JPH0663473B2 - 燃料噴射弁用電歪式アクチユエ−タの駆動回路 - Google Patents
燃料噴射弁用電歪式アクチユエ−タの駆動回路Info
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- JPH0663473B2 JPH0663473B2 JP60156034A JP15603485A JPH0663473B2 JP H0663473 B2 JPH0663473 B2 JP H0663473B2 JP 60156034 A JP60156034 A JP 60156034A JP 15603485 A JP15603485 A JP 15603485A JP H0663473 B2 JPH0663473 B2 JP H0663473B2
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- drive circuit
- electrostrictive
- actuator
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-
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/06—Drive circuits; Control arrangements or methods
- H02N2/065—Large signal circuits, e.g. final stages
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料噴射弁の開閉に用いられる電歪式アクチ
ュエータを駆動する駆動回路に関し、特に複数の燃料噴
射弁の各々に設けられる電歪式アクチュエータを駆動す
る駆動回路に関する。
ュエータを駆動する駆動回路に関し、特に複数の燃料噴
射弁の各々に設けられる電歪式アクチュエータを駆動す
る駆動回路に関する。
電歪式アクチュエータを用いて燃料噴射弁の開閉を行う
方式の燃料噴射弁は既に知られている（例えば、特開昭
60−1369号公報）。この場合、電歪式アクチュエータ
は、ペレット状の電歪素子を所定の枚数だけ積層して円
柱状となしたものであり、電歪素子はチタン酸ジルコン
酸鉛（PZT）を主成分とするセラミックからなる。既に
知られるように、電歪素子はその厚み方向に、直流電圧
を印加すると伸長もしくは収縮する性質があり、この性
質を利用してノズルニードルのリフト量を制御してこれ
により燃料噴射弁先端の噴口を開放もしくは閉塞して燃
料噴射を制御するものである。
方式の燃料噴射弁は既に知られている（例えば、特開昭
60−1369号公報）。この場合、電歪式アクチュエータ
は、ペレット状の電歪素子を所定の枚数だけ積層して円
柱状となしたものであり、電歪素子はチタン酸ジルコン
酸鉛（PZT）を主成分とするセラミックからなる。既に
知られるように、電歪素子はその厚み方向に、直流電圧
を印加すると伸長もしくは収縮する性質があり、この性
質を利用してノズルニードルのリフト量を制御してこれ
により燃料噴射弁先端の噴口を開放もしくは閉塞して燃
料噴射を制御するものである。
電歪式アクチュエータは各気筒ごとに設けられる燃料噴
射弁内に各々設けられ、この電歪式アクチュエータを駆
動するための駆動回路として充電用のコイルとスイッチ
ング素子（例えばサイリスタ）および放電用のコイルと
サイリスタ各気筒ごとに有している。
射弁内に各々設けられ、この電歪式アクチュエータを駆
動するための駆動回路として充電用のコイルとスイッチ
ング素子（例えばサイリスタ）および放電用のコイルと
サイリスタ各気筒ごとに有している。
第４図は従来の電歪式アクチュエータ駆動回路の一例で
あって、この回路は１気筒分を示し、例えば４気筒であ
ればこの回路が並列に４つ設けられる。
あって、この回路は１気筒分を示し、例えば４気筒であ
ればこの回路が並列に４つ設けられる。
この回路の動作は基本的に次のようになる。即ち、電歪
式アクチュエータとしてのPZTに電圧を印加して充電し
厚み方向に伸長させる場合には、サイリスタＳ０のゲー
トＧ１にトリガ信号を別途の制御回路から入力してサイ
リスタＳ０をターンオンする。これににより電源Vsによ
り充電されているコンデンサＣ１の両端電圧はコイルＬ
１により昇圧されサイリスタＳ０を介してPZTを充電す
る。一方、PZTを放電して厚み方向に収縮させる場合に
はサイリスタＳ２のゲートＧ２にトリガ信号を入力して
サイリスタＳ２をターンオンする。これによりPZTに充
電されていた電荷はコイルＬ２、サイリスタＳ２を経て
コンデンサＣ２に流れる。この放電によって見掛け上PZ
Tに負電圧が印加されたことになりPZTは収縮する。この
