JPH0444281A - 圧電素子の駆動装置 - Google Patents
圧電素子の駆動装置Info
- Publication number
- JPH0444281A JPH0444281A JP2148518A JP14851890A JPH0444281A JP H0444281 A JPH0444281 A JP H0444281A JP 2148518 A JP2148518 A JP 2148518A JP 14851890 A JP14851890 A JP 14851890A JP H0444281 A JPH0444281 A JP H0444281A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- voltage
- discharge
- switching element
- discharge path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
- F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/802—Circuitry or processes for operating piezoelectric or electrostrictive devices not otherwise provided for, e.g. drive circuits
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (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〕
本発胡は圧電素子の駆動装置に関する。
電源用コンデンサに充電された電荷を充電用コイルを介
して圧電素子に充電し、圧電素子に充電された電荷を放
電用コイルを介して放電するようにした圧電素子の充放
電装置が公知である。しかしながらこの場合には放電電
荷が無駄に消費されるという問題がある。
して圧電素子に充電し、圧電素子に充電された電荷を放
電用コイルを介して放電するようにした圧電素子の充放
電装置が公知である。しかしながらこの場合には放電電
荷が無駄に消費されるという問題がある。
そこで放電電荷の一部を電源用コンデンサにより回収し
て電力消費量を低減するようにした圧電素子の充放電装
置が公知である（実開昭６２−１１７２５１号公報参照
）。
て電力消費量を低減するようにした圧電素子の充放電装
置が公知である（実開昭６２−１１７２５１号公報参照
）。
この充放電装置は原理的には第８図に示すように圧電素
子ＰＺＴに充電された電荷を放電用コイルＬ２を介して
接地側に放電させる第１の放電経路と、圧電素子ＰＺＴ
に充電された電荷を放電用コイルＬ２を介して電源用コ
ンデンサＣの高電位側に放電させる第２の放電経路とを
具備している。
子ＰＺＴに充電された電荷を放電用コイルＬ２を介して
接地側に放電させる第１の放電経路と、圧電素子ＰＺＴ
に充電された電荷を放電用コイルＬ２を介して電源用コ
ンデンサＣの高電位側に放電させる第２の放電経路とを
具備している。
電源用コンデンサＣは高電圧発生装置Ｅにより充電され
、スイッチング素子Ｓ１がオンになると電源用コンデン
サＣに充電された電荷が充電用コイルＬｌを介して圧電
素子ＰＺＴに充電させる。放電時には丈ず初めにスイッ
チング素子ｓ３をオンにして圧電素子ＰＺＴに充電され
た電荷を第２の放電経路を介して放電することにより放
電電荷を電源用コンデンサＣにより回収し、次いでスイ
ッチング素子Ｓ３をオフにすると共にスイッチング素子
Ｓ２をオンにして圧電素子ＰＺＴに充電された電荷を第
１の放電経路を介して放電するようにしている。このよ
うに電源用コンデンサＣは高電圧発生装置Ｅにより充電
されることに加えて放電電荷によっても充電されるので
電力消費量を低減することができる。
、スイッチング素子Ｓ１がオンになると電源用コンデン
サＣに充電された電荷が充電用コイルＬｌを介して圧電
素子ＰＺＴに充電させる。放電時には丈ず初めにスイッ
チング素子ｓ３をオンにして圧電素子ＰＺＴに充電され
た電荷を第２の放電経路を介して放電することにより放
電電荷を電源用コンデンサＣにより回収し、次いでスイ
ッチング素子Ｓ３をオフにすると共にスイッチング素子
Ｓ２をオンにして圧電素子ＰＺＴに充電された電荷を第
１の放電経路を介して放電するようにしている。このよ
うに電源用コンデンサＣは高電圧発生装置Ｅにより充電
されることに加えて放電電荷によっても充電されるので
電力消費量を低減することができる。
ところで圧電素子ＰＺＴの放電時の端子電圧が大きな負
電圧になると圧電素子ＰＺＴの分極状態が変化し、圧電
素子ＦＡＴの伸縮量が小さくなると共に圧電素子ＰＺＴ
が発熱するという分極劣化を生ずる。従って圧電素子Ｐ
ＺＴの端子電圧が放電時に大きな負電圧となるないよう
にしなければならない。また、放電時の圧電素子ＰＺＴ
の端子電圧によって圧電素子ＰＺＴの伸縮量を制御しつ
るので放電時の圧電素子ＰＺＴの端子電圧を自由に設定
しうろことが好ましい。しかしながら上述の実開昭６２
−１１７２５１号公報に記載された充放電装置では放電
時の圧電素子ＰＺＴの端子電圧が負電圧になるのを成る
程度は抑制することができるものの十分に抑制すること
ができず、ましてや放電時の圧電素子の端子電圧を予め
定められた正電圧に制御することは全く不可能であると
いう問題がある。次にこれについて第８図および第９図
を参照しつつ説明する。
電圧になると圧電素子ＰＺＴの分極状態が変化し、圧電
素子ＦＡＴの伸縮量が小さくなると共に圧電素子ＰＺＴ
が発熱するという分極劣化を生ずる。従って圧電素子Ｐ
ＺＴの端子電圧が放電時に大きな負電圧となるないよう
にしなければならない。また、放電時の圧電素子ＰＺＴ
の端子電圧によって圧電素子ＰＺＴの伸縮量を制御しつ
るので放電時の圧電素子ＰＺＴの端子電圧を自由に設定
しうろことが好ましい。しかしながら上述の実開昭６２
−１１７２５１号公報に記載された充放電装置では放電
時の圧電素子ＰＺＴの端子電圧が負電圧になるのを成る
程度は抑制することができるものの十分に抑制すること
ができず、ましてや放電時の圧電素子の端子電圧を予め
定められた正電圧に制御することは全く不可能であると
いう問題がある。次にこれについて第８図および第９図
を参照しつつ説明する。
第８図において電源用コンデンサＣの静電容量は圧電素
子ＰＺＴの静電容量に比べてはるかに大きい。また、高
電圧発生装置Ｅは３２０（Ｖ）程度の高電圧を発生して
おり、従って電源用コンデンサＣの高電位側端子電圧は
ほぼ３２０（Ｖ）となっている。このような状態でスイ
ッチング素子Ｓ１がオンにされると圧電素子ＰＺＴが充
電され、圧電素子ＰＺＴ（７）ｉ子電圧は６００（Ｖ）
程度となる。このような状態で最初にスイッチング素子
Ｓ３がオンとされ、次いでスイッチング素子Ｓ２がオン
とされて放電が開始され、このときの圧電素子ＰＺＴの
端子電圧Ｖの変化が第９図（Ａ）、 （Ｂ）、 （
Ｃ）に示されている。
子ＰＺＴの静電容量に比べてはるかに大きい。また、高
電圧発生装置Ｅは３２０（Ｖ）程度の高電圧を発生して
おり、従って電源用コンデンサＣの高電位側端子電圧は
ほぼ３２０（Ｖ）となっている。このような状態でスイ
ッチング素子Ｓ１がオンにされると圧電素子ＰＺＴが充
電され、圧電素子ＰＺＴ（７）ｉ子電圧は６００（Ｖ）
程度となる。このような状態で最初にスイッチング素子
Ｓ３がオンとされ、次いでスイッチング素子Ｓ２がオン
とされて放電が開始され、このときの圧電素子ＰＺＴの
端子電圧Ｖの変化が第９図（Ａ）、 （Ｂ）、 （
Ｃ）に示されている。
第９図（Ａ）はスイッチング素子ｓ３のオン時間が短か
い場合を示している。スイッチング素子Ｓ３がオンにな
ると圧電素子ＰＺＴに充電された電荷は第２の放電経路
を介して電源用コンデンサＣにより回収されるがこのと
きスイッチング素子Ｓ３のオン時間が短かいためにこの
間に圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖはさほど低下しない。
い場合を示している。スイッチング素子Ｓ３がオンにな
ると圧電素子ＰＺＴに充電された電荷は第２の放電経路
を介して電源用コンデンサＣにより回収されるがこのと
きスイッチング素子Ｓ３のオン時間が短かいためにこの
間に圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖはさほど低下しない。
次いでスイッチング素子Ｓ３がオフにされてスイッチン
グ素子Ｓ２がオンにされると圧電素子ＰＺＴに充電され
た電荷は第１の放電回路を介して放電される。このとき
圧電素子ＰＺＴと放電用コイルＬ２は共振回路を構成す
るので放電完了後の圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖは負電
圧となるが、この負電圧の大きさはスイッチング素子Ｓ
２がオンになって第１の放電経路に放電が開始されたと
きの圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖ（正電圧）のほぼ１／
