JPH053231B2 - - Google Patents

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JPH053231B2
JPH053231B2 JP60193208A JP19320885A JPH053231B2 JP H053231 B2 JPH053231 B2 JP H053231B2 JP 60193208 A JP60193208 A JP 60193208A JP 19320885 A JP19320885 A JP 19320885A JP H053231 B2 JPH053231 B2 JP H053231B2
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JP
Japan
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electrostrictive actuator
capacitor
voltage
electrostrictive
actuator
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JP60193208A
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Japanese (ja)
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JPS6258882A (en
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Hisashi Kawai
Michasu Moritsugu
Toshihiko Ito
Yasuyuki Sakakibara
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Soken Inc
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Nippon Soken Inc
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Publication of JPH053231B2 publication Critical patent/JPH053231B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/06Drive circuits; Control arrangements or methods
    • H02N2/065Large signal circuits, e.g. final stages
    • H02N2/067Large signal circuits, e.g. final stages generating drive pulses
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Landscapes

  • 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)

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。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to an electrostrictive actuator device.

〔従来の技術、および発明が解決しようとする問題点〕[Prior art and problems to be solved by the invention]

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。
It is already known that pilot injection is effective in reducing the idle noise of diesel engines (hereinafter referred to as diesel engines).

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。
Various attempts have been made to realize this pilot injection. In this attempt, the present inventors incorporated an electrostrictive element (for example, PZT) as an actuator in the injection path of a fuel injection pump.
Immediately after the start of fuel injection, this electrostrictive element is contracted to temporarily lower the pressure in the injection path to perform pilot injection.

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。
The above-mentioned actuator (hereinafter referred to as an electrostrictive actuator) uses a ceramic material called PZT as an electrostrictive element, and stacks about 50 thin disc-shaped pieces (φ15 mm x t0.5 mm) of this material in a circular shape. It is columnar. When a voltage of about 500V is applied to the disk-shaped electrostrictive element in the thickness direction,
It stretches by about 0.5μm, so if you stack 50 of these and apply 500V in the thickness direction of each element, the overall
An elongation of about 25 μm can be obtained. If this voltage is removed or a slight negative voltage is applied, the material will shrink to the same extent and return to its original length. Furthermore, when an axial compressive load is applied to this electrostrictive actuator, each of the electrostrictive elements generates a voltage proportional to the compressive load as shown in FIG. A voltage of 500V is generated with a load of 500Kg. The properties of these electrostrictive actuators are known.

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。
Conventionally, a high voltage power supply is connected to the electrostrictive actuator, and immediately after the start of fuel injection, the high voltage applied to the electrostrictive actuator is released or a negative voltage is applied to cause the electrostrictive actuator to contract. A pilot injection was performed. However, with this type of control method for electrostrictive actuators, it is necessary to install a DC high voltage generator externally, which poses the problem of complicating the power supply circuit and increasing costs, especially under in-vehicle conditions. Ta.

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。
Next, when the present inventors short-circuited or shot the electrostrictive actuator that was generating voltage by applying a load, the electrostrictive actuator as a whole contracted in the axial direction as shown in FIG. 4.
In other words, when the electrostrictive actuator was shot with a load of 500 kg applied in the axial direction, a contraction of 25 μm occurred.

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。
Therefore, the present inventors devised a drive circuit shown in FIG. 9 that simply shoots an electrostrictive actuator attached to the pump chamber of a fuel injection pump.
A thyristor 151 is connected to this circuit in parallel to the electrostrictive actuator 200 via a current limiting resistor 152 in series.

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。
A diode 153 has its cathode side connected to the high voltage side and its anode side connected to the ground side, that is, in the opposite direction, to protect the electrostrictive actuator 200 from being applied with a reverse voltage. Thyristor 1
When a trigger signal enters the gate terminal 154 of 51,
The thyristor 151 becomes conductive and causes the electrostrictive actuator 200 to shoot and contract.