ようにサイリスタＳ０及びＳ２のゲートＧ１及びＧ２を
制御することによってサイリスタをターンオンもしくは
ターンオフし、これにより電歪式アクチュエータPZTを
充電もしくは放電して所定の伸縮を得ている。
式アクチュエータとしてのPZTに電圧を印加して充電し
厚み方向に伸長させる場合には、サイリスタＳ０のゲー
トＧ１にトリガ信号を別途の制御回路から入力してサイ
リスタＳ０をターンオンする。これににより電源Vsによ
り充電されているコンデンサＣ１の両端電圧はコイルＬ
１により昇圧されサイリスタＳ０を介してPZTを充電す
る。一方、PZTを放電して厚み方向に収縮させる場合に
はサイリスタＳ２のゲートＧ２にトリガ信号を入力して
サイリスタＳ２をターンオンする。これによりPZTに充
電されていた電荷はコイルＬ２、サイリスタＳ２を経て
コンデンサＣ２に流れる。この放電によって見掛け上PZ
Tに負電圧が印加されたことになりPZTは収縮する。この
ようにサイリスタＳ０及びＳ２のゲートＧ１及びＧ２を
制御することによってサイリスタをターンオンもしくは
ターンオフし、これにより電歪式アクチュエータPZTを
充電もしくは放電して所定の伸縮を得ている。
上記の駆動回路の構成にあっては、各気筒ごとに上述し
た駆動回路を設けて電歪式アクチュエータの伸縮を制御
している。しかしながら、各駆動回路においてコイルの
イダクタンス、サイリスタ特性等が、部品ごとにあるい
は経時変化によってバラツキを生ずるため、同一のトリ
ガ信号を各サイリスタに与えても同一の動作特性とはな
らず電歪式アクチュエータの伸縮と駆動タイミングにず
れを生じ、結果的に燃料噴射量の分配に不均等を生じて
エンジンの振動、排気ガスの悪化等を来していた。
た駆動回路を設けて電歪式アクチュエータの伸縮を制御
している。しかしながら、各駆動回路においてコイルの
イダクタンス、サイリスタ特性等が、部品ごとにあるい
は経時変化によってバラツキを生ずるため、同一のトリ
ガ信号を各サイリスタに与えても同一の動作特性とはな
らず電歪式アクチュエータの伸縮と駆動タイミングにず
れを生じ、結果的に燃料噴射量の分配に不均等を生じて
エンジンの振動、排気ガスの悪化等を来していた。
本発明は上述の問題点を解消した燃料噴射弁用の電歪式
アクチュエータの駆動回路であって、例えば多気筒エン
ジンの各々と燃料噴射弁の電歪式アクチュエータを駆動
する場合、従来各気筒ごとに設けられていたコイルおよ
びスイッチング素子を各電歪式アクチュエータに共通の
スイッチング素子およびコイルにすることにより駆動回
路特性の均一化を図り燃料噴射量特性のバラツキを低減
しようとするものでありその手段は、駆動回路により複
数の電歪式アクチュエータを伸縮させて各々に対応する
複数の燃料噴射弁を制御する燃料噴射弁用電歪式アクチ
ュエータの駆動回路において、該電歪式アクチュエータ
の充電時には、並列に複数個配置された電歪式アクチュ
エータに対して直列に共通の充電用スイッチング素子及
び充電用コイルが接続されて充電回路が形成され、該電
歪式アクチュエータの放電時には、電歪式アクチュエー
タのそれぞれに対して直列に放電用スイッチング素子
が、複数の電歪式アクチュエータに対して直列に共通の
放電用コイルが接続されて放電回路が形成されることを
特徴とする。
アクチュエータの駆動回路であって、例えば多気筒エン
ジンの各々と燃料噴射弁の電歪式アクチュエータを駆動
する場合、従来各気筒ごとに設けられていたコイルおよ
びスイッチング素子を各電歪式アクチュエータに共通の
スイッチング素子およびコイルにすることにより駆動回
路特性の均一化を図り燃料噴射量特性のバラツキを低減
しようとするものでありその手段は、駆動回路により複
数の電歪式アクチュエータを伸縮させて各々に対応する
複数の燃料噴射弁を制御する燃料噴射弁用電歪式アクチ
ュエータの駆動回路において、該電歪式アクチュエータ
の充電時には、並列に複数個配置された電歪式アクチュ
エータに対して直列に共通の充電用スイッチング素子及
び充電用コイルが接続されて充電回路が形成され、該電
歪式アクチュエータの放電時には、電歪式アクチュエー
タのそれぞれに対して直列に放電用スイッチング素子
が、複数の電歪式アクチュエータに対して直列に共通の
放電用コイルが接続されて放電回路が形成されることを
特徴とする。
第１図は本発明に係る電歪式アクチュエータの一実施例
駆動回路図である。第１図において、1,2,3および４は
各気筒ごとの燃料噴射弁に設けられた電歪素子からなる
電歪式アクチュエータ、Ｓ０は充電用スイッチング素子
であるサイリスタ、Ｓ１〜Ｓ４は放電用スイッチング素
子であるサイリスタ、Go,G１〜Ｇ４は各々のサイリスタ
のゲート、Ｌ１は充電用コイル,L２は放電用コイル、Ｄ
１〜Ｄ４は逆流防止用素子、例えばダイオード、Ｃはコ