３となる。第９図（Ａ）に示す場合にはスイッチング素
子Ｓ２がオンになったときの圧電素子ＰＺＴの端子電圧
Ｖが６００（Ｖ）よりわずかばかり低い電圧となってい
るので放電完了後の圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖはほぼ
−２００（Ｖ）となる。
グ素子Ｓ２がオンにされると圧電素子ＰＺＴに充電され
た電荷は第１の放電回路を介して放電される。このとき
圧電素子ＰＺＴと放電用コイルＬ２は共振回路を構成す
るので放電完了後の圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖは負電
圧となるが、この負電圧の大きさはスイッチング素子Ｓ
２がオンになって第１の放電経路に放電が開始されたと
きの圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖ（正電圧）のほぼ１／
３となる。第９図（Ａ）に示す場合にはスイッチング素
子Ｓ２がオンになったときの圧電素子ＰＺＴの端子電圧
Ｖが６００（Ｖ）よりわずかばかり低い電圧となってい
るので放電完了後の圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖはほぼ
−２００（Ｖ）となる。
第９図（Ｂ）はスイッチング素子Ｓ３のオン時間を若干
長くした場合、即ち圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖが４Ｃ
１Ｏ（Ｖ）程度まで低下したときにスイッチング素子Ｓ
３をオフにしてスイッチング素子Ｓ２をオンにした場合
を示している。この場合には放電完了後の圧電素子ＰＺ
Ｔの端子に発生する負電圧は若干小さくなってほぼ−１
５０（Ｖ）となる。
長くした場合、即ち圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖが４Ｃ
１Ｏ（Ｖ）程度まで低下したときにスイッチング素子Ｓ
３をオフにしてスイッチング素子Ｓ２をオンにした場合
を示している。この場合には放電完了後の圧電素子ＰＺ
Ｔの端子に発生する負電圧は若干小さくなってほぼ−１
５０（Ｖ）となる。
第９図（Ｃ）は第２の放電経路による放電作用が完了す
るまでスイッチング素子ｓ３をオンにしておいてその後
スイッチング素子Ｓ２をオンにした場合を示している。
るまでスイッチング素子ｓ３をオンにしておいてその後
スイッチング素子Ｓ２をオンにした場合を示している。
スイッチング素子ｓ３がオンになると圧電素子ＰＺＴ、
電源用コンデンサＣおよび放電用コイルＬ２が共振回路
を構成し、このときにも放電完了後における圧電素子Ｐ
ＺＴの端子電圧は電源用コンデンサＣの高電位側端子電
圧（はぼ３２０（Ｖ））を基準とした放電開始時の圧電
素子ＰＺＴの端子電圧Ｖの１／３程度電源用コンデンサ
Ｃの高電位側端子電圧に対して低下する。即ち、放電開
始時における電源用コンデンサＣの高電位側端子電圧を
基準とした圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖはほぼ３００（
Ｖ）であるから放電完了後における圧電素子ＰＺＴの端
子電圧Ｖは２００（Ｖ）前後となり、スイッチング素子
Ｓ２がオンとされない限り、圧電素子ＰＺＴの端子電圧
Ｖは２１）０（Ｖ）前後に維持される。第９図（Ｃ）は
圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖが２００（Ｖ）前後まで低
下したときにスイッチング素子Ｓ２がオンとされた場合
を示している。この場合にも放電完了後において圧電素
子ＰＺＴの端子に発生する負電圧は放電開始時における
圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖの１７３程度となり、従っ
て放電完了後に圧電素子ＰＺＴの端子に発生する負電圧
は−８０（Ｖ）程度となる。なお、この場合放電作用が
終結する前にスイッチング素子Ｓ２をオフにすると、即
ちスイッチング素子Ｓ２のオン時間を短かくするとスイ
ッチング素子Ｓ２をオフにするときに放電用コイルＬ２
に蓄えられたエネルギが一気に放出されるたｔにスイッ
チング素子Ｓ２が破損する。従って放電作用が完了する
までスイッチング素子Ｓ２をオフとすることはできず、
斯くして放電完了後における圧電素子ＰＺＴの端子電圧
Ｖは−８０（Ｖ）程度になってしまう。このように圧電
素子ＰＺＴに充電された電荷を第２の放電経路を介して
放電させた後に第１の放電経路を介して放電すると放電
完了後における圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖを−８０（
Ｖ）程度よりも小さい負電圧とすることはできず、まし
てや正の一定電圧とすることはできない。
電源用コンデンサＣおよび放電用コイルＬ２が共振回路
を構成し、このときにも放電完了後における圧電素子Ｐ
ＺＴの端子電圧は電源用コンデンサＣの高電位側端子電
圧（はぼ３２０（Ｖ））を基準とした放電開始時の圧電
素子ＰＺＴの端子電圧Ｖの１／３程度電源用コンデンサ
Ｃの高電位側端子電圧に対して低下する。即ち、放電開
始時における電源用コンデンサＣの高電位側端子電圧を
基準とした圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖはほぼ３００（
Ｖ）であるから放電完了後における圧電素子ＰＺＴの端
子電圧Ｖは２００（Ｖ）前後となり、スイッチング素子
Ｓ２がオンとされない限り、圧電素子ＰＺＴの端子電圧
Ｖは２１）０（Ｖ）前後に維持される。第９図（Ｃ）は
圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖが２００（Ｖ）前後まで低
下したときにスイッチング素子Ｓ２がオンとされた場合
を示している。この場合にも放電完了後において圧電素
子ＰＺＴの端子に発生する負電圧は放電開始時における
圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖの１７３程度となり、従っ
て放電完了後に圧電素子ＰＺＴの端子に発生する負電圧
は−８０（Ｖ）程度となる。なお、この場合放電作用が
終結する前にスイッチング素子Ｓ２をオフにすると、即
ちスイッチング素子Ｓ２のオン時間を短かくするとスイ
ッチング素子Ｓ２をオフにするときに放電用コイルＬ２
に蓄えられたエネルギが一気に放出されるたｔにスイッ
チング素子Ｓ２が破損する。従って放電作用が完了する
までスイッチング素子Ｓ２をオフとすることはできず、
斯くして放電完了後における圧電素子ＰＺＴの端子電圧
Ｖは−８０（Ｖ）程度になってしまう。このように圧電
素子ＰＺＴに充電された電荷を第２の放電経路を介して
放電させた後に第１の放電経路を介して放電すると放電
完了後における圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖを−８０（
Ｖ）程度よりも小さい負電圧とすることはできず、まし
てや正の一定電圧とすることはできない。
ところが圧電素子ＰＺＴに充電された電荷を第１の放電
経路を介して放電させた後に第２の放電回路を介して放
電させると放電完了後における圧電素子ＰＺＴの端子電
圧Ｖを−２００（Ｖ）から＋２００（Ｖ）の間の任意の
電圧に設定する二とができる。次にこれについて第９図
ＣＤ）、 （Ｅ）、 （Ｆ）を参照しつつ説明する
。
経路を介して放電させた後に第２の放電回路を介して放
電させると放電完了後における圧電素子ＰＺＴの端子電
圧Ｖを−２００（Ｖ）から＋２００（Ｖ）の間の任意の
電圧に設定する二とができる。次にこれについて第９図
ＣＤ）、 （Ｅ）、 （Ｆ）を参照しつつ説明する
。
即ち、スイッチング素子Ｓ２をオンにすると圧電素子Ｐ
ＺＴに充電されている電荷は第１の放電経路を介して放
電を開始し、斯くして圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖが低
下し始める。次いでスイッチング素子Ｓ２をオフにし、
スイッチング素子Ｓ３をオンにすると今度は第２の放電
経路を介して放電が開始される。
ＺＴに充電されている電荷は第１の放電経路を介して放
電を開始し、斯くして圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖが低
下し始める。次いでスイッチング素子Ｓ２をオフにし、
スイッチング素子Ｓ３をオンにすると今度は第２の放電
経路を介して放電が開始される。
第９図（Ｄ）に示されるようにスイッチング素子Ｓ２の
オン時間が短かいときはスイッチング素子Ｓ３のみをオ
ンにしたときと同時になる。従ってこのときには第９図
（Ｃ）を参照しつつ説明したように放電完了後における
圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖは２００（Ｖ）程度となる
。
オン時間が短かいときはスイッチング素子Ｓ３のみをオ
ンにしたときと同時になる。従ってこのときには第９図
（Ｃ）を参照しつつ説明したように放電完了後における
圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖは２００（Ｖ）程度となる
。
これに対してスイッチング素子Ｓ２のオン時間をかなり
長くすると第９図（Ａ）に示される場合と同様になり、
このときには放電完了後における圧電素子ＰＺＴの端子
電圧Ｖは−２００（Ｖ）程度となる。
長くすると第９図（Ａ）に示される場合と同様になり、
このときには放電完了後における圧電素子ＰＺＴの端子
電圧Ｖは−２００（Ｖ）程度となる。
次にスイッチング素子Ｓ３のオン時間がこれら両極端の
中間である場合について説明する。この場合にはエネル
ギで考えた方が考えやすいのでエネルギで説明する。
中間である場合について説明する。この場合にはエネル
ギで考えた方が考えやすいのでエネルギで説明する。
スイッチング素子Ｓ２がオンにされて圧電素子ＰＺＴに
充電されている電荷の放電が開始されると圧電素子ＰＺ
Ｔはエネルギを放出し続け、圧電素子ＰＺＴの端子電圧
Ｖは低下し続ける。圧電素子ＰＺＴがエネルギの放出を
開始すると放電用コイルＬ２には第１の放電経路を示す
矢印方向に電流が流れ続け、放電用コイルＬ２にはエネ
ルギが次第に蓄積される。次いでスイッチング素子Ｓ２
がオフとされてスイッチング素子Ｓ３がオンとされると
放電用コイルＬ２に蓄積されたエネルギが第２の放電経
路を介して電源用コンデンサＣに与えられ、斯くして７
４源用コンデンサＣが充電される。一方、スイッチング
素子８２オフとされてスイッチング素子Ｓ３がオンとさ
れてからも暫らくの間、放電用コイルＬ２には電流が流
れ続けるために圧電素子ＰＺＴの端子電圧υ“が低下し
続ける。
充電されている電荷の放電が開始されると圧電素子ＰＺ
Ｔはエネルギを放出し続け、圧電素子ＰＺＴの端子電圧
Ｖは低下し続ける。圧電素子ＰＺＴがエネルギの放出を
開始すると放電用コイルＬ２には第１の放電経路を示す
矢印方向に電流が流れ続け、放電用コイルＬ２にはエネ
ルギが次第に蓄積される。次いでスイッチング素子Ｓ２
がオフとされてスイッチング素子Ｓ３がオンとされると
放電用コイルＬ２に蓄積されたエネルギが第２の放電経
路を介して電源用コンデンサＣに与えられ、斯くして７
４源用コンデンサＣが充電される。一方、スイッチング
素子８２オフとされてスイッチング素子Ｓ３がオンとさ
れてからも暫らくの間、放電用コイルＬ２には電流が流
れ続けるために圧電素子ＰＺＴの端子電圧υ“が低下し
続ける。
次いで放電用コイルＬ２に電流が流れなくなると、即ち
放電が完了すると圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖが一定電
圧となる。即ち、第９図（Ｅ）、 （Ｆ）に示すよう
にスイッチング素子Ｓ２のオン時間によって放電完了時
における圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖが変化し、この圧
電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖはスイッチング素子Ｓ２のオ
ン時間が長くなるほど低くなる。この場合、放電完了後
における圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖはスイッチング素
子Ｓ２のオン時間を変えることによって−２００（Ｖ）
から＋２００（Ｖ）の範囲で自由に変えることができる
。
放電が完了すると圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖが一定電
圧となる。即ち、第９図（Ｅ）、 （Ｆ）に示すよう
にスイッチング素子Ｓ２のオン時間によって放電完了時
における圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖが変化し、この圧
電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖはスイッチング素子Ｓ２のオ
ン時間が長くなるほど低くなる。この場合、放電完了後
における圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖはスイッチング素
子Ｓ２のオン時間を変えることによって−２００（Ｖ）
から＋２００（Ｖ）の範囲で自由に変えることができる
。
本発明の目的は放電完了後における圧電素子の端子電圧
を広い範囲に亘って変えることのできる圧電素子の駆動
装置を提供することにある。
を広い範囲に亘って変えることのできる圧電素子の駆動
装置を提供することにある。
本発明によれば圧電素子に充電された電荷を放電用コイ
ルを介して接地側に放電させる第１の放電経路と、圧電
素子に充電された電荷を放電用コイルを介して電源用コ
ンデンサの高電位側に放電させる第２の放電経路とを具
備した圧電素子の駆動装置において、第１の放電経路と
第２の放電経路内に第１の放電経路を介して放電させた
後に第２の放電経路を介して放電させる放電経路切換手
段を設けている。
ルを介して接地側に放電させる第１の放電経路と、圧電
素子に充電された電荷を放電用コイルを介して電源用コ
ンデンサの高電位側に放電させる第２の放電経路とを具
備した圧電素子の駆動装置において、第１の放電経路と
第２の放電経路内に第１の放電経路を介して放電させた
後に第２の放電経路を介して放電させる放電経路切換手
段を設けている。
放電時には圧Ｎｓ子に充電された電荷がまず初めに放電
用コイルを介して接地側に放電され、次いで放電用コイ
ルを介して電源用コンデンサの高電位側に放電される。
用コイルを介して接地側に放電され、次いで放電用コイ
ルを介して電源用コンデンサの高電位側に放電される。
以下本発明を燃料噴射制御用ピエゾ圧電素子の駆動装置
を例にとって説明する。
を例にとって説明する。
まず初めに第７図を参照してピエゾ圧電素子を用いた燃
料噴射弁について説明する。
料噴射弁について説明する。
第７図を参照すると燃料噴射弁１はそのハウジング２内
に摺動可能に挿入されてノズル口３の開閉制御をするニ
ードル４と、ニードル４の円錐状受圧面５周りに形成さ
れたニードル加圧室６と、ハウジング２内に摺動可能に
挿入されたピストン７と、ハウジング２とピストン７間
に挿入されたピエゾ圧電素子ＰＺＴと、ピストン７をピ
エゾ圧電素子ＰＺＴに向けて付勢する皿ばね８と、ニー
ドル４とピストン７間に形成された圧力制御室９と、ニ
ードル４をノズル口３に向けて付勢する圧縮ばね１０と
を具備する。圧力制御室９はニードル４周りに形成され
た絞り通路１１を介してニードル加圧室６に連結され、
ニードル加圧室６は燃料通路１２および燃料分配管１３
を介して高圧の燃料で満たされている蓄圧室１４内に連
結される。従ってニードル加圧室６内には蓄圧室１４内
の高圧の燃料が導かれ、この高圧燃料の一部は絞り通路
１１を介して圧力制御室９内に送り込まれる。斯くして
ニードル加圧室６内および圧力制御室９内の燃料圧は蓄
圧室１４内とほぼ同じ高圧となっている。
に摺動可能に挿入されてノズル口３の開閉制御をするニ
ードル４と、ニードル４の円錐状受圧面５周りに形成さ
れたニードル加圧室６と、ハウジング２内に摺動可能に
挿入されたピストン７と、ハウジング２とピストン７間
に挿入されたピエゾ圧電素子ＰＺＴと、ピストン７をピ
エゾ圧電素子ＰＺＴに向けて付勢する皿ばね８と、ニー
ドル４とピストン７間に形成された圧力制御室９と、ニ
ードル４をノズル口３に向けて付勢する圧縮ばね１０と
を具備する。圧力制御室９はニードル４周りに形成され
た絞り通路１１を介してニードル加圧室６に連結され、
ニードル加圧室６は燃料通路１２および燃料分配管１３
を介して高圧の燃料で満たされている蓄圧室１４内に連
結される。従ってニードル加圧室６内には蓄圧室１４内
の高圧の燃料が導かれ、この高圧燃料の一部は絞り通路
１１を介して圧力制御室９内に送り込まれる。斯くして
ニードル加圧室６内および圧力制御室９内の燃料圧は蓄
圧室１４内とほぼ同じ高圧となっている。
ピエゾ圧電素子ＰＺＴに充電された電荷が放電されてピ
エゾ圧電素子ＰＺＴが収縮するとピストン７が上昇する
ために圧力制御室９内の燃料圧が急激に低下する。その
結果、ニードル４が上昇し、ノズル口３からの燃料噴射
が開始される。燃料噴射が行われている間、ニードル加
圧室６内の燃料が絞り通路１１を介して圧力制御室９に
送り込まれるために圧力制御室９内の燃料圧は次第に上
昇する。次いでピエゾ圧電素子ＰＺＴに電荷が放電され
てピエゾ圧電素子ＰＺＴが伸長するとピストン７が下降
するために圧力制御室９内の燃料圧が急激に上昇する。
エゾ圧電素子ＰＺＴが収縮するとピストン７が上昇する
ために圧力制御室９内の燃料圧が急激に低下する。その
結果、ニードル４が上昇し、ノズル口３からの燃料噴射
が開始される。燃料噴射が行われている間、ニードル加
圧室６内の燃料が絞り通路１１を介して圧力制御室９に
送り込まれるために圧力制御室９内の燃料圧は次第に上
昇する。次いでピエゾ圧電素子ＰＺＴに電荷が放電され
てピエゾ圧電素子ＰＺＴが伸長するとピストン７が下降
するために圧力制御室９内の燃料圧が急激に上昇する。
その結果、ニードル４が下降してノズル口３を閉鎖し、
斯くして燃料噴射が停止せしめられる。燃料噴射が停止