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。
This state will be explained using the waveform diagram in FIG. 1st
1 shows the pressure in the pump chamber, and when the electrostrictive actuator 200 is in an open state, a voltage proportional to the pressure in the pump chamber is generated in the electrostrictive actuator 200 (FIG. 10, 3). When this generated voltage reaches a predetermined voltage (500V) greater than the valve opening pressure of the fuel injection nozzle, this is detected, a trigger signal is generated, and the thyristor 151 is made conductive. The electrostrictive actuator 200 then shoots, producing a contraction corresponding to the voltage generated at that time (500V).

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。
As described above, this causes the pressure in the pump chamber to decrease and injection to be interrupted, so that pilot injection can be performed as shown in FIG. 10 and 4.

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。
However, this electrostrictive actuator 20
In the method of simply shooting 0, the polarization of the electrostrictive actuator 200 deteriorates due to the load, and the voltage in the open state described above cannot be generated sufficiently, and as a result, the amount of expansion and contraction that realizes the form of pilot injection cannot be obtained. It disappears. Therefore, instead of shooting the electrostrictive actuator 200, an attempt was made to prevent polarization deterioration by having a capacitor absorb the voltage generated in the electrostrictive actuator 200, and then returning the charge stored in the capacitor to the electrostrictive actuator 200. The electrostrictive actuator device shown in FIG. 11 is composed of an electrostrictive actuator and its controller.

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。
In this device, a coil 202 and a first thyristor 201 (anode side), which is a switching element, are connected in series to the high voltage side of an electrostrictive actuator 200, and the cathode side of the thyristor 201 is connected to a capacitor 300. A coil 204 and a second thyristor 203 in the opposite direction to the thyristor 201 are connected in series in parallel thereto. Further, a reverse voltage prevention diode 166 is connected in parallel to the electrostrictive actuator 200, and the first
The gates of the thyristor 201 and the second thyristor 203 are connected to pulse transformers 205 and 20, respectively.
It is connected to the control circuit C via 6.

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。
In the device, the electric charge generated in the electrostrictive actuator 200 during the pressure feeding process of the fuel injection pump is
Control circuit C connects the first
By turning on the thyristor 201, the capacitor 300 is turned on, and the electrostrictive actuator 200
is contracted in the same manner as in the shot state, and a pilot injection is performed. Next, when the pump's pumping process is finished and before the next pumping process is started, the control circuit C turns on the second thyristor 203 via the pulse transformer 206.
The charge stored in the capacitor 300 is returned to the electrostrictive actuator 200 through the coil 204, thereby preventing polarization.

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。
However, such an electrostrictive actuator device requires two thyristors, which are expensive switching elements, and two expensive pulse transformers, which is very disadvantageous in terms of cost.

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。
The present invention is an electrostrictive actuator that can reduce the number of expensive switch elements used in an electrostrictive actuator device that functions as described above, and that can prevent polarization deterioration of the electrostrictive actuator while having a relatively inexpensive configuration. The purpose is to realize an actuator device.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

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。
In the present invention, as a basic form, there is provided an electrostrictive actuator device comprising an electrostrictive actuator that receives repeated loads and a controller that applies voltage to the electrostrictive actuator. A capacitor that can store the electric charge generated by the capacitor, a transformer that can electrically isolate the electrostrictive actuator and the capacitor, one of the terminals of which is grounded and conducts at a predetermined time to transform the capacitor into the capacitor. a switch element capable of charging the electric charge generated by the electrostrictive actuator through a device, and
An electrostrictive actuator device is provided that includes a current limiting element that can return the charge stored in the capacitor to the electrostrictive actuator.

〔作用〕[Effect]

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。
In the electrostrictive actuator device as the basic form of the present invention, an inexpensive current limiting element is used instead of an expensive switch element in the circuit that returns charge from the capacitor to the electrostrictive actuator. Since one of the terminals of the switch element is grounded, there is no need to isolate the drive signal using a pulse transformer or the like, thereby simplifying the drive circuit and reducing costs. I can do it.