ンデンサ、VDCは直流電源である。本実施例では、電歪
式アクチュエータは電圧印加された場合に伸長して燃料
噴射弁を閉じて燃料供給を停止し、放電した場合に収縮
して噴射弁を開く方式の制御に適用される駆動回路であ
る。
駆動回路図である。第１図において、1,2,3および４は
各気筒ごとの燃料噴射弁に設けられた電歪素子からなる
電歪式アクチュエータ、Ｓ０は充電用スイッチング素子
であるサイリスタ、Ｓ１〜Ｓ４は放電用スイッチング素
子であるサイリスタ、Go,G１〜Ｇ４は各々のサイリスタ
のゲート、Ｌ１は充電用コイル,L２は放電用コイル、Ｄ
１〜Ｄ４は逆流防止用素子、例えばダイオード、Ｃはコ
ンデンサ、VDCは直流電源である。本実施例では、電歪
式アクチュエータは電圧印加された場合に伸長して燃料
噴射弁を閉じて燃料供給を停止し、放電した場合に収縮
して噴射弁を開く方式の制御に適用される駆動回路であ
る。
サイリスタＳ０のゲートＧ０に後述する電子制御ユニッ
トからトリガ信号を入力するとサイリスタＳ０はターン
オンする。直流電源VDCにより充電されているコンデン
サＣの両端電圧はターンオンしているサイリスタＳ０を
経てコイルＬ１により昇圧され、逆流防止用ダイオード
Ｄ１〜Ｄ４を介してアクチュエータ１〜４に同時に印加
され、アクチュエータ１〜４は充電されて伸長する。こ
れによってノズルニードルは下降し各気筒の燃料噴射は
すべて停止状態にある。次に、燃料を供給すべき気筒が
例えばアクチュエータ１の気筒であるときには、サイリ
スタＳ１のゲートＧ１に電子制御ユニットからトリガ信
号を送出してサイリスタＳ１をターンオンする。これに
よってアクチュエータ１に蓄積されていた電荷はサイリ
スタＳ１およびコイルＬ２を経て放電され、アクチュエ
ータ１は収縮し噴射弁は開放し燃料供給する。同様に、
アクチュエータ２〜４を収縮させるときには各々のゲー
トＧ２〜Ｇ４にトリガ信号を順次入力してタイミングを
とりつつ放電させるとサイリスタＳ１〜Ｓ４は自動的に
ターンオフする。再充電するときはサイリスタＳ０のゲ
ートＧ０にトリガ信号を入力してサイリスタＳ０をター
ンオンしすべてのアクチュエータに同時に充電する。こ
のような回路構成によって各々のアクチュエータを制御
する場合に放電時は必ずコイルＬ２を通して行われるた
め放電時のコイルによる応答性のバラツキは全くなく、
又、充電時には必ずコイルＬ１を通して行われるため応
答性のバラツキを生ずることはない。結果的に燃料噴射
特性のバラツキを低減することができると同時に部品点
数が減少するために故障発生率と製造コストを低減する
ことができる。
トからトリガ信号を入力するとサイリスタＳ０はターン
オンする。直流電源VDCにより充電されているコンデン
サＣの両端電圧はターンオンしているサイリスタＳ０を
経てコイルＬ１により昇圧され、逆流防止用ダイオード
Ｄ１〜Ｄ４を介してアクチュエータ１〜４に同時に印加
され、アクチュエータ１〜４は充電されて伸長する。こ
れによってノズルニードルは下降し各気筒の燃料噴射は
すべて停止状態にある。次に、燃料を供給すべき気筒が
例えばアクチュエータ１の気筒であるときには、サイリ
スタＳ１のゲートＧ１に電子制御ユニットからトリガ信
号を送出してサイリスタＳ１をターンオンする。これに
よってアクチュエータ１に蓄積されていた電荷はサイリ
スタＳ１およびコイルＬ２を経て放電され、アクチュエ
ータ１は収縮し噴射弁は開放し燃料供給する。同様に、
アクチュエータ２〜４を収縮させるときには各々のゲー
トＧ２〜Ｇ４にトリガ信号を順次入力してタイミングを
とりつつ放電させるとサイリスタＳ１〜Ｓ４は自動的に
ターンオフする。再充電するときはサイリスタＳ０のゲ
ートＧ０にトリガ信号を入力してサイリスタＳ０をター
ンオンしすべてのアクチュエータに同時に充電する。こ
のような回路構成によって各々のアクチュエータを制御
する場合に放電時は必ずコイルＬ２を通して行われるた
め放電時のコイルによる応答性のバラツキは全くなく、
又、充電時には必ずコイルＬ１を通して行われるため応
答性のバラツキを生ずることはない。結果的に燃料噴射
特性のバラツキを低減することができると同時に部品点
数が減少するために故障発生率と製造コストを低減する
ことができる。
第２図は、上述した動作の一例をタイミングチャートで
示したものである。図において、ハイレベルの状態はア
クチュエータ１〜４が電圧印加されて充電されている状
態であり、ローレベルの状態は放電されている状態であ
る。トリガ信号の上段はサイリスタＳ０のゲートＧ０に
供給されるもので、下段のトリガ信号は所定のアクチュ
エータを放電させるときに対応するサイリスタのゲート
に供給されるものである。即ち、時刻ｔ１のトリガによ
ってすべてのアクチュエータを充電し、時刻ｔ２におけ
るトリガをサイリスタＳ１のゲートＧ１に供給するとア
クチュエータ１は放電し燃料噴射する。次に時刻ｔ３の
トリガによってアクチュエータ１は再び充電される。さ
らに時刻ｔ４におけるトリガをサイリスタＳ３のゲート
Ｇ３に供給するとアクチュエータ３は放電して燃料噴射
し、時刻ｔ５のトリガによってアクチュエータ３は再び
充電される。以下同様にしてアクチュエータ４及び２が
放電および再充電される。
示したものである。図において、ハイレベルの状態はア
クチュエータ１〜４が電圧印加されて充電されている状
態であり、ローレベルの状態は放電されている状態であ
る。トリガ信号の上段はサイリスタＳ０のゲートＧ０に
供給されるもので、下段のトリガ信号は所定のアクチュ
エータを放電させるときに対応するサイリスタのゲート
に供給されるものである。即ち、時刻ｔ１のトリガによ
ってすべてのアクチュエータを充電し、時刻ｔ２におけ
るトリガをサイリスタＳ１のゲートＧ１に供給するとア
クチュエータ１は放電し燃料噴射する。次に時刻ｔ３の
トリガによってアクチュエータ１は再び充電される。さ
らに時刻ｔ４におけるトリガをサイリスタＳ３のゲート
Ｇ３に供給するとアクチュエータ３は放電して燃料噴射
し、時刻ｔ５のトリガによってアクチュエータ３は再び
充電される。以下同様にしてアクチュエータ４及び２が
放電および再充電される。
第３図は第１図回路が使用されるディーゼルエンジンと
その周辺装置の概略構成図であ。第３図において、10は
電子制御ユニット（ECU）、11は本発明に係る駆動回
路、12はディーゼルエンジン本体、13〜16は燃料噴射
弁、13a〜16aは各燃料噴射弁ごとに設けられた電歪式ア
クチュエータ、17はリザーバタンク、18は燃料タンク、
19はDC／DCコンバータ、20はバッテリである。また、２
はアクセル開度センサ、4A,4Bはクランク角センサ、８
は水晶センサである。
その周辺装置の概略構成図であ。第３図において、10は
電子制御ユニット（ECU）、11は本発明に係る駆動回
路、12はディーゼルエンジン本体、13〜16は燃料噴射
弁、13a〜16aは各燃料噴射弁ごとに設けられた電歪式ア
クチュエータ、17はリザーバタンク、18は燃料タンク、
19はDC／DCコンバータ、20はバッテリである。また、２
はアクセル開度センサ、4A,4Bはクランク角センサ、８
は水晶センサである。
このような構成において、駆動回路11内の各サイリスタ
は、ECU10に入力されるアクセル開度センサ２、クラン
ク角センサ4A及び4B、水温センサ８等からの検出信号に
基づいて、ECU10内で所定の演算が行われた後に出力さ
れる制御信号によってターンオン若しくはターンオフす
る。
は、ECU10に入力されるアクセル開度センサ２、クラン
ク角センサ4A及び4B、水温センサ８等からの検出信号に
基づいて、ECU10内で所定の演算が行われた後に出力さ
れる制御信号によってターンオン若しくはターンオフす
る。
本発明によれば、電歪式アクチュエータの駆動回路の充
電側コイルとスイッチング素子および放電側のコイルを
各気筒共通に使用するようにしたので駆動特性のバラツ
キを低減することができ、これにより部品コストの低減
とさらに燃料噴射量の均一化を図ることができる。
電側コイルとスイッチング素子および放電側のコイルを
各気筒共通に使用するようにしたので駆動特性のバラツ
キを低減することができ、これにより部品コストの低減
とさらに燃料噴射量の均一化を図ることができる。
第１図は、本発明に係る電歪式アクチュエータの駆動回
路図、 第２図は、第１図回路によるアクチュエータの充放電タ
イミングチャート、 第３図は、第１図回路が使用されるエンジンとその周辺
装置の概略構成図、および 第４図は、従来の電歪式アクチュエータの駆動回路図で
ある。 （符号の説明） １〜４……電歪式アクチュエータ、 Ｌ１,L２……コイル、 Ｓ０〜Ｓ４……サイリスタ、 Ｄ１〜Ｄ４……ダイオード、 ２……アクセル角度センサ、 4A,4B……クランク角センサ、 ８……水温センサ、 10……電子制御ユニット、 11……駆動回路、 12……エンジン、 13〜16……燃料噴射弁、 13a〜16a……電歪式アクチュエータ、 17……リザーバタンク、 18……燃料タンク。
路図、 第２図は、第１図回路によるアクチュエータの充放電タ
イミングチャート、 第３図は、第１図回路が使用されるエンジンとその周辺
装置の概略構成図、および 第４図は、従来の電歪式アクチュエータの駆動回路図で
ある。 （符号の説明） １〜４……電歪式アクチュエータ、 Ｌ１,L２……コイル、 Ｓ０〜Ｓ４……サイリスタ、 Ｄ１〜Ｄ４……ダイオード、 ２……アクセル角度センサ、 4A,4B……クランク角センサ、 ８……水温センサ、 10……電子制御ユニット、 11……駆動回路、 12……エンジン、 13〜16……燃料噴射弁、 13a〜16a……電歪式アクチュエータ、 17……リザーバタンク、 18……燃料タンク。
Claims (1)
- 【請求項１】駆動回路により複数の電歪式アクチュエー
タを伸縮させて各々に対応する複数の燃料噴射弁の噴射
制御を行う燃料噴射弁用電歪式アクチュエータの駆動回
路において、 前記複数の電歪式アクチュエータの各々と逆流防止用素
子との直列接続体をすべて並列に接続すると共に、この
並列接続体に、共通使用される１個の充電用スイッチン
グ素子と充電用コイルとを直列接続して充電用回路を形
成し、かつ、 前記複数の電歪式アクチュエータの各々に、個別の放電
用スイッチング素子と共通使用される１個の放電用コイ
ルとの直列接続体を並列接続して、それぞれ個別の放電
用回路を形成する ことを特徴とする燃料噴射弁用電歪式アクチュエータの
駆動回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60156034A JPH0663473B2 (ja) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | 燃料噴射弁用電歪式アクチユエ−タの駆動回路 |
| US06/875,668 US4688536A (en) | 1985-06-28 | 1986-06-18 | Drive circuit for an electrostrictive actuator in a fuel injection valve |
| DE19863621541 DE3621541A1 (de) | 1985-06-28 | 1986-06-27 | Treiberschaltung fuer ein elektrostriktives betaetigungsglied in einem treibstoffeinspritzventil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60156034A JPH0663473B2 (ja) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | 燃料噴射弁用電歪式アクチユエ−タの駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6217338A JPS6217338A (ja) | 1987-01-26 |
| JPH0663473B2 true JPH0663473B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=15618869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60156034A Expired - Fee Related JPH0663473B2 (ja) | 1985-06-28 | 1985-07-17 | 燃料噴射弁用電歪式アクチユエ−タの駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0663473B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0614077Y2 (ja) * | 1987-08-11 | 1994-04-13 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料噴射弁用電歪式アクチュエ−タの駆動回路 |
| JP2926813B2 (ja) * | 1989-12-25 | 1999-07-28 | トヨタ自動車株式会社 | 電歪アクチュエータの制御装置 |
| JP3214961B2 (ja) * | 1993-08-31 | 2001-10-02 | 株式会社デンソー | 圧電素子駆動装置 |
| EP1519024A1 (en) * | 2003-09-23 | 2005-03-30 | Delphi Technologies, Inc. | A drive circuit for an injector arrangement |
| CN119062471A (zh) * | 2024-09-11 | 2024-12-03 | 潍柴动力股份有限公司 | 喷油器驱动控制方法、装置、设备、系统、介质及产品 |
-
1985
- 1985-07-17 JP JP60156034A patent/JPH0663473B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPS6217338A (ja) | 1987-01-26 |
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