されている間、圧力制御室９内の燃料が絞り通路１１を
介してニードル加圧室６内に流出するた於に圧力制御室
９内の燃料圧は徐々に低下し、元の高圧に戻る。
斯くして燃料噴射が停止せしめられる。燃料噴射が停止
されている間、圧力制御室９内の燃料が絞り通路１１を
介してニードル加圧室６内に流出するた於に圧力制御室
９内の燃料圧は徐々に低下し、元の高圧に戻る。
次に第１図を参照して第７図に示すピエゾ圧電素子ＰＺ
Ｔの駆動装置について説明する。
Ｔの駆動装置について説明する。
第１図には制御装置２０によって制御されるピエゾ圧電
素子ＰＺＴの駆動装置３０が示されている。
素子ＰＺＴの駆動装置３０が示されている。
第１図を参照すると高電圧発生装置Ｅの高電位側がダイ
オードＤｅを介して電源用コンデンサＣの高電位側に接
続されており、従って電源用コンデンサＣはダイオード
Ｄｅを介して高電圧発生装置Ｅにより充電される。電源
用コンデンサＣの高電位側はスイッチング素子Ｓｌ、充
電用コイルＬ１およびダイオードＤＩを介してピエゾ圧
電素子ＰＺＴの端子に接続され、ダイオードＤ１とピエ
ゾ圧電素子ＰＺＴの端子との接続点は放電用コイルＬ２
、ダイオードＤ２およびスイッチング素子Ｓ２を介して
接地側に接続される。また、放電用コイルＬ２とダイオ
ードＤ２の接続点はスイッチング素子Ｓ３およびダイオ
ードＤ３を介してダイオードＤｅと電源用コンデンサＣ
の接続点に接触される。電源用コンデンサＣの静電容量
はピエゾ圧電素子ＰＺＴの静電容量に比べてかなり大き
い。
オードＤｅを介して電源用コンデンサＣの高電位側に接
続されており、従って電源用コンデンサＣはダイオード
Ｄｅを介して高電圧発生装置Ｅにより充電される。電源
用コンデンサＣの高電位側はスイッチング素子Ｓｌ、充
電用コイルＬ１およびダイオードＤＩを介してピエゾ圧
電素子ＰＺＴの端子に接続され、ダイオードＤ１とピエ
ゾ圧電素子ＰＺＴの端子との接続点は放電用コイルＬ２
、ダイオードＤ２およびスイッチング素子Ｓ２を介して
接地側に接続される。また、放電用コイルＬ２とダイオ
ードＤ２の接続点はスイッチング素子Ｓ３およびダイオ
ードＤ３を介してダイオードＤｅと電源用コンデンサＣ
の接続点に接触される。電源用コンデンサＣの静電容量
はピエゾ圧電素子ＰＺＴの静電容量に比べてかなり大き
い。
第１図に示す実施例では高電圧発生装置Ｅが３２０（Ｖ
）程度の出力電圧を発生しており、従って電源用コンデ
ンサＣの高電位側の電圧も３２０（Ｖ）程度となってい
る。第１図および第８図かられかるように第１図に示す
駆動装置３０は第８図に示す駆動装置と同じである。従
って第１図において放電用コイルＬ２、ダイオードＤ２
およびスイッチング素子Ｓ２が第１の放電経路を形成し
ており、放電用コイルＬ２、スイッチング素子Ｓ３およ
びダイオードＤ３が第２の放電経路を形成している。
）程度の出力電圧を発生しており、従って電源用コンデ
ンサＣの高電位側の電圧も３２０（Ｖ）程度となってい
る。第１図および第８図かられかるように第１図に示す
駆動装置３０は第８図に示す駆動装置と同じである。従
って第１図において放電用コイルＬ２、ダイオードＤ２
およびスイッチング素子Ｓ２が第１の放電経路を形成し
ており、放電用コイルＬ２、スイッチング素子Ｓ３およ
びダイオードＤ３が第２の放電経路を形成している。
制御装置２０は３つの単安定マルチバイブレーク２１．
２２．２３を具えており、各スイッチング素子Ｓｌ、３
２．３３は対応する単安定マルチバイブレーク２１，２
２．２３のａ力信号によって制御される。
２２．２３を具えており、各スイッチング素子Ｓｌ、３
２．３３は対応する単安定マルチバイブレーク２１，２
２．２３のａ力信号によって制御される。
また、制御装置２０は噴射開始パルスと噴射完了パルス
を出力する。単安定マルチバイブレーク２１はこの噴射
完了パルスによって作動せしめられ、単安定マルチバイ
ブレータ２２．２３はこの噴射開始パルスによって作動
せしめられる。
を出力する。単安定マルチバイブレーク２１はこの噴射
完了パルスによって作動せしめられ、単安定マルチバイ
ブレータ２２．２３はこの噴射開始パルスによって作動
せしめられる。
次に第２図を参照しつつピエゾ圧電素子ＰＺＴが充電さ
れている状態からピエゾ圧電素子ＰＺＴの作動が開始さ
れた場合について説明する。
れている状態からピエゾ圧電素子ＰＺＴの作動が開始さ
れた場合について説明する。
第２図に示されるように制御装置２０が噴射開始パルス
を出力すると単安定マルチバイブレータ２２・２３の出
力電圧は高レベルとなり、その結果スイッチング素子Ｓ
２．Ｓ３がオンとされる。次いで単安定マルチバイブレ
ータ２２の出力電圧は予め定められた設定時間ｔ２経過
後に低レベルとなり、従ってスイッチング素子Ｓ２はｔ
２時間だけオンとなる。一方、単安定マルチバイブレー
ク２３の出力電圧は設定時間ｔ２よりも長い予め定ｔら
れた設定時間ｔ３経過後に低レベルとなり、従ってスイ
ッチング素子Ｓ３はｔ３時間だけオンとなる。
を出力すると単安定マルチバイブレータ２２・２３の出
力電圧は高レベルとなり、その結果スイッチング素子Ｓ
２．Ｓ３がオンとされる。次いで単安定マルチバイブレ
ータ２２の出力電圧は予め定められた設定時間ｔ２経過
後に低レベルとなり、従ってスイッチング素子Ｓ２はｔ
２時間だけオンとなる。一方、単安定マルチバイブレー
ク２３の出力電圧は設定時間ｔ２よりも長い予め定ｔら
れた設定時間ｔ３経過後に低レベルとなり、従ってスイ
ッチング素子Ｓ３はｔ３時間だけオンとなる。
スイッチング素子Ｓ２．Ｓ３がオンになると放電用コイ
ルＬ２とダイオードＤ２の接続点の電圧が急激に低下し
、ピエゾ圧電素子ＰＺＴに充電されている電荷の放電が
開始される。このとき放電電流はスイッチング素子Ｓ３
を流れず、スイッチング素子Ｓ２のみを流れる。即ち、
ピエゾ圧電素子ＰＺＴに充電された電荷は放電用コイル
Ｌ２、ダイオードＤ２、スイッチング素子Ｓ２からなる
第１の放電経路を介して接地側に放電され、その結果ピ
エゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖが次第に低下する。次
いでスイッチング素子Ｓ２がオフになると放電用コイル
Ｌ２に蓄えられたエネルギがスイッチング素子Ｓ３およ
びダイオードＤ３を介して電源用コンデンサＣに供給さ
れる。即ち、ピエゾ圧電素子ＰＺＴに充電されている電
荷は放電用コイルＬ２、スイッチング素子ｓ３、ダイオ
ードＤ３からなる第２の放電経路を介して電源用コンデ
ンサＣの高電位側に放電される。従って放電電流の一部
が電源用コンデンサＣによって回収されることになる。
ルＬ２とダイオードＤ２の接続点の電圧が急激に低下し
、ピエゾ圧電素子ＰＺＴに充電されている電荷の放電が
開始される。このとき放電電流はスイッチング素子Ｓ３
を流れず、スイッチング素子Ｓ２のみを流れる。即ち、
ピエゾ圧電素子ＰＺＴに充電された電荷は放電用コイル
Ｌ２、ダイオードＤ２、スイッチング素子Ｓ２からなる
第１の放電経路を介して接地側に放電され、その結果ピ
エゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖが次第に低下する。次
いでスイッチング素子Ｓ２がオフになると放電用コイル
Ｌ２に蓄えられたエネルギがスイッチング素子Ｓ３およ
びダイオードＤ３を介して電源用コンデンサＣに供給さ
れる。即ち、ピエゾ圧電素子ＰＺＴに充電されている電
荷は放電用コイルＬ２、スイッチング素子ｓ３、ダイオ
ードＤ３からなる第２の放電経路を介して電源用コンデ
ンサＣの高電位側に放電される。従って放電電流の一部
が電源用コンデンサＣによって回収されることになる。
次いでピエゾ圧電素子ＰＺＴの放電作用が完了するとピ
エゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖは一定電圧に維持され
る。次いでスイッチング素子Ｓ３がオフにされる。即ち
、設定時間ｔ、はピエゾ圧電素子ＰＺＴの放電作用が完
了した後にスイッチング素子Ｓ３がオフとなるように定
於られている。
エゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖは一定電圧に維持され
る。次いでスイッチング素子Ｓ３がオフにされる。即ち
、設定時間ｔ、はピエゾ圧電素子ＰＺＴの放電作用が完
了した後にスイッチング素子Ｓ３がオフとなるように定
於られている。
噴射開始パルスが出されてから噴射時間Ｔを経過すると
噴射完了パルスが出される。噴射完了パルスが８される
と単安定マルチバイブレーク２１の８カ電圧は予め設定
された時間ｔ１高レベルとなり、その結果スイッチング
素子Ｓ１は設定時間ｔ１だけオンにされる。スイッチン
グ素子Ｓ１がオンにされると電源用コンデンサＣに充電
された電荷がスイッチング素子Ｓ１、充電用コイルＬ１
およびダイオードＤＩを介してピエゾ圧電素子ＰＺＴに
充電される。
噴射完了パルスが出される。噴射完了パルスが８される
と単安定マルチバイブレーク２１の８カ電圧は予め設定
された時間ｔ１高レベルとなり、その結果スイッチング
素子Ｓ１は設定時間ｔ１だけオンにされる。スイッチン
グ素子Ｓ１がオンにされると電源用コンデンサＣに充電