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。
Furthermore, the electric charge generated in the electrostrictive actuator is temporarily stored in a capacitor by the action of the transformer and resonance circuit, and is returned to the electrostrictive actuator again when the electrostrictive actuator is not in operation, which prevents polarization deterioration of the electrostrictive actuator. It can also be prevented.

〔実施例〕〔Example〕

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。
An electrostrictive actuator device as an example of the basic form of the present invention is shown in FIG.

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。
FIG. 2 shows a structure in which the electrostrictive actuator device shown in FIG. 1 is mounted on a distribution type fuel injection pump. A feature of this configuration is that the injection rate control device 7 is provided directly connected to the pump chamber 602 of the distributed fuel injection pump P.

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。
First, the fuel injection pump P will be explained. A plunger 606, which is slidably supported within a cylinder bore 605 of a casing 604, rotates and reciprocates in synchronization with one-half of the engine speed. That is, the rotation of the engine is transmitted to a drive shaft (not shown) via gears or a timing belt,
The plunger 606 is rotationally driven coaxially by this drive shaft, and reciprocates as the face cam 607 engages with the roller 608. The face cam 607 is always urged to the left in the figure by a spring (not shown) and engages with the roller 608, and the reciprocating motion of the plunger 606 rotates around the axis and changes the shape of the cam surface of the face cam 607. This is done by following. The plunger 606 has one distribution port 609 and the same number of suction ports 610a, 610b as the number of engine cylinders formed on its outer periphery, and a pump chamber 602 is formed between the tip surface of the plunger 606 and the cylinder bore 605. .

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。
The casing 604 is formed with a low pressure chamber 611, an intake passage 612 that communicates the low pressure chamber 611 with the cylinder bore 605, and a distribution passage 614 that allows each external injection valve 813 to communicate with the cylinder bore 605. The same number of distribution passages 614 as the number of engine cylinders are provided, and a delivery valve 615 is provided in each of the distribution passages 614 . Delivery valve 615 can be opened against spring 616, and has a function as a check valve and a suction valve.

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。
However, the plunger 606 moves to the left and enters the pump chamber 6.
When 02 is inflated, either suction port 610
a or 610b is connected to the suction passage 612 and the fuel in the low pressure chamber 611 is sucked into the pump chamber 602. Conversely, when the plunger 606 moves to the right and the pump chamber 602 is pressurized, the distribution port 60
9 is connected to one of the distribution passages 614, and the fuel in the pump chamber 602 is delivered to the outside. Fuel delivery begins when the plunger 606 begins to move to the right, and ends when the plunger 606 moves further to the right and the spill port 617 opens into the low pressure chamber 611 from the right end surface of the spill ring 618.

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。
Here, the spill port 617 refers to the plunger 6
06 is an opening for communicating between the pump chamber 602 and the low pressure chamber 611, and the spill ring 61
8 is a short cylindrical shape, through which the plunger 606 slides. The fixed position of the spill ring 618 can be changed by a lever 619, and the discharge amount of the pump chamber 602 can be changed depending on the position of the spill ring 618. The lever 619 is indirectly linked to the accelerator lever. The above is a description of the known parts.

次に噴射率制御装置について説明する。 Next, the injection rate control device will be explained.

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。
The injection rate control device 7 is in the casing 720,
It is constructed by housing an electrostrictive actuator 200, a piston 722, a disc spring 723, and a distance piece 624 from the right in FIG. The casing 720 has a cylindrical shape with a bottom, that is, a bag shape, and is attached and fixed to the injection pump P by a male screw 729 at its open end.

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。
The electrostrictive actuator 200 of this embodiment is formed by laminating about 50 thin disk-shaped (φ15 mm×t0.5 mm) electrostrictive elements to form a columnar shape, as in the conventional example. Therefore, this electrostrictive element is a ceramic material called PZT, whose main component is lead zirconate titanate, and when a voltage of about 500 V is applied in the thickness direction, it expands by about 0.5 μm. If 50 of these are stacked and 500V is applied in the thickness direction of each element, a total elongation of 25 μm can be obtained. If you release this voltage or apply a slight negative voltage, it will become 25μm.
undergoes contraction and returns to its original length.

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。
Furthermore, when an axial compression load is applied to this electrostrictive actuator 200, a voltage as shown in Fig. 3 is generated in each electrostrictive element, that is, 500 kg.
A voltage of 500V is generated with a load of . Further, when the electrostrictive actuator 200 is shot with a load of 500 kg applied to the piston 722, a contraction of 25 μm occurs as shown in FIG. 4, which is the same as in the conventional example.

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。
Operations such as application of voltage to the electrostrictive actuator 200 at a predetermined time, shooting, opening, etc. are controlled by a controller CONT, which is an external control means, via a lead wire 725.

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。
The expansion and contraction action of the electrostrictive actuator 200 is transmitted to the piston 722, expanding the volume of the variable volume chamber 726 formed by the piston 722, the distance piece 624, and the casing 720 as a chamber wall.
to shrink. The disc spring 723 is located in the variable volume chamber 726 and biases the electrostrictive actuator 200 in the direction of contraction.

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。
The distance piece 624 is disc-shaped,
It has a through hole 627 in its center. The diameter of the distance piece 624 is one size larger than the diameter of the piston 722, and when the external thread 729 of the casing 720 is tightened, the casing 720
and the casing 604 to form a seal. The variable volume chamber 726 has a through hole 6
It communicates with the pump chamber 602 via 27.

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。
An O-ring 728 is disposed around the outer periphery of the piston 722 so that the pressure in the variable volume chamber 726 does not leak to the electrostrictive actuator 200 side via the piston 722.

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。
To explain the operation in the above configuration, when no external voltage is applied to the electrostrictive actuator 200 and no shot is made, that is, when the electrostrictive actuator 200 is in an electrically open state, the pressure in the pump chamber 602 is This is the upper curve a in the diagram. The convex portion shown in FIG. 5 is the discharge stroke, that is, when the plunger 606 is moving to the right and the spill port 617 is covered by the spill ring 618. Among these, the portion higher than the valve opening pressure of the injection valve 813 is the portion that contributes to injection. That is, during this period, the injection valve 813 is open;
Its opening lift is proportional to its pressure. Therefore, the injection amount is also roughly proportional to the pressure.

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。
Further, an electric charge proportional to the pressure in the pump chamber 602 is generated in the electrostrictive actuator 200, and a voltage as shown in FIG. 3 is generated. In addition, in order to convert the pressure in the pump chamber to the compression load shown in FIG.
In the case of Fig. 2, the pressure receiving area of the piston 722 is about 4 cm 2 and the opening pressure of the injection valve 813 is set to 100 kg/cm 2 , so the injection starts. At times, the voltage generated by the electrostrictive actuator 200 is 400V.

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。
In addition, the controller CONT detects that the voltage generated in the electrostrictive actuator 200 has further increased.
When the voltage reaches 500V, that is, at a predetermined time immediately after the injection valve 813 starts injection, the electrostrictive actuator 200 is shot and the generated voltage is
Control the voltage to drop to 0V.

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。
At this time, the electrostrictive actuator 200 contracts by 25 μm as shown in FIG. 4, so the variable volume chamber 726 expands by 4 cm 2 ×25 μm=10 mm 3 .
Therefore, the pressure in the pump chamber 602 decreases and the pressure in the injection valve 8 decreases.
The injection pressure from 13 decreases. Alternatively, the pressure in the pump chamber 602 becomes the lower curve b in FIG.
In the case described below, the injection from the injection valve 813 is temporarily interrupted to realize a pilot injection mode.

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。
Here, the larger the amount of contraction of the electrostrictive actuator 200, the more pronounced the drop in pump chamber pressure becomes, so the pilot injection becomes clearer, and the interval between the pilot injection and the main injection can be widened, which reduces noise. The effect on vibration reduction becomes significant. In the device shown in FIG. 1, electric charge is stored in a capacitor (described later) from an electrostrictive actuator 200,
The aim is to increase the amount of contraction of the electrostrictive actuator by reusing that charge, thereby increasing the effectiveness of pilot injection.

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。
In addition, when an electrostrictive element is subjected to repeated loads, its polarization gradually deteriorates, the amount of expansion and contraction decreases, and there is a possibility that it will not be possible to realize the form of pilot injection.
In the device shown in FIG. 2, charge from the electrostrictive actuator 200 is stored in a capacitor, and a portion of the charge is returned to the electrostrictive actuator 200, thereby making it possible to prevent polarization deterioration.

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。
Next, driving of the electrostrictive actuator in the apparatus shown in FIG. 1 will be explained.

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。
Part A of FIG. 1 shows the circuits of the main parts of the electrostrictive actuator and its controller in the electrostrictive actuator device of the present invention. The primary coil 163 of the insulating transformer 162 and the thyristor 16 are connected to the high voltage side of the electrostrictive actuator 200.
1 (on the anode side) are connected in series, and a reverse voltage prevention diode 166 is connected in parallel with the electrostrictive actuator 200. On the other hand, the secondary coil 164 of the isolation transformer 162, the resonance coil 165, the diode 167, and the capacitor 300 constitute a series resonant circuit, and the high voltage side of the capacitor 300 is connected to the electrostrictive actuator via a high resistance resistor 168. 200 is connected to the high voltage side.

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。
When the voltage generated by the electrostrictive actuator 200 reaches a predetermined voltage higher than the valve opening pressure, the thyristor 16
A trigger signal is sent to the gate terminal 171 of No. 1 (FIG. 6, 2). As a result, the thyristor 161 becomes conductive, and the electric charge of the electrostrictive actuator 200 is discharged through the primary coil 163 of the transformer 162. If the turns ratio of the transformer 162 at this time is 1:1, the voltage drop of the electrostrictive actuator 200 (for example, 500 V) is applied to both ends of the secondary coil 164.
is induced. This voltage is applied to the resonant coil 165,
Power is stored in the capacitor 300 through the diode 167. In other words, the electric charge generated in the electrostrictive actuator 200 is transferred to the capacitor 300.
As a result, the electrostrictive actuator 2
00 is deflated. Here, the diode 167 allows the electric charge stored in the capacitor 300 to be transferred to the transformer 16.
It serves to prevent release through 2.

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。
At this time, as described above, the pressure in the pump chamber 602 decreases due to this contraction, resulting in a pilot injection state (FIG. 6, 4). Next, the electric charge stored in the capacitor 300 is gradually returned to the electrostrictive actuator 200 via the resistor 168 during the period between the end of the pumping stroke of the pump chamber and the start of the next pumping stroke. . Then, when the voltage of the capacitor 300 and the voltage of the electrostrictive actuator become equal, an equilibrium state is reached. That is, a charge corresponding to about 250V is returned to the electrostrictive actuator 200. When the next pumping stroke begins, the voltage generated in the electrostrictive actuator 200 becomes the sum of the 250V offset voltage and the voltage generated by the compressive load shown in FIG. 3. Therefore, compared to the conventional circuit that simply shoots, the voltage has increased from 500V to 750V (see Figure 6, 3), so the amount of contraction can be increased by 1.5 times, and as mentioned above, the amount of contraction can be increased by 1.5 times. Not only can the effect be enhanced, but also polarization deterioration can be prevented.

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。
The controller CONT in the apparatus shown in FIG. 1 will be described below. A first comparator 101 has a terminal voltage of the electrostrictive actuator 200 divided by resistors 102 and 103 and is connected to a non-inverting input. A reference voltage (VR1) 104 is connected to the inverting input, and when the terminal voltage of the electrostrictive actuator 200 becomes 750V or more, the output of the first comparator 101 becomes "1" level. The output of the first comparator 101 is connected to a rising trigger input of a retriggerable first one-shot multi 105.

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。
The output pulse width of the first one-shot multiplier 105 is determined by a capacitor 106 and a resistor 107. In the apparatus shown in FIG. 1, this pulse width is set to be slightly longer (approximately 15 msec) than the pump pressure stroke period during idle rotation.

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。
The reason for this is that when the load is high, the pumping period becomes longer and the pumping pressure increases, so even after the first shot for pilot injection, the voltage generated by the electrostrictive actuator exceeds the reference voltage (VR1) mentioned above. This is to prevent the user from doing the shooting operation multiple times.

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。
That is, during the signal generation period of the first one-shot multi 105, unnecessary signals are masked. The Q output of the first one-shot multi 105 is connected to the rising trigger input of the second one-shot multi 108. The output pulse width of the second one-shot multi 108 is the capacitor 10.
9, determined by resistor 110. Since this pulse width is a trigger signal for the thyristor 161, it may be short, and is set to about 30 μs. The output of the second one-shot multi 108 is at the "0" level during this 30 μs.

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。
The voltage generated by the electrostrictive actuator 200 divided by the resistors 102 and 103 is also connected to the non-inverting input of the second comparator 140. A reference voltage (VR2) 141 is connected to the inverting input, and the terminal voltage of the electrostrictive actuator 200 is
When the voltage exceeds 600V, the output of the second comparator 140 becomes "1" level.

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。
The output of the second comparator 140 is connected to a rising trigger input of a retriggerable third one-shot multi 142. The output pulse width of the third one-shot multi 142 is determined by a capacitor 143 and a resistor 144. This pulse width is the pump pumping cycle when the engine speed is 1200 rpm,
In other words, for a 4-cylinder engine, it is set to 25 msec.

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。
The output of the third one-shot multi 142 is connected to the D input of the D flip-flop 145.
It is connected to the D input of the D flip-flop 145, and the output of the second comparator 140 is connected to the clock input C of the D flip-flop 145. The output of the D flip-flop 145 is connected to one input of a two-input OR circuit 152.

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。
500 is a potentiometer that moves in conjunction with an accelerator pedal (not shown) and outputs a voltage signal according to the load. This signal is the third comparator 1
50 non-inverting inputs. A reference voltage (VR3) 151 is connected to the inverting input.
For example, when the accelerator opening is 10% or more, the output of the third comparator 150 becomes "1" level.

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。
The output of the third comparator 150 is connected to the other input of a two-input OR circuit 152. 2
The output of the input OR circuit 152 is connected to the reset input R of the second one-shot multi 108, and when the output of the two-input OR circuit 152 is at the "1" level, the second one-shot multi is reset, so that the trigger is not activated. No signal is generated.

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)。
The operation of the controller CONT in the above configuration will be described below. Now, if we consider low rotation and low load, the cam lifts as the pump drive shaft rotates, and the pressure in the pump chamber 602 increases. Accordingly, the electrostrictive actuator 200 is pressurized and a voltage is generated. The initial value of this voltage is because charge was supplied from the capacitor 300 last time.
It will rise from 250V. The voltage generated by the electrostrictive actuator is divided by resistors 102 and 103 and compared with a reference voltage (VR1) by a first comparator 101. When the terminal voltage of the electrostrictive actuator exceeds 700V (Fig. 6, 3), the output of the first comparator 101 becomes "1" level,
Trigger the first one shot multi 105. The second one-shot multi 108 is triggered by the rise of the output of the first one-shot multi 105,
A trigger signal with a negative pulse width of approximately 30 μs is output from the output. This signal is resistor 11
Since the transistor 113 is turned on through the resistor 1,112, a current is supplied to the gate terminal 171 of the thyristor 161 through the resistor 114 for a period of 30 μs.
1 is conductive, and the electric charge of the electrostrictive actuator 200 flows out through the transformer 162 to a series resonant circuit consisting of a coil 165, a capacitor 300, and the like. At this time, if the transformer 162 is an ideal transformer and the turns ratio is 1:1, the charge equivalent to the voltage drop (approximately 500 V) of the electrostrictive actuator 200 will be stored in the capacitor 300, and at the same time, the electrostrictive actuator shrinks to about 25 μm. As a result, as described above, the pressure in the pump chamber 602 drops below the valve opening pressure (FIG. 6, 1), and fuel injection is interrupted (FIG. 6, 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。
At this time, since the cam lift is in the middle of the lift, fuel is further pumped to the pump chamber 60.
The pressure at No. 2 rises again and restarts injection. Before the cam lift reaches top dead center, the spill port 61 mentioned above
7 opens, pump chamber pressure spills and injection ends. At this time, the terminal voltage of the electrostrictive actuator 200 tries to decrease to a negative voltage as shown by the broken line in FIG. This negative voltage, that is, reverse voltage, is shunted out and protected by a diode 166.

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。
When one pressure feeding stroke of the pump chamber is completed, the terminal voltage of the electrostrictive actuator 200 becomes 0V, while the voltage of the capacitor 300 becomes 500V. this
The electric charge equivalent to 500V is slowly returned to the electrostrictive actuator 200 via the resistor 168, and eventually, the electric charge equivalent to about 250V, which is half of the electric charge, is stored in the electrostrictive actuator 200. Here, the value of the resistor 168 is determined by the value of the electrostrictive actuator 200 during the pump pressure stroke as described above.
The value must be large enough that the electric charge generated in the resistor 168 does not easily flow into the capacitor 300 through the resistor 168.

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。
Next, a method of not controlling the electrostrictive actuator 200 according to engine operating conditions will be described. Even if pilot injection is performed at high loads or high speeds, it will have little effect on noise and vibration, and if pilot injection is performed, the injection rate will decrease, and the engine output will actually decrease, so the electrostrictive actuator 200 No control is provided. For example, when the load is high, the output voltage of the potentiometer 500 becomes high, and when the load is higher than the set load, the output of the third comparator 150 becomes "1" level. This signal is passed through a two-input OR circuit 152 to the second one-shot multi 108
Reset. That is, when the load is high, no trigger signal is generated from the second one-shot multi 108, so the electrostrictive actuator 200 is not controlled and remains open. The same applies to the engine rotation speed, and the output of the second comparator 140 becomes "1" level every time the pump pumps the pump, but if this cycle becomes shorter than the output pulse width of the third one-shot multi 142 of 25 ms,
The Q output of the D flip-flop 145 becomes "1" level, and the second one-shot multi 108 is reset through the two-input OR circuit 152. Therefore, no trigger signal is generated, and the electrostrictive actuator 200 is no longer controlled.

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。
In the apparatus shown in FIG. 1, the electrostrictive actuator 200 can be controlled without requiring an external high-voltage power supply, and moreover, compared to a method in which the electric charge generated in the electrostrictive actuator 200 is simply shot, The electric charge is stored in the capacitor 300 by the action of the resonant circuit, and is reused during expansion to increase the amount of contraction. Therefore, the effect of pilot injection can be increased, noise and vibration can be reduced, and repeated loads can be reduced. It is also possible to prevent polarization deterioration of the electrostrictive actuator 200 due to

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。
In carrying out the present invention, embodiments other than those described above may be considered. For example, a second embodiment is shown in FIG. This embodiment is characterized in that a diode 169 is added between the capacitor 300 and the resistor 168 of the previous embodiment. By adding this diode 169, the electrostrictive actuator 20 is connected through the resistor 168 during the pump pressure stroke.
Since it is possible to prevent charges that may flow into the capacitor 300 from zero, it is possible to widen the selection range of the resistance value of the resistor 168.

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。
Furthermore, as shown in FIG. 8 as a third embodiment, a configuration in which a transistor 170 is used instead of the thyristor 161 is also conceivable. or,
It can also be realized by using a relay or the like (not shown) instead of the thyristor 161.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

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。
According to the present invention, the number of expensive switch elements used can be reduced, and since one of the terminals of the switch element used is grounded, its drive signal can be isolated by a pulse transformer or the like. Therefore, it is possible to simplify the drive circuit and reduce costs.

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。
Further, according to the present invention, the electric charge generated in the electrostrictive actuator is temporarily stored in the capacitor by the action of the transformer and the resonant circuit, and is returned to the electrostrictive actuator again when the electrostrictive actuator is not in operation. The amount of contraction of the actuator can be increased, and polarization deterioration of the electrostrictive actuator 200 can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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。
Fig. 1 is a circuit diagram showing an electrostrictive actuator device as an embodiment of the basic form of the present invention, and Fig. 2 shows a configuration when the actuator device shown in Fig. 1 is installed in a distribution type fuel injection pump. Figures 3 and 4 are characteristic diagrams showing the relationship between the generated voltage and the amount of contraction during shot with respect to the compressive load in the electrostrictive actuator, and Figure 5 is a waveform diagram illustrating the operation of the electrostrictive actuator. Fig. 6 is a waveform diagram explaining the operation of section A of the electrostrictive actuator device shown in Fig. 1, Fig. 7 is a circuit diagram showing the second embodiment, and Fig. 8 shows the third embodiment. Circuit diagram, No. 9
The figure shows a drive circuit for an electrostrictive actuator in the prior art, FIG. 10 is a waveform diagram explaining the operation of the circuit in FIG. 9, and FIG. 11 shows a control means for an electrostrictive actuator device in another prior art. It is a circuit diagram showing the main parts. 101... Comparator, 105... One shot multi, 108... One shot multi, 140...
Comparator, 142...One shot multi, 1
45...D flip-flop, 150...comparator, 161...thyristor, 162...insulation transformer, 165...coil, 166, 167, 169...
Diode, 168... Current limiting element, 170... Transistor, 200... Electrostrictive actuator, 3
00...capacitor, 500...potentiometer,
602...Pump chamber, 604...Casing, 605
...Cylinder bore, 606...Plunger, 607...
Face cam, 608...roller, 609...distribution port, 610a, 610b...suction port, 611
...Low pressure chamber, 612...Suction passage, 614...Distribution passage, 615...Delivery valve, 616...Spring, 617
... Spill port, 618... Spill ring, 619
... lever, 624 ... distance piece, 7 ... injection rate control device, 720 ... casing, 722 ... piston, 723 ... disc spring, 725 ... lead wire, 7
26...Variable volume chamber, 728...O ring, 729...
Male thread, 813...Injection valve, 814...Distribution passage, P
...Fuel injection pump.

Claims (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。
[Scope of Claims] 1. An electrostrictive actuator device comprising an electrostrictive actuator that receives repeated loads and a controller that applies voltage to the electrostrictive actuator, wherein the controller controls the generation of the electrostrictive actuator. a transformer that can electrically isolate the electrostrictive actuator and the capacitor; one of the terminals is grounded and conducts at a predetermined time to connect the transformer to the capacitor; a switch element capable of charging the electric charge generated by the electrostrictive actuator through the electrostrictive actuator; and a first current limiting element capable of returning the electric charge stored in the capacitor to the electrostrictive actuator. An electrostrictive actuator device featuring: 2. The device according to claim 1, wherein a first rectifying element is interposed between the transformer and the capacitor to prevent charge from flowing into the capacitor. 3 between the transformer and the capacitor.
3. The device according to claim 1 or 2, wherein a current limiting element is provided. 4. The device according to claim 3, wherein the second current limiting element is a coil having an inductance. 5. The device according to claim 1, wherein the switch element is a thyristor. 6. The device according to claim 1, wherein a second rectifying element is inserted into a conductive path including the first current limiting element between the capacitor and the electrostrictive actuator. 7. The device according to claim 1, wherein the switch element is a transistor. 8. The device according to claim 1, wherein the repetitive load is a load caused by hydraulic pressure of a jerk-type hydraulic pump.
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