第1の実施例と同じであるので、回路8以外の説
明は省略する。 回路8は、ピエゾアクチュエータ3に
発生した電荷を放電するためのトランジスタ81と、電
流を制限しトランジスタ81を保護するためのインダク
タ82Aと、インダクタ82Aに対して相互インダクタ
ンスを持ち、インダクタ82Aに電流が流れたときに起
電力を発生しバッテリに電流を流し込む働きとピエゾア
クチュエータ3に電荷を充電する働きを兼ね備えたイン
ダクタ82Bと、バッテリからピエゾアクチュエータ3
ヘエネルギを送る働きを持つトランジスタ83と、ピエ
ゾアクチュエータ3の持つエネルギをバッテリに返す際
にトランジスタ83をバイパスさせて電流を流すダイオ
ード84と、ピエゾアクチュエータ3からバッテリに電
流が逆流するのを防止するダイオード85と、インダク
タ82Aに電流I^と逆向きの電流が流れるのを防止す
るダイオード86から成る。
61と第2のインダクタ72Bを兼用するようにして、
回路のコンパクト化、ロウコスト化を図った場合の全体
構成図を第7図に示す、第7図は、ピエゾ充電手段6と
ピエゾ放電手段7を、回路8で置き換えた他は第1図に
示した第1の実施例と同じであるので、回路8以外の説
明は省略する。 回路8は、ピエゾアクチュエータ3に
発生した電荷を放電するためのトランジスタ81と、電
流を制限しトランジスタ81を保護するためのインダク
タ82Aと、インダクタ82Aに対して相互インダクタ
ンスを持ち、インダクタ82Aに電流が流れたときに起
電力を発生しバッテリに電流を流し込む働きとピエゾア
クチュエータ3に電荷を充電する働きを兼ね備えたイン
ダクタ82Bと、バッテリからピエゾアクチュエータ3
ヘエネルギを送る働きを持つトランジスタ83と、ピエ
ゾアクチュエータ3の持つエネルギをバッテリに返す際
にトランジスタ83をバイパスさせて電流を流すダイオ
ード84と、ピエゾアクチュエータ3からバッテリに電
流が逆流するのを防止するダイオード85と、インダク
タ82Aに電流I^と逆向きの電流が流れるのを防止す
るダイオード86から成る。
本実施例の全体の動作を第8図のタイミングチャートに
より説明する。
より説明する。
まずプランジャが下降しA点に達し燃料噴射とは無関係
な領域になったときトランジスタ83がON”状fi、
′oF F”llを繰り返t(同[g(b))。
な領域になったときトランジスタ83がON”状fi、
′oF F”llを繰り返t(同[g(b))。
このとき相互インダクタンスによりインダクタ82Aに
起電力が生じるが、ダイオード86があるため電流は流
れず、インダクタ82Bは自己インダクタンスのみによ
り動作し、第1の実施例における充電インダクタ61と
同じ働きをする。このためピエゾアクチュエータ3は徐
々に充電される(充電電圧vp)、その後プランジャが
再びリフトし始めると5同図(g)にあるようにプラン
ジャリフト量に応じて高圧室12の圧力も上昇していく
。
起電力が生じるが、ダイオード86があるため電流は流
れず、インダクタ82Bは自己インダクタンスのみによ
り動作し、第1の実施例における充電インダクタ61と
同じ働きをする。このためピエゾアクチュエータ3は徐
々に充電される(充電電圧vp)、その後プランジャが
再びリフトし始めると5同図(g)にあるようにプラン
ジャリフト量に応じて高圧室12の圧力も上昇していく
。
同時に同図(d)にあるようにピエゾアクチュエータ3
の両端電圧は自ら発生した電荷によりさらに上昇する。
の両端電圧は自ら発生した電荷によりさらに上昇する。
そして高圧室12の圧力がノズル開弁圧以上となったと
き同図(h)にあるように噴射が開始される。その後、
あらかじめ放電時期演算手段により求められている放電
時期に達したとき(B点)、同図(a)のようにトラン
ジスタ81がON”状態となり、電流IAが流れ、ピエ
ゾアクチュエータ3に発生した電荷は放電される。この
とき相互インダクタンスによりインダクタ82Bに起電
力が生じるため、バッテリ一端子→ダイオード84→イ
ンダクタ82B→バッテリ+端子の経路で電流が流れ、
バッテリは充電される。なお、ピエゾアクチュエータ3
の放電によりパイロット噴射が形成される様子、ピエゾ
充電電圧と噴射停止期間との関係、ピエゾ放電時期とパ
イロット噴射皿の関係等は第1の実施例と同じである。
き同図(h)にあるように噴射が開始される。その後、
あらかじめ放電時期演算手段により求められている放電
時期に達したとき(B点)、同図(a)のようにトラン
ジスタ81がON”状態となり、電流IAが流れ、ピエ
ゾアクチュエータ3に発生した電荷は放電される。この
とき相互インダクタンスによりインダクタ82Bに起電
力が生じるため、バッテリ一端子→ダイオード84→イ
ンダクタ82B→バッテリ+端子の経路で電流が流れ、
バッテリは充電される。なお、ピエゾアクチュエータ3
の放電によりパイロット噴射が形成される様子、ピエゾ
充電電圧と噴射停止期間との関係、ピエゾ放電時期とパ
イロット噴射皿の関係等は第1の実施例と同じである。
このように第2の実施例によれば、第1の実施例におけ
る充電インダクタ61と第1および第2のインダクタ7
2A、72Bを一体化しインダクタ82A、82Bとす
ることができるので、より一層の回路構成の簡素化が可
能である。
る充電インダクタ61と第1および第2のインダクタ7
2A、72Bを一体化しインダクタ82A、82Bとす
ることができるので、より一層の回路構成の簡素化が可
能である。
なお、ここで示した2つの実施例では、ピエゾアクチュ
エータ3は、むしろポンプの高圧室内の油圧によって仕
事を受けているといえるので、ピエゾ充電手段により充
電した電圧VPより、ピエゾ放電時のピエゾ両端電圧V
p’の方が大きくなっている。このためピエゾ充電手段
が消費するエネルギよりも、ピエゾ放電手段が回収する
エネルギの方を大きくすることも可能である。
エータ3は、むしろポンプの高圧室内の油圧によって仕
事を受けているといえるので、ピエゾ充電手段により充
電した電圧VPより、ピエゾ放電時のピエゾ両端電圧V
p’の方が大きくなっている。このためピエゾ充電手段
が消費するエネルギよりも、ピエゾ放電手段が回収する
エネルギの方を大きくすることも可能である。
[発明の効果]
本発明のピエゾアクチュエータ駆動回路は、所定のタイ
ミングでピエゾアクチュエータを充電するピエゾ充電手
段によりピエゾアクチュエータを充電すると共に、充電
されたピエゾアクチュエータを所定のタイミングで放電
するに際して、放電経路に取り付けられた第1のインダ
クタと相互インダクタンスを持つ第2のインダクタに起
電力を生じさせ、この第2のインダクタから電源に放電
の際の電気エネルギを回収するものであって、ピエゾア
クチュエータを伸張させるためにピエゾ充電手段が消費
したエネルギを2ピ工ゾ放電手段により回収することが
できるため、電力効率の良いピエゾアクチュエータの駆
動が可能であるという効果がある。また、ピエゾアクチ
ュエータに何等かの外力が加わる場合は、ピエゾ充電手
段によって消費されるエネルギよりもピエゾ放電手段に
よって回収されるエネルギの方が大きくなることも可能
であり、この場合には5本発明のピエゾ駆動回路は、小
規模なオルタネータとしての働きも兼ねることができる
。
ミングでピエゾアクチュエータを充電するピエゾ充電手
段によりピエゾアクチュエータを充電すると共に、充電
されたピエゾアクチュエータを所定のタイミングで放電
するに際して、放電経路に取り付けられた第1のインダ
クタと相互インダクタンスを持つ第2のインダクタに起
電力を生じさせ、この第2のインダクタから電源に放電
の際の電気エネルギを回収するものであって、ピエゾア
クチュエータを伸張させるためにピエゾ充電手段が消費
したエネルギを2ピ工ゾ放電手段により回収することが
できるため、電力効率の良いピエゾアクチュエータの駆
動が可能であるという効果がある。また、ピエゾアクチ
ュエータに何等かの外力が加わる場合は、ピエゾ充電手
段によって消費されるエネルギよりもピエゾ放電手段に
よって回収されるエネルギの方が大きくなることも可能
であり、この場合には5本発明のピエゾ駆動回路は、小
規模なオルタネータとしての働きも兼ねることができる
。
第1図は本発明をディーゼルエンジンのパイロット噴射
装置に適用した第1の実施例の全体構成図、第2図は第
1図の実施例のマイクロコンピュータの充電電圧演算手
段を表す模式図、第3[g(a)、(b)、(e)はピ
エゾ充電手段の動作を示すタイミングチャート、第40
はマイクロコンピュータにプログラムされる充電回数と
目標充電電圧との関係を表す模式図、第5図は放電時期
演算手段を表す模式図、第6図は第1実施例の燃料噴射
率制御装置の全体の動作を示すタイミングチャート、第
7図は本発明をディーゼルエンジンのパイロット噴射装
置に適用した第2の実施例の全体構成図、第8図は第2
実施例の燃料噴射率制御装置の全体の動作を示すタイミ
ングチャート ド・・噴射ポンプ、3・・・ピエゾアクチュエータ、4
・・・運転状態検出手段、5・・・マイクロコンピュー
タ、6・・・ピエゾ充電手段、61・・・充電用インダ
クタ、62・・・トランジスタ、7・・・ピエゾ放電手
段、71・・・トランジスタ、72A・・・第1のイン
ダクタ、72B・・・第2のインダクタ、8・・・ピエ
ゾ充電放電兼用回路、
装置に適用した第1の実施例の全体構成図、第2図は第
1図の実施例のマイクロコンピュータの充電電圧演算手
段を表す模式図、第3[g(a)、(b)、(e)はピ
エゾ充電手段の動作を示すタイミングチャート、第40
はマイクロコンピュータにプログラムされる充電回数と
目標充電電圧との関係を表す模式図、第5図は放電時期
演算手段を表す模式図、第6図は第1実施例の燃料噴射
率制御装置の全体の動作を示すタイミングチャート、第
7図は本発明をディーゼルエンジンのパイロット噴射装
置に適用した第2の実施例の全体構成図、第8図は第2
実施例の燃料噴射率制御装置の全体の動作を示すタイミ
ングチャート ド・・噴射ポンプ、3・・・ピエゾアクチュエータ、4
・・・運転状態検出手段、5・・・マイクロコンピュー
タ、6・・・ピエゾ充電手段、61・・・充電用インダ
クタ、62・・・トランジスタ、7・・・ピエゾ放電手
段、71・・・トランジスタ、72A・・・第1のイン
ダクタ、72B・・・第2のインダクタ、8・・・ピエ
ゾ充電放電兼用回路、
Claims (2)
- (1)ピエゾ電歪効果を応用したピエゾアクチュエータ
を駆動するピエゾアクチュエータ駆動回路において、 前記ピエゾアクチュエータを所定の充電タイミングで充
電するピエゾ充電手段と、充電された前記ピエゾアクチ
ュエータを所定のタイミングで放電するピエゾ放電手段
とを具備し、 前記ピエゾ充電手段は、充電インダクタおよびその充電
インダクタの充電経路に取り付けられた充電用スイッチ
ング手段を備え、 前記ピエゾ放電手段は、前記ピエゾアクチュエータの放
電経路に取り付けられた第1のインダクタと、該第1の
インダクタと直列に取り付けられた放電用スイッチング
手段と、前記第1のインダクタに対して相互インダクタ
ンスを持つように磁気的に結合され前記第1のインダク
タにより誘起されたエネルギを電源に回収する第2のイ
ンダクタとを備えた ことを特徴とするピエゾアクチュエータ駆動回路。 - (2)第2のインダクタを充電インダクタとして兼用す
るようにした特許請求の範囲第1項に記載のピエゾアク
チュエータ駆動回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61242278A JPS6397854A (ja) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | ピエゾアクチユエ−タ駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61242278A JPS6397854A (ja) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | ピエゾアクチユエ−タ駆動回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6397854A true JPS6397854A (ja) | 1988-04-28 |
Family
ID=17086882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61242278A Pending JPS6397854A (ja) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | ピエゾアクチユエ−タ駆動回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6397854A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5036263A (en) * | 1988-11-09 | 1991-07-30 | Nippondenso Co., Ltd. | Piezoelectric actuator driving apparatus |
JP2002004924A (ja) * | 2000-04-01 | 2002-01-09 | Robert Bosch Gmbh | 圧電素子を充電または放電するための装置、システムの圧電素子を充電するための方法および燃料噴射システムに使用されるのに特別適している用途 |
EP1217667A2 (en) * | 2000-12-22 | 2002-06-26 | Denso Corporation | Driving apparatus for piezo-actuator having abnormality detecting function |
US6488652B1 (en) | 1998-02-02 | 2002-12-03 | Medtronic, Inc. | Safety valve assembly for implantable benefical agent infusion device |
KR20030037622A (ko) * | 2001-11-07 | 2003-05-14 | 현대자동차주식회사 | 인젝터 구동장치 |
US7070577B1 (en) | 1998-02-02 | 2006-07-04 | Medtronic, Inc | Drive circuit having improved energy efficiency for implantable beneficial agent infusion or delivery device |
CN100347476C (zh) * | 2003-12-12 | 2007-11-07 | 株式会社电装 | 致动器驱动***和燃料喷射*** |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6126272A (ja) * | 1984-07-16 | 1986-02-05 | Canon Inc | リアクテイブ負荷の駆動装置 |
-
1986
- 1986-10-13 JP JP61242278A patent/JPS6397854A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6126272A (ja) * | 1984-07-16 | 1986-02-05 | Canon Inc | リアクテイブ負荷の駆動装置 |
Cited By (8)
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US7070577B1 (en) | 1998-02-02 | 2006-07-04 | Medtronic, Inc | Drive circuit having improved energy efficiency for implantable beneficial agent infusion or delivery device |
JP2002004924A (ja) * | 2000-04-01 | 2002-01-09 | Robert Bosch Gmbh | 圧電素子を充電または放電するための装置、システムの圧電素子を充電するための方法および燃料噴射システムに使用されるのに特別適している用途 |
EP1217667A2 (en) * | 2000-12-22 | 2002-06-26 | Denso Corporation | Driving apparatus for piezo-actuator having abnormality detecting function |
EP1217667A3 (en) * | 2000-12-22 | 2005-04-06 | Denso Corporation | Driving apparatus for piezo-actuator having abnormality detecting function |
KR20030037622A (ko) * | 2001-11-07 | 2003-05-14 | 현대자동차주식회사 | 인젝터 구동장치 |
CN100347476C (zh) * | 2003-12-12 | 2007-11-07 | 株式会社电装 | 致动器驱动***和燃料喷射*** |
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