された電荷がスイッチング素子Ｓ１、充電用コイルＬ１
およびダイオードＤＩを介してピエゾ圧電素子ＰＺＴに
充電される。
第２図に示されるように第１図に示す実施例は放電完了
後におけるピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖがほぼ−
６０（Ｖ）となるようにした場合を示している。しかし
ながら第９図（Ｄ）、 （Ｅ）。
後におけるピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖがほぼ−
６０（Ｖ）となるようにした場合を示している。しかし
ながら第９図（Ｄ）、 （Ｅ）。
（Ｆ）を参−照して前に説明したように放電完了後のピ
エゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖはスイッチング素子Ｓ
２のオン時間ｔ２を変えることによって−２００（Ｖ）
から＋２００（Ｖ）の範囲で自由に変化させることがで
きる。即ち、第１図に示す実施例では単安定マルチバイ
ブレーク２２により定まる設定時間ｔ２を変えることに
よって放電完了後のピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖ
を負電圧或いは正電圧の広い範囲に亘って変えることが
できる。
エゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖはスイッチング素子Ｓ
２のオン時間ｔ２を変えることによって−２００（Ｖ）
から＋２００（Ｖ）の範囲で自由に変化させることがで
きる。即ち、第１図に示す実施例では単安定マルチバイ
ブレーク２２により定まる設定時間ｔ２を変えることに
よって放電完了後のピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖ
を負電圧或いは正電圧の広い範囲に亘って変えることが
できる。
第３図に別の実施例を示す。この実施例では第１図に示
す駆動装置３０に鎖線で囲んだ制御回路４０が追加され
ている。この制御回路４０はピエゾ圧電素子ＰＺＴに並
列接続された一対の直列抵抗Ｒ１゜Ｒ２と、コンパレー
タ４１と、双安定マルチバイブレータ４２とにより構成
され、スイッチング素子Ｓ２は双安定マルチバイブレー
ク４２の８力信号によって制御される。抵抗Ｒ，，Ｒ２
の接続点はコンパレータ４１の反転入力端子に接続され
、コンパレータ４１の非反転入力端子よ基準電源４３に
接続される。また、コンパレータ４１の８力端子は双安
定マルチバイブレータ４２のリセット入力端子Ｒに接続
され、双安定マルチバイブレーク４２のセット入力端子
Ｓには噴射開始パルスが入力される。
す駆動装置３０に鎖線で囲んだ制御回路４０が追加され
ている。この制御回路４０はピエゾ圧電素子ＰＺＴに並
列接続された一対の直列抵抗Ｒ１゜Ｒ２と、コンパレー
タ４１と、双安定マルチバイブレータ４２とにより構成
され、スイッチング素子Ｓ２は双安定マルチバイブレー
ク４２の８力信号によって制御される。抵抗Ｒ，，Ｒ２
の接続点はコンパレータ４１の反転入力端子に接続され
、コンパレータ４１の非反転入力端子よ基準電源４３に
接続される。また、コンパレータ４１の８力端子は双安
定マルチバイブレータ４２のリセット入力端子Ｒに接続
され、双安定マルチバイブレーク４２のセット入力端子
Ｓには噴射開始パルスが入力される。
次に第４図を参照しつつ第３図に示す駆動装置の作動に
ついて説明する。
ついて説明する。
第４図に示されるように噴射開始パルスが出されると双
安定マルチバイブレーク４２の出力電圧が高レベルとな
り、スイッチング素子Ｓ２がオンにされる。同時に単安
定マルチバイブレーク２３の出力電圧が高レベルとなり
、スイッチング素子Ｓ３がオンにされる。次いでピエゾ
圧′ｒ４ｓ子ＰＺＴの出力電圧Ｖが低下し、抵抗Ｒ１、
Ｒ２の接続点の電圧が低下してこの電圧が基準電源４３
の基準電圧よりも低下するとコンパレータ４１の出力電
圧が高レベルとなる。コンパレータ４１の出力電圧が高
レベルになるとこれがトリガとなって双安定マルチバイ
ブレータ４２の出力電圧が低レベルとなり、スイッチン
グ素子Ｓ２がオフとされる。従ってこの実施例ではスイ
ッチング素子Ｓ２がオンになる時間ｔ２が基準電源４３
の基準電圧で定まる。云い換えるとこの実施例では基準
電Ｒ４３の基準電圧を変えることによって放電完了後の
ピエゾ圧電素子ＰＺＴの出力電圧Ｖを−２００（Ｖ）か
ら＋２００（Ｖ）の範囲で任意に変えることができる。
安定マルチバイブレーク４２の出力電圧が高レベルとな
り、スイッチング素子Ｓ２がオンにされる。同時に単安
定マルチバイブレーク２３の出力電圧が高レベルとなり
、スイッチング素子Ｓ３がオンにされる。次いでピエゾ
圧′ｒ４ｓ子ＰＺＴの出力電圧Ｖが低下し、抵抗Ｒ１、
Ｒ２の接続点の電圧が低下してこの電圧が基準電源４３
の基準電圧よりも低下するとコンパレータ４１の出力電
圧が高レベルとなる。コンパレータ４１の出力電圧が高
レベルになるとこれがトリガとなって双安定マルチバイ
ブレータ４２の出力電圧が低レベルとなり、スイッチン
グ素子Ｓ２がオフとされる。従ってこの実施例ではスイ
ッチング素子Ｓ２がオンになる時間ｔ２が基準電源４３
の基準電圧で定まる。云い換えるとこの実施例では基準
電Ｒ４３の基準電圧を変えることによって放電完了後の
ピエゾ圧電素子ＰＺＴの出力電圧Ｖを−２００（Ｖ）か
ら＋２００（Ｖ）の範囲で任意に変えることができる。
第５図に別の実施例を示す。この実施例では第１図に示
す駆動装置３０に鎖線で囲んだ制御回路５０が追加され
ている。この制御回路５０はピエゾ圧電素子ＰＺＴに並
列接続された一対の直列抵抗ＲＲ２と、最小ピークホー
ルド回路５１と、第１のコンパレータ５２と、第１の積
分器５３と、第２のコンパレータ５４と、第２の積分器
５５と、双安定マルチバイブレーク５６とにより構成さ
れ、スイッチング素子Ｓ２は双安定マルチバイブレーク
５６の出力信号によって制御される。抵抗Ｒ，，Ｒ２の
接続点は最小ピークホールド回路５１の入力端子に接続
され、最小ピークホールド回路５１の出力端子は第１の
コンパレータ５２の非反転入力端子に接続される。
す駆動装置３０に鎖線で囲んだ制御回路５０が追加され
ている。この制御回路５０はピエゾ圧電素子ＰＺＴに並
列接続された一対の直列抵抗ＲＲ２と、最小ピークホー
ルド回路５１と、第１のコンパレータ５２と、第１の積
分器５３と、第２のコンパレータ５４と、第２の積分器
５５と、双安定マルチバイブレーク５６とにより構成さ
れ、スイッチング素子Ｓ２は双安定マルチバイブレーク
５６の出力信号によって制御される。抵抗Ｒ，，Ｒ２の
接続点は最小ピークホールド回路５１の入力端子に接続
され、最小ピークホールド回路５１の出力端子は第１の
コンパレータ５２の非反転入力端子に接続される。
第１コンパレータ５２の反転入力端子は基準電源５７に
接続される。第１コンパレータ５２の出力端子は第１積
分器５３を介して第２コンパレータ５４の反転入力端子
に接続され、単安定マルチバイブレータ２３の８カ端子
は第２８１分器５５を介して第２コンパレータ５４の非
反転入力端子に接続される。第２コンパレータ５４の出
力端子は双安定マルチバイブレーク５６のリセット入力
端子Ｒおよび最小ピークホールド回路５１に接続され、
双安定マルチバイブレータ５６のセット入力端子Ｓには
噴射開始パルスが人力される。
接続される。第１コンパレータ５２の出力端子は第１積
分器５３を介して第２コンパレータ５４の反転入力端子
に接続され、単安定マルチバイブレータ２３の８カ端子
は第２８１分器５５を介して第２コンパレータ５４の非
反転入力端子に接続される。第２コンパレータ５４の出
力端子は双安定マルチバイブレーク５６のリセット入力
端子Ｒおよび最小ピークホールド回路５１に接続され、
双安定マルチバイブレータ５６のセット入力端子Ｓには
噴射開始パルスが人力される。
次に第６図を参照しつつ第５図に示す駆動装置の作動に
ついて説明する。
ついて説明する。
第４図に示されるように噴射開始パルスが出されると双
安定マルチバイブレーク５６の出力電圧が高レベルとな
り、スイッチング素子ｓ２がオンにされる。同時に単安
定マルチバイブレータ２３の出力電圧が高レベルとなり
、スイッチング素子ｓ３がオンになる。一方、単安定マ
ルチバイブレーク２３の出力電圧が高レベルになると第
２積分器５５の８カ電圧ｖ２が上昇を開始する。次いで
ピエゾ圧電素子ＰＺＴの出力電圧Ｖが低下し、第２積分
器５５の出力電圧Ｖ２が第１積分器５３の出力電圧Ｖ１
よりも高くなると第２コンパレータ５４ｆ１７１１力％
Ｅ圧が高レベルとなる。コンパレータ５４の出力電圧が
高レベルになるとこれがトリガとなって双安定マルチハ
イフレーク４２の８力電圧が低レベルとナリ、スイッチ
ング素子Ｓ２がオフとされる。同時に最小ピークホール
ド回路５１がリセットされる。
安定マルチバイブレーク５６の出力電圧が高レベルとな
り、スイッチング素子ｓ２がオンにされる。同時に単安
定マルチバイブレータ２３の出力電圧が高レベルとなり
、スイッチング素子ｓ３がオンになる。一方、単安定マ
ルチバイブレーク２３の出力電圧が高レベルになると第
２積分器５５の８カ電圧ｖ２が上昇を開始する。次いで
ピエゾ圧電素子ＰＺＴの出力電圧Ｖが低下し、第２積分
器５５の出力電圧Ｖ２が第１積分器５３の出力電圧Ｖ１
よりも高くなると第２コンパレータ５４ｆ１７１１力％
Ｅ圧が高レベルとなる。コンパレータ５４の出力電圧が
高レベルになるとこれがトリガとなって双安定マルチハ
イフレーク４２の８力電圧が低レベルとナリ、スイッチ
ング素子Ｓ２がオフとされる。同時に最小ピークホール
ド回路５１がリセットされる。
次いでピエゾ圧電素子ＰＺＴの放電作用が完了してピエ
ゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧が最も低下するとこの最も
低下したときのピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖが最
小ピークホールド回路５１によりホールドされ、最小ピ
ークボールド回路５１は最も低下したときのピエゾ圧電
素子ＰＺＴの端子電圧Ｖを出力する。最小ピークホール
ド回路５７の出力電圧が基準電源５７の基準電圧Ｖ０よ
りも高いときは第１コンパレータ５２の出力電圧は高レ
ベルとなり、最小ピークホールド回路５７の出力電圧が
基準電圧ｖ０よりも低いときは第１コンパレータ５２の
出力電圧は低レベルとなる。第１コンパレータ５２の出
力電圧は第１積分器５３により積分されて第２コンパレ
ータ５４の反転入力端子に印加される。ピエゾ圧電素子
ＰＺＴの最小端子電圧Ｖが基準電圧ｖ０よりも低いとき
は第１コンパレータ５２の出力電圧が低レベルとなるた
めに第１積分器５２の出力電圧が徐々に低下する。第１
積分器５２の出力電圧が低下するとスイッチング素子Ｓ
２のオン時間ｔ２が短かくなるためにピエゾ圧電素子Ｐ
ＺＴの最小端子電圧Ｖが上昇する。これに対してピエゾ
圧電素子ＰｚＴの最小端子電圧Ｖが基準電圧ｖｏよりも
高いときは第１コンパレータ５２の出力電圧が高レベル
となるために第１積分器５２の出力電圧が徐々に上昇す
る。第１積分器５２の出力電圧が上昇するとスイッチン
グ素子Ｓ２のオン時間ｔ２が長くなるためにピエゾ圧電
素子ＰＺＴの最小端子電圧Ｖが低下する。このようにし
てピエゾ圧電素子ＰＺＴの最小端子電圧Ｖが基準電圧Ｖ
。
ゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧が最も低下するとこの最も
低下したときのピエゾ圧電素子ＰＺＴの端子電圧Ｖが最
小ピークホールド回路５１によりホールドされ、最小ピ
ークボールド回路５１は最も低下したときのピエゾ圧電
素子ＰＺＴの端子電圧Ｖを出力する。最小ピークホール
ド回路５７の出力電圧が基準電源５７の基準電圧Ｖ０よ
りも高いときは第１コンパレータ５２の出力電圧は高レ
ベルとなり、最小ピークホールド回路５７の出力電圧が
基準電圧ｖ０よりも低いときは第１コンパレータ５２の
出力電圧は低レベルとなる。第１コンパレータ５２の出
力電圧は第１積分器５３により積分されて第２コンパレ
ータ５４の反転入力端子に印加される。ピエゾ圧電素子
ＰＺＴの最小端子電圧Ｖが基準電圧ｖ０よりも低いとき
は第１コンパレータ５２の出力電圧が低レベルとなるた
めに第１積分器５２の出力電圧が徐々に低下する。第１
積分器５２の出力電圧が低下するとスイッチング素子Ｓ
２のオン時間ｔ２が短かくなるためにピエゾ圧電素子Ｐ
ＺＴの最小端子電圧Ｖが上昇する。これに対してピエゾ
圧電素子ＰｚＴの最小端子電圧Ｖが基準電圧ｖｏよりも
高いときは第１コンパレータ５２の出力電圧が高レベル
となるために第１積分器５２の出力電圧が徐々に上昇す
る。第１積分器５２の出力電圧が上昇するとスイッチン
グ素子Ｓ２のオン時間ｔ２が長くなるためにピエゾ圧電
素子ＰＺＴの最小端子電圧Ｖが低下する。このようにし
てピエゾ圧電素子ＰＺＴの最小端子電圧Ｖが基準電圧Ｖ
。
に正確に一致せしめられる。従ってこの実施例では基準
電圧Ｖｏを−２００（Ｖ）から＋２００（Ｖ）の範囲で
変えることによりピエゾ圧電素子ＰＺＴの最小端子電圧
Ｖを基準電圧Ｖ。に対応した−２００（Ｖ）から＋２０
０（Ｖ）の範囲の目標電圧に正確に一致せしすることが
できる。
電圧Ｖｏを−２００（Ｖ）から＋２００（Ｖ）の範囲で
変えることによりピエゾ圧電素子ＰＺＴの最小端子電圧
Ｖを基準電圧Ｖ。に対応した−２００（Ｖ）から＋２０
０（Ｖ）の範囲の目標電圧に正確に一致せしすることが
できる。
なお、最小ピークホールド回路５１は第５図において破
線で示すように単安定マルチバイブレータ２３の出力電
圧の立下りをトリガとしてリセットすることもできる。
線で示すように単安定マルチバイブレータ２３の出力電
圧の立下りをトリガとしてリセットすることもできる。
この場合には最小ピークボールド回路５１の出力電圧は
第６図において破線で示すように変化する。
第６図において破線で示すように変化する。
放電完了後の圧電素子の端子電圧を負電圧或いは正電圧
の任意の電圧に制御することができる。
の任意の電圧に制御することができる。
第１図は圧電素子駆動回路図、第２図はタイムチャート
、第３図は別の実施例を示す圧電素子駆動回路図、第４
図はタイムチャート、第５図は更に別の実施例を示す圧
電素子駆動回路図、第６図はタイムチャート、第７図は
燃料噴射弁の側面断面図、第８図は放電経路のちがいに
よる放電作用の差異を説明するための圧電素子駆動回路
図、第９図は放電時の圧電素子の端子電圧変化を示す線
図である。 Ｅ・・・高電圧発生装置、 Ｃ・・・電源用コンデンサ
、Ｄｅ ・ Ｄｉ 、Ｄ２ 、Ｄ３−ダイオード、Ｓ
Ｌ、Ｓ２．Ｓ３・・・スイッチング素子、Ｌｌ・・・充
電用コイノベ Ｌ２・・・放電用コイル、ＰＺＴ・・・
圧電素子、 ２１．２２．２３・・・単安定マルチバイブレーク。
、第３図は別の実施例を示す圧電素子駆動回路図、第４
図はタイムチャート、第５図は更に別の実施例を示す圧
電素子駆動回路図、第６図はタイムチャート、第７図は
燃料噴射弁の側面断面図、第８図は放電経路のちがいに
よる放電作用の差異を説明するための圧電素子駆動回路
図、第９図は放電時の圧電素子の端子電圧変化を示す線
図である。 Ｅ・・・高電圧発生装置、 Ｃ・・・電源用コンデンサ
、Ｄｅ ・ Ｄｉ 、Ｄ２ 、Ｄ３−ダイオード、Ｓ
Ｌ、Ｓ２．Ｓ３・・・スイッチング素子、Ｌｌ・・・充
電用コイノベ Ｌ２・・・放電用コイル、ＰＺＴ・・・
圧電素子、 ２１．２２．２３・・・単安定マルチバイブレーク。
Claims (1)
- 圧電素子に充電された電荷を放電用コイルを介して接
地側に放電させる第１の放電経路と、圧電素子に充電さ
れた電荷を放電用コイルを介して電源用コンデンサの高
電位側に放電させる第２の放電経路とを具備した圧電素
子の駆動装置において、上記第１の放電経路と第２の放
電経路内に第１の放電経路を介して放電させた後に第２
の放電経路を介して放電させる放電経路切換手段を設け
た圧電素子の駆動装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2148518A JP2969805B2 (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | 圧電素子の駆動装置 |
| US07/711,173 US5208505A (en) | 1990-06-08 | 1991-06-05 | Device for driving a piezoelectric element |
| DE69108297T DE69108297T2 (de) | 1990-06-08 | 1991-06-06 | Einrichtung zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Elements. |
| EP91109273A EP0460660B1 (en) | 1990-06-08 | 1991-06-06 | A device for driving a piezoelectric element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2148518A JP2969805B2 (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | 圧電素子の駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0444281A true JPH0444281A (ja) | 1992-02-14 |
| JP2969805B2 JP2969805B2 (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=15454569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2148518A Expired - Fee Related JP2969805B2 (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | 圧電素子の駆動装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5208505A (ja) |
| EP (1) | EP0460660B1 (ja) |
| JP (1) | JP2969805B2 (ja) |
| DE (1) | DE69108297T2 (ja) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2687258A1 (fr) * | 1992-02-06 | 1993-08-13 | Asulab Sa | Dispositif comportant un transducteur piezo-electrique. |
| US5245242A (en) * | 1992-04-13 | 1993-09-14 | Rockwell International Corporation | Efficiency driver system for piezoelectrics |
| JPH0662585A (ja) * | 1992-08-04 | 1994-03-04 | Fujitsu Ltd | 圧電素子駆動回路 |
| DE4237509A1 (de) * | 1992-11-06 | 1994-05-19 | Danfoss As | Verfahren und Schaltungsanordnung zum Aufladen und Entladen einer Last mit einem kapazitiven Anteil |
| JP3085337B2 (ja) * | 1993-01-19 | 2000-09-04 | アイシン精機株式会社 | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
| US5361014A (en) * | 1993-11-10 | 1994-11-01 | Caterpillar Inc. | Apparatus for driving a piezoelectric actuator |
| US6111335A (en) * | 1993-12-28 | 2000-08-29 | Beniamin Acatrinei | Piezoelectric interface analyzer |
| AU1281697A (en) * | 1995-12-04 | 1997-07-14 | Robert Bosch Corporation | Resonant coupled transducer drive |
| DE19632871C2 (de) * | 1996-08-14 | 1998-07-02 | Siemens Ag | Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes |
| DE19632872C2 (de) * | 1996-08-14 | 1998-08-13 | Siemens Ag | Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern eines kapazitiven Stellgliedes |
| USRE38470E1 (en) * | 1996-12-18 | 2004-03-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for driving at least one capacitive actuator |
| DE19652809C1 (de) * | 1996-12-18 | 1998-06-10 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes |
| US5856728A (en) * | 1997-02-28 | 1999-01-05 | Motorola Inc. | Power transformer circuit with resonator |
| US5895998A (en) * | 1997-09-18 | 1999-04-20 | Raytheon Company | Piezoelectric drive circuit |
| DE19744236A1 (de) * | 1997-10-07 | 1999-04-08 | Fev Motorentech Gmbh & Co Kg | Verfahren zur verlustarmen periodischen Ansteuerung einer kapazitiven Last, insbesondere eines piezoelektrischen Aktuators |
| US6016052A (en) * | 1998-04-03 | 2000-01-18 | Cts Corporation | Pulse frequency modulation drive circuit for piezoelectric transformer |
| DE19825210C2 (de) * | 1998-04-23 | 2003-09-25 | Gsg Elektronik Gmbh | Schaltungsanordnung zur dynamischen Ansteuerung von keramischen Festkörperaktoren |
| US5969462A (en) * | 1998-06-18 | 1999-10-19 | Cts Corporation | Extensional mode piezoelectric crystal resonator with split electrodes and transformer driving circuit |
| DE19843621B4 (de) * | 1998-09-23 | 2006-03-30 | Siemens Ag | Entladeschaltung für ein kapazitives Stellglied |
| DE19845037C2 (de) * | 1998-09-30 | 2000-11-30 | Siemens Ag | Verfahren und Anordnung zum Ansteuern eines kapazitiven Aktors |
| JP3804312B2 (ja) * | 1998-12-17 | 2006-08-02 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータ駆動装置 |
| DE19903555C2 (de) * | 1999-01-29 | 2001-05-31 | Daimler Chrysler Ag | Vorrichtung zur Steuerung eines Piezoelement-Einspritzventils |
| JP2003514168A (ja) * | 1999-11-01 | 2003-04-15 | シーメンス ヴィディーオー オートモーティヴ コーポレイション | ローサイドのゲートによるドライバ電流の制御 |
| EP1138902B1 (en) * | 2000-04-01 | 2005-04-06 | Robert Bosch GmbH | Method and apparatus for timed measurement of the voltage across a device in the charging circuit of a piezoelectric element |
| EP1138903B1 (en) * | 2000-04-01 | 2004-05-26 | Robert Bosch GmbH | Time- and event-controlled activation system for charging and discharging piezoelectric elements |
| EP1139448B1 (en) * | 2000-04-01 | 2009-10-21 | Robert Bosch GmbH | Method and apparatus for regulating voltages and voltage gradients for driving piezoelectric elements |
| JP2002094364A (ja) * | 2000-09-19 | 2002-03-29 | Toshiba Tec Corp | 容量性素子の駆動方法及び駆動装置 |
| FR2829313B1 (fr) * | 2001-09-04 | 2007-03-09 | Renault | Dispositif de commande d'un actuateur piezo-electrique et son procede de mise en oeuvre |
| US6894460B2 (en) * | 2003-01-09 | 2005-05-17 | The Boeing Company | High efficiency passive piezo energy harvesting apparatus |
| US7355320B2 (en) * | 2004-11-10 | 2008-04-08 | Advanced Energy Industries, Inc. | Reactive load resonant drive circuit |
| US7510150B2 (en) * | 2005-09-28 | 2009-03-31 | The Boeing Company | Energy recovery apparatus and method |
| JP4434248B2 (ja) * | 2007-08-22 | 2010-03-17 | 株式会社デンソー | ピエゾアクチュエータ駆動装置 |
| IL187544A0 (en) * | 2007-11-21 | 2008-03-20 | Audiodent Israel Ltd | Circuitry of a low-power piezoelectric driver and method thereof |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3048632A1 (de) * | 1980-12-23 | 1982-07-22 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Schaltungsanordnung fuer piezoelektrisches stellglied und dergleichen |
| US4732129A (en) * | 1985-04-15 | 1988-03-22 | Nippon Soken, Inc. | Control apparatus for electroexpansive actuator enabling variation of stroke |
| US4688536A (en) * | 1985-06-28 | 1987-08-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Drive circuit for an electrostrictive actuator in a fuel injection valve |
| NL8503117A (nl) * | 1985-11-13 | 1987-06-01 | Philips Nv | Hogedrukontladingslamp. |
| JPH0821368B2 (ja) * | 1985-11-18 | 1996-03-04 | 松下電子工業株式会社 | メタルハライドランプ |
| JPS6372381A (ja) * | 1986-09-17 | 1988-04-02 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 容量性負荷の駆動方法 |
| GB2198604B (en) * | 1986-11-15 | 1991-02-13 | Brother Ind Ltd | Piezoelectric element drive circuit |
| US4966119A (en) * | 1988-01-12 | 1990-10-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection control device for use in an engine |
| JP2754610B2 (ja) * | 1988-11-09 | 1998-05-20 | 株式会社デンソー | 圧電アクチュエータ駆動装置 |
| DE68921047T2 (de) * | 1988-11-30 | 1995-06-14 | Toyota Motor Co Ltd | Apparat zum Antreiben eines piezoelektrischen Elements zum Öffnen oder zum Schliessen eines Ventilteils. |
| JP2536114B2 (ja) * | 1989-01-18 | 1996-09-18 | トヨタ自動車株式会社 | 圧電素子の駆動装置 |
-
1990
- 1990-06-08 JP JP2148518A patent/JP2969805B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-06-05 US US07/711,173 patent/US5208505A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-06-06 DE DE69108297T patent/DE69108297T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-06-06 EP EP91109273A patent/EP0460660B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0460660A3 (en) | 1992-04-01 |
| DE69108297D1 (de) | 1995-04-27 |
| US5208505A (en) | 1993-05-04 |
| JP2969805B2 (ja) | 1999-11-02 |
| EP0460660A2 (en) | 1991-12-11 |
| EP0460660B1 (en) | 1995-03-22 |
| DE69108297T2 (de) | 1995-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0444281A (ja) | 圧電素子の駆動装置 | |
| JP2707804B2 (ja) | 圧電素子の駆動装置 | |
| JP2536114B2 (ja) | 圧電素子の駆動装置 | |
| US5130598A (en) | Apparatus for driving a piezoelectric actuator | |
| US6133714A (en) | Method of driving at least one capacitive actuator | |
| US4767959A (en) | Method and apparatus for driving capacitive-type load | |
| US6137208A (en) | Device and method for driving a capacitive actuator | |
| US6081061A (en) | Method and device for charging and discharging a piezoelectric element | |
| KR20020030117A (ko) | 용량성 액추에이터 제어용 장치 | |
| JP4787407B2 (ja) | 少なくとも１つの容量性アクチュエータを制御するための方法及び装置 | |
| KR20020032525A (ko) | 용량성 액츄에이터를 충전시키기 위한 방법 및 장치 | |
| JPH09115727A (ja) | 電磁的な負荷を制御する装置および方法 | |
| JPH05344755A (ja) | 圧電素子駆動回路 | |
| JP2005039990A (ja) | ピエゾアクチュエータ駆動回路 | |
| JP4414079B2 (ja) | ピエゾアクチュエータ駆動回路 | |
| EP1526587B1 (en) | Method for driving laminated piezoelectric device | |
| JP3765286B2 (ja) | ピエゾアクチュエータ駆動回路 | |
| JPS6334387A (ja) | 電磁弁駆動回路 | |
| JP2513011B2 (ja) | 圧電素子の駆動装置 | |
| JPH0454253A (ja) | 圧電素子の駆動装置 | |
| JPH0523267Y2 (ja) | ||
| RU2210680C2 (ru) | Устройство управления электромагнитной форсункой | |
| JP2006166649A (ja) | ピエゾアクチュエータの駆動装置 | |
| JPH0814270B2 (ja) | 内燃機関の燃料噴射装置 | |
| JPS6253183A (ja) | 圧電アクチユエ−タ制御装置および圧電アクチユエ−タ制御装置をそなえたデイ−ゼル機関用燃料噴射制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070827 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080827 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080827 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090827 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |