JPS6258884A - 電歪式アクチュエータ装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

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

〔従来の技術、および発明が解決しようとする問題点〕

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

このパイロット噴射を実現するために種々の試みが従来
なされている。本発明者らはこの試みとして、燃料噴射
ポンプの噴射径路に電歪素子（例えばＰＺＴ）をアクチ
ュエータとして組み込み、燃料噴射開始直後に電歪素子
を収縮させ、噴射経路の圧力を一時的に低下させてパイ
ロット噴射を行なわせるものを行なってきた。

前述のアクチュエータ（以後電歪式アクチュエータと言
う）は、例えばＰＺＴと呼ばれるセラミック材を電歪素
子として使用し、これの薄い円盤状（φ１５Ｘ　ｔ　Ｏ
，５）ｍｍのものを約５０積層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５００■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５００■印加
すると全体として２５μｍ程度の伸長が得られる。この
電圧を解除するか又は若干の負電圧を印加すれば同程度
の縮小を起こして元の長さに戻る。また、この電歪式ア
クチュエータに軸方向圧縮の荷重をかけた時には前記電
歪素子の各個は第３図に示すように圧縮荷重に比例した
電圧を発生し、前述の構成の電歪式アクチュエータでは
５００ｋｇの荷重で５００■の電圧が発生する。これら
の電歪式アクチュエータの性質は公知である。

そして従来は前記電歪式アクチュエータに高電圧電源を
接続し、燃料噴射開始直後に電歪アクチュエータに印加
されていた高電圧を解除、あるいは負電圧を印加するこ
とによってこれを収縮させ、パイロット噴射を行なわせ
ていた。ところが、このような電歪式アクチュエータの
制御方式では、外部に設置する高電圧発生装置のコスト
が高いという問題があった。

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

そこで本発明者らは燃料噴射ポンプのポンプ室に取り付
けた電歪式アクチュエータを、単にショートするだけの
第７図に示す駆動回路を考えた。

この回路には電歪式アクチュエータ２００に並列に、電
流制限用抵抗１５２を直列に介してサイリスタ１５１が
接続されている。

１５３はダイオードで、カソード側が高圧側に、アノー
ド側が接地側にすなわち逆方向に接続されており、電歪
式アクチュエータ２００に逆電圧がかからないように保
護している。サイリスタ１５１のゲート端子１５４にト
リガ信号が入るとサイリスタ１５１は導通し電歪式アク
チュエータ２００をショートし収縮させる。

この状態を第８図の波形図で説明する。第８図（２）は
ポンプ室の圧力を示しており、電歪式アクチュエータ２
００がオープン状態の時には電歪アクチュエータにポン
プ室の圧力に比例した電圧が発生する（第８図（４））
。この発生電圧がノズルの開弁圧より大きい所定の電圧
（５００Ｖ　）　に達した時にこれを検出してトリガ信
号が発生しサイリスタ１５１を導通させる。そうすると
電歪アクチュエータ２００はその時の発生電圧（５００
Ｖ　）に相当した収縮を生じる。

このためポンプ室の圧力が低下し噴射が中断されるため
第８図（５）の如くパイロット噴射を行なうことができ
ることは前述した通りである。

しかし、この電歪アクチュエータ２００を単にショート
するだけの方式では、電歪式アクチュエータ２００が荷
重のために分極劣化し前述のオーブン状態での電圧が充
分発生しなくなり、その結果パイロット噴射の形態を実
現する伸縮量が得られなくなる。そこで、電歪式アクチ
ュエータ２００をショートするかわりに電歪式アクチュ
エータ２００に発生する電圧をコンデンサに吸いとり、
その後コンデンサに蓄電した電荷を電歪式アクチュエー
タ２００に戻すことで分極劣化を防止しようとするもの
が第９図の電歪式アクチュエータとその制御手段からな
る電歪アクチュエータ装置である。

この装置では電歪式アクチュエータ２００の高圧側にコ
イル１６３、スイッチング素子である第１サイリスタ１
６１が直列接続され、コンデンサ３００に接続されてい
る。これと並列にコイル１６５および前記サイリスク１
６１と逆極性の第２サイリスク１６８が接続されている
。また、前記電歪式アクチュエータ２００には並列に逆
電圧防止用ダイオード１６６が接続され、サイリスク１
６１および第２サイリスク１６８のゲートは、それぞれ
パルストランスＰＴＩ、ＰＴ２を介して制御回路Ｃに接
続されている。

前記装置では、燃料噴射ポンプの圧送工程にて電歪式ア
クチュエータ２００に発生した電荷は、制御回路Ｃがパ
ルストランスＰＴＩを介してサイリスク１６１をオンす
ることによりコンデンサ３００に移り、電歪式アクチュ
エータ２００はシ＝１−１−状態と同様になって収縮を
行なってパイロ・７１・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１．制御回路ＣがパルストランスＰＴ２を介して第
２サイリスク１６８をオンさせることにより、コンデン
サ３００に蓄えられていた電荷がコイル１６５を通じて
電歪式アクチュエータ２００に戻され、分極劣化が防止
される。

しかしながら、このような電歪アクチュエータ装置は、
高価なスイッチング素子であるサイリスク、高価なパル
ストランスをそれぞれ２個ずつ用いた構成となっており
、価格の面から見て非常に不利である。

本発明は前述のように機能する電歪アクチュエータ装置
における高価な素子の使用個数を低減し、比較的安価な
構成でありなから電歪式アクチュエータの分極劣化を防
止できる電歪式アクチュエータ装置およびこの装置を用
いたディーゼル機関用燃料噴射装置を実現することを目
的としたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成する本発明の基本形態にかかる電歪式ア
クチュエータ装置は、くり返し荷重を受ける場所に設置
され、圧縮荷重に応じて電圧を発生し、印加電圧に応じ
て伸縮する電歪式アクチュエータと、この電歪式アクチ
ュエータに電圧を印加する制御手段とからなる電歪式ア
クチュエータ装置であって、該制御手段は、該電歪式ア
クチュエータの発生する電荷を蓄電可能なコンデンサと
、第１の時期に導通し該コンデンサへ該電歪式アクチュ
エータの発生する電荷を充電可能な第１のスイッチ素子
と、該第１の時期とは異なる第２の時期に導通し該コン
デンサに蓄電された電荷を電歪式アクチュエータへ戻せ
る第２のスイッチ素子と、そして該第１と第２のスイッ
チ素子を該第１と第２の時期に導通させる制御回路とを
備え、該第１と第２のスイッチ素子の一端がともに接地
されていることを特徴としている。

また、本発明の他の形態にかかる前記電歪式アクチュエ
ータ装置を用いたディーゼル機関用燃料噴射装置は、燃
料噴射ポンプのシリンダボアと該シリンダボア内に摺動
自在に嵌合されたプランジャとによって形成されるポン
プ室内に燃料を導入するとともにポンプ室の容積を変化
させて燃料を加圧送出して噴射弁から噴出させるディー
ゼル機関用燃料噴射装置における、該ポンプ室に、くり
返し荷重を受けて電圧を発生し、印加電圧に応じて伸縮
する電歪式アクチュエータによって容積を変化できる可
変容積室を連通させると共に、該電歪式アクチュエータ
に電圧を印加する制御手段を接続し、該制御手段は、該
電歪式アクチュエータの発生する電荷を蓄電可能なコン
デンサと、第１の時期に導通し該コンデンサへ該電歪式
アクチュエータの発生する電荷を充電可能な第１のスイ
ッチ素子と、該第１の時期とは異なる第２の時期に導通
し、前記コンデンサに蓄電された電荷を電歪式アクチュ
エータへ戻せる第２のスイッチ素子と、そして前記ポン
プ室内の燃料圧が一定の圧力を超えた第１の時期に前記
第１のスイッチ素子を導通させ、更に、該コンデンサに
蓄電された電荷を電歪式アクチュエータに戻すために、
ポンプ圧送行程終了後の第２の時期に、前記第２のスイ
ッチを導通させる制御回路とを備えており、前記第１と
第２のスイッチ素子は一端がともに接地されていること
を特徴としている。

〔実施例〕

以下添付図面を用いて本発明の装置の実施例を説明する
。

本発明の基本形態の一実施例としての電歪式アクチュエ
ータ装置が第１図に示される。

第１図に示される電歪式アクチュエータ装置を分配型燃
料噴射ポンプに装着した構成が第２図に示される。この
構成上の特徴は、分配型燃料噴射ポンプＰのポンプ室６
０２と直結して噴射率制御装置７が設けられていること
である。

まず燃料噴射ポンプＰについて説明する。ケーシング６
０４のシリンダボア６０５内に摺動自在に支持されたプ
ランジャ６０６は、エンジン回転数の２分の１に同期し
て回転往復運動を行う。即ち、エンジンの回転はギヤ又
はタイミングベルトを介して駆動軸（図示せず）に伝達
され、プランジャ６０６はこの駆動軸により同軸的に回
転駆動されるとともに、フェイスカム６０７がローラ６
０８に係合することにより往復運動する。フェイスカム
６０７はバネ（図示せず）により常時図の左方に付勢さ
れてローラ６０８に係合しており、プランジャ６０６の
往復運動は、軸心周りに回転してフェイスカム６０７の
カム面の形状に従うことにより行われる。

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

６１０ｂとが形成され、プランジャ６０６の先端面とシ
リンダボア６０５との間にはポンプ室６０２が形成され
る。

ケーシング６０４には、低圧室６１１とこの低圧室６１
１をシリンダボア６０５に連通ずる吸入通路６１２と、
外部の各噴射弁８１３をシリンダボア６０５に導通可能
な分配通路６１４が形成される。分配通路６１４はエン
ジン気筒数と同数設けられるとともに、その途中にはそ
れぞれデリバリ弁６１５が設けられる。デリバリ弁６１
５はばね６１６に抗して開放可能であり、逆止弁として
の機能及び吸戻し弁とじての機能を有する。

然してプランジャ６０６が左行してポンプ室６０２が膨
張する時、いずれかの吸入ボート６１０が吸入通路６１
２に導通して低圧室６１１内の燃料がポンプ室６０２に
吸入され、これとは逆に、プランジャ６０６が右行して
ポンプ室６０２が加圧される時、分配ボート６０９がい
ずれかの分配通路６１４に導通してボン、プ室６０２内
の燃料が外部に送出される。燃料の送出はプランジャ６
０６が右行を始めた時に始まり、さらにプランジャ６０
６が右行してスピルボート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
。

ここでスピルボート６１７とはプランジャ６０６に設け
られて、ポンプ室６０２と低圧室６１１　とを導通する
為の開口であり、スピルリング６１８は、短いシリンダ
状であって、その内孔をプランジャ６０６が摺動するも
のである。スピルリング６１８はレバー６１９によって
その固定位置を変えることができ、スピルリング６１８
の位置によってポンプ室６０２の吐出量を変えることが
できる。レバー６１９は間接的にアクセルレバ−と連動
している。以上は公知部分の説明である。

次に噴射率制御装置について説明する。

噴射率制御装置７はケーシング７２０の中に、第２図の
右から電歪式アクチュエータ２００、ピストン７２２、
皿ばね７２３、ディスタンスピース６２４を収納して構
成されている。ケーシング７２０は底のある円筒の形、
即ち袋状であって、その開放端部の雄ねじ７２９によっ
て噴射ポンプＰに取り付は固定しである。

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

従って、この電歪素子はＰＺＴと呼ばれるセラミック材
であり、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分としており、そ
の厚み方向に５００■程度の電圧を印加すると０．５μ
ｍ程度伸びる。これを５０枚積層して各々の素子の厚み
方向に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又は若干の負電圧を印
加すれば２５μｍの縮小を起こして元の長さに戻る。

また、この電歪式アクチュエータ２００に軸方向圧縮の
荷重をかけた時１枚１枚の電歪素子には第３図のような
電圧が発生する、すなわち５００ｋｇの負荷で５００■
の電圧が発生する。更に、ピストン７２２に５００ｋｇ
の荷重が加わっている状態で電歪式アクチュエータ２０
０をショートさせると第４図より２５μｍの縮小を生じ
ることも従来例同様である。

電歪式アクチュエータ２００へ所定の時期における電圧
の印加、ショート、オーブン等の操作はリード線７２５
を介して外部の制御手段であるコントローラＣ０ＮＴに
よって制御される。

電歪式アクチュエータ２００の伸縮作用はピストン７２
２に伝えられ、ピストン７２２とディスタンスピース６
２４　とケーシング７２０を室壁として形成される可変
容積室７２６の容積を拡大・縮小する。皿ばね７２３は
可変容積室７２６の中にあって、電歪式アクチュエータ
２００を縮小する方向に付勢している。

ディスタンスピース６２４は円盤状であって、その中央
には貫通孔６２７を有している。ディスタンスピース６
２４の直径はピストン７２２の直径よりも−回り大きく
、ケーシング７２０の雄ねじ７２９を締め込んで行くと
、ケーシング７２０とケーシング６０４とにはさみ込ま
れるようになってシールを行う。可変容積室７２６は貫
通孔６２７を介してポンプ室６０２と導通している。

可変容積室７２６の圧力がピストン７２２を介して電歪
式アクチュエータ２００側に漏洩しないようにＯリング
７２８がピストン７２２の外周に配設されている。

以上の構成に於いて作用を説明すると、電歪式アクチュ
エータ２００に外部からの電圧を印加せず、又ショート
もさせなかった時、即ち電気的にオーブンした時、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が吐出行程であって、即ち、プ
ランジャ６０６が右行しつつかつ、スピルボート６１７
、スピルリング６１８によっておおわれている時である
。このうち、噴射弁８１３の開弁圧より高い部分が噴射
に寄与する部分である。即ち、この期間、噴射弁８１３
は開弁じており、その開弁リフトはその圧力と比例して
いる。よって噴射量もその圧力と概ね比例している。

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

なお、ポンプ室６０２の圧力を第３図の圧縮荷重に換算
するには、圧力にピストン７２２の受圧面積をかけてや
ればよく、第２図の場合、ピストン７２２の受圧面積は
４ｃｄ程度であり、噴射弁８１３の開弁圧は１００ｋｇ
／ｃｆｆｌに設定しであるので、噴射開始時に電歪式ア
クチュエータ２００によって発生する電圧は４００Ｖで
ある。

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

この時電歪式アクチュエータ２００は第４図に示すよう
に２５μｍの縮小を起こすので、可変容積室７２６は４
ｃ＋ｄＸ２５μｍ＝１０鶴３の膨張を生じる。よってポ
ンプ室６０２の圧力は低下して噴射弁８１３からの噴射
圧は低下する。もしくはポンプ室６０２の圧力は第５図
の下方の曲線（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、パイロット噴射の形態を実
現することができる。

ここで、電歪式アクチュエータ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ット噴射
が明確になり、また、パイロッ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ュエータ２００から
電荷をコンデンサ（後述）に蓄電し、その電荷を再使用
することで電歪式アクチュエータの収縮量を大きくし、
パイロット噴射の効果を高めることがねらいとされる。

また、電歪素子はくり返し荷重を受けると次第に分極劣
化し、伸縮量が低下し、パイロット噴射の形態を実現で
きなくなる可能性があるが、第１図装置においては、コ
ンデンサに蓄電した電荷を再び電歪式アクチュエータ２
００に戻してやるため分極劣化を防止することもできる
。

次に第１図装置における電歪式アクチュエータの駆動に
ついて説明する。

第１図のＡ部は本発明の電歪式アクチュエータ装置にお
ける電歪式アクチュエータとその制御手段の主要部分で
ある駆動回路を示している。電歪式アクチュエータ２０
０の高圧側にコンデンサ３００を介してコイル１６３、
第１のスイッチ素子であるサイリスク１６１が直列接続
されたものと、コイル１６５、ダイオード１６４、第２
のスイッチ素子であるトライアック１６２を直列接続し
たものとが並列に接続されている。ここで、サイリスタ
１６１のカソード、トライアック１６２のＴ１端子が接
地されているのが本発明の特徴である。

電歪式アクチュエータ２００の発生電圧が開弁圧以上の
所定の電圧になった時（第１の時期）、サイリスク１６
１のゲート端子１６１１に第１トリガ信号が送られる（
第６図（２））。これによりサイリスク１６１は導通す
る。この状態で電歪式アクチュエータ２００、コイル１
６３、コンデンサ３００から成る直列共振回路が形成さ
れ、電歪式アクチュエータ２００に発生した電荷はコン
デンサ３００に移るため、電歪式アクチュエータ２００
はショート状態と同様となり収縮を行う。

この時、この収縮によりポンプ室の圧力が低下しパイロ
ット噴射の状態を呈することは前述した通りである（第
６図（５））。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の所定の時期
（第２の時期）に、トライアック１６２をトリガする（
第６図（３））。すると、トライアック１６２は導通し
コンデンサ３００、コイル１６５、電歪式アクチュエー
タ２００から成る直列共振回路が形成され、コンデンサ
３００に蓄えられ′ていた電荷が、電歪式アクチュエー
タ２００へ移動するため、電歪式アクチュエータ２００
に約３００ｖの電圧が印加される。しかる後、次の圧送
行程が始まるが、この時、電歪式アクチュエータ２００
の電圧はすでに３００ｖになっているので、圧送に伴っ
て電圧が上昇し、先程のサイリスタ１６１をトリガすべ
きタイミング時点では、３００Ｖ　＋　５００ν＝　８
００Ｖの電圧に達することになる。この時点でサイリス
タ１６１を導通させるため、その時の発生電圧８００Ｖ
に対応した収縮量が得られる。この収縮量が、従来例の
単にショートするだけの回路に比べ、電圧が５００■か
ら８００■と増しているので、収縮量を１．６倍にする
ことができ、前述の如くパイロット噴射の効果を高める
ことができ、ｉ音、振動の低減効果を大きくすることが
できるという優れた点がある。

第１図装置におけるコントローラＣ０ＮＴの前記サイリ
スタ１６１およびトライアック１６２をトリガする制御
回路について以下に記述する。１０１は第１コンパレー
タで、電歪式アクチュエータ２００の端子電圧が抵抗１
０２．１０３により分圧されて非反転入力に接続されて
いる。反転入力には基準電圧（ＶＲＩ）１０４が接続さ
れており電歪式アクチュエータ２００の端子電圧が８０
０Ｖ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。

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１５ｍ５ｅｃ）に設定し
である。

この理由は、裔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・２ト噴射のための１回目
のショート以後においても電歪式アクチュエータの発生
電圧が前述の基準電圧（ＶＲＩ）を超えてしまい、複数
回のショー１〜動作を行なってしまうのを防止するため
である。

すなわち第１ワンシシソ１−マルチ１０５の信号発生期
間中は、不必要な信号はマスクされるようになっている
。第１ワンシヨツトマルチ１０５のＱ出力は第２ワンシ
ヨツトマルチ１０８の立上りトリガ人力に接続されてい
る。第２ワンショットマルチ１０日の出力パルス幅はコ
ンデンサ１０９、抵抗１１０により決定される。

このパルス幅はサイリスタ１６１のトリガ信号のパルス
幅であるので短くてよく、約３０μｓに設定してあり、
３０μｓの間「０」レベルとなる。

第２ワンシヨツトマルチ１０８の百出力は抵抗１１１．
１１２を介してトランジスタ１１３のベースに接続され
ており、第２ワンシヨツトマルチ１０８の百出力が「０
」レベルのときトランジスタ１１３はオンになる。トラ
ンジスタ１１３のコレクタには抵抗１１４が接続されて
おり、トランジスタ１１３がオンすると抵抗１１４に電
流が流れ、サイリスタ１６１のトリガ信号となる。

このトリガ信号はサイリスタ１６１のゲート端子１６１
１に接続され、サイリスタ１６１をトリガする。

ここでサイリスタ１６１のカソードが接地されているの
でゲート回路にパルストランス等でアイソレートする必
要はない。

第１ワンシヨツトマルチ１０５の出力は第３ワンシヨツ
トマルチ１２０の立上りトリガ入力にも接続されている
。第３ワンシヨツトマルチ１２０の出力パルス幅はコン
デンサ１２１、抵抗１２２で決定される。このパルス幅
はトライアック１６２をトリガするタイミングを決める
ためのもので、このタイミングをポンプ圧送行程終了か
ら次の圧送行程開始までの間とするために約２０ｍ５と
しである。

第３ワンシヨツトマルチ１２０の出力は第４ワンシヨツ
トマルチ１２３の立下りトリガ入力に接続されている。

第４ワンシヨツトマルチ１２３の出力パルス幅はコンデ
ンサ１２４、抵抗１２５により決定され、約３０μｓに
設定しである。第４ワンシヨツトマルチ１２３の出力は
抵抗１２６．１２７を介してトランジスタ１２８のベー
スに接続されており、第４ワンシヨツトマルチ１２３の
百出力が「０」レベルのときトランジスタ１２８はオン
になる。トランジスタ１２８のコレクタには抵抗１２９
が接続されでおり、トライアック１６２のゲート端子１
６２１に接続されている。トライアック１６２のＴ、端
子は接地されており、サイリスク１６１の場合と同様、
ゲート回路は非常に簡便なものとなっている。

抵抗１０２．１０３で分圧された電歪式アクチュエータ
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（ＶＲ
２）１４１が接続されており、電歪式アクチュエータ２
００の端子電圧が６００■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。

第２コンパレータ１４０の出力はリトリガラブルの第５
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５ワンショ、７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１２００ｒｐ１０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２
５ｍ５ｅｃに設定されている。

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

５００は図示しないアクセルペダルと連動して動くポテ
ンショメータで負荷に応じた電圧信号を出力する。この
信号は第３コンパレータ１５０の非反転入力に接続され
ている。反転入力には基準電圧（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。

第３コンパレータ１５０の出力は２人力オア回路１５２
のもう一方の入力に接続されている。２人力オア回路１
５２の出力は、第２ワンシヨツトマルチ１０８および、
第４ワンシヨツトマルチ１２３のリセット人力Ｒに接続
されており、２人力オア回路１５２の出力が「１」レベ
ルのときには第２および第４ワンシヨツトマルチはリセ
ットされるため、トリガ信号は発生されないようになっ
ている。

上記構成におけるコントローラＣ０ＮＴの作動が以下に
記述される。いま、低回転、低負荷時を考えると、ポン
プ駆動軸の回転に伴いカムがリフトし、ポンプ室６０２
の圧力が上昇する。それにつれて電歪式アクチュエータ
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３
００■から上昇することになる。電歪アクチュエータの
発生電圧は抵抗１０２、１０３により分圧されて第１コ
ンパレータ１０１により基準電圧（ＶＲＩ）と比較され
る。電歪式アクチュエータの端子電圧が８００Ｖを超え
るとく第６図（４））、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
立上りにて第２ワンシヨツトマルチ１０８がトリガされ
、抵抗１１１，１１２を介してトランジスタ１１３が導
通ずる。これにより抵抗１１４を介してサイリスク１６
１がトリガされて（第６図（２＋）！通し、電歪式アク
チュエータ２００の電荷をコンデンサ３００へ吸収する
。このため電歪式７クチユエータ２００の端子電圧はＯ
Ｖに低下しく第６図（４１）、電歪式アクチュエータ２
００は約４０μｍ収縮するため前述の如くポンプ室６０
２の圧力が低下しく第６図（１））、噴射が中断される
（第６図（５））。

サイリスタ１６１　はコイル１６３の共振により自動的
に転流し非ＩＩとなる。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６０２の圧力は再び上昇し噴射を再開する。カムリフ
トが上死点に達する前に前述のスピルポートが開き、ポ
ンプ室圧がスピルされて噴射を終了する。この時電歪式
アクチュエータ２００の端子電圧は第６図（４）の破線
のように負電圧まで下がろうとするが、負電圧の値が大
きいと電歪式アクチュエータ２００の分極がこわれるお
それがあるためダイオード１６６により逆電圧をショー
トし保護するようになっている。前記第１のワンショッ
トマルチ１０５の立上りにより第３ワンシヨツトマルチ
１２０もトリガされる。この出力の立下りで第４ワンシ
ヨツトマルチ１２３がトリガされる。すなわち、サイリ
スタ１６１がトリガされてから約２０　ｍ　ｓ　後に第
４ワンシヨツトマルチ１２３に信号が発生しトライアッ
ク１６２をトリガする（第６図（３））。

この時点では既にポンプは圧送行程を終了しており、次
の圧送行程のための準備段階にありポンプ室は低圧にな
っている。トライアック１６２の導通により、コンデン
サ３００に蓄えられていた電荷が電歪式アクチュエータ
２００に戻され電歪式アクチュエータの端子電圧は約３
００Ｖに上昇する。ここでダイオード１６４はコンデン
サ３００から電歪式アクチュエータ２００に電荷を戻す
際にコイル１６５に生じるサージ電圧によりトライアッ
ク１６２が逆方向に導通して、いったん電歪式アクチュ
エータ２００に戻された電荷がコンデンサ３００に移っ
てしまうのを防止するためのものである。

次にエンジンの運転条件に応じて前記電歪式アクチュエ
ータ２００の制御を行なわない方法について説明する。

高負荷あるいは高回転時にはパイロット噴射を行なって
も騒音、振動に対して効果が少なく、またパイロット噴
射を行なうと噴射率が低下するためかえってエンジン出
力が低下するため、電歪式アクチュエータ２００の制御
は行なわない。例えば負荷が高い時を考えるとポテンシ
ョメータ５００の出力電圧は高くなり、設定負荷以上に
おいては第３コンパレータ１５０の出力は「１」レベル
となる。この信号は２人カオア回路１５２を通り、第１
ワンシヨツトマルチ１０８及び第４ワンシヨツトマルチ
１２３をリセットする。すなわち、負荷が高い時にはサ
イリスタ１６１　、ｌ−ライアソク１６２へのトリガ信
号が発生しないため電歪式アクチュエータの制御は行な
われずオープンのままである。エンジン回転数について
も同様で、ポンプの圧送行程毎に第２コンパレータ１４
０の出力が「１」レベルとなるが、この周期が第５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フリップフロップ１４５のＱ出力がｒｌＪ
レヘルとなり、２人カオア回路を通して第２ワンシヨツ
トマルチ１０８と第４ワンショットマルチ１２３をリセ
ットする。このためサイリスク１６１、トライアック１
６２へのトリガ信号は発生せず電歪式アクチュエータ２
００の制御は行なわれなくなる。

第１図装置においては、外部に高電圧電源を必要とせず
に電歪式アクチュエータ２００の制御を行なうことがで
き、しかも、電歪式アクチュエータに発生した電荷を単
にショートする方法に比べ、該電荷が共振回路の動作に
よりコンデンサに蓄えられ、伸長時に再利用するごとに
より収縮量を倍増できるため、パイロット噴射の効果を
大きくでき、騒音、振動が低減されると共に、繰り返し
荷重による電歪式アクチュエータの分極劣化を防止する
こともできる。

本発明の実施にあたっては、前述以外の実施例も考えら
れ、例えば前述の実施例のコイル１６５を抵抗に置き換
えても良い。この場合はダイオード１６４は不要である
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の装置は、ともにその主要部
がくり返し荷重を受ける電歪アクチュエータ、該電歪ア
クチュエータの発生する電荷を蓄電できるコンデンサ、
第１の時期に導通し該コンデンサへ該電歪アクチュエー
タの発生する電荷を充電することができる第１のスイッ
チ素子、および、該第１の時期とは異なる第２の時期に
導通し該コンデンサに蓄電された電荷を電歪アクチュエ
ータへ戻すことができる第２のスイッチ素子を具備し、
該第１．第２のスイッチ素子の一端が接地されているの
で、それぞれのゲートトリガは、パルストランス等によ
ってアイソレートして与えてやる必要がなく、ゲート回
路を簡便なものとすることができ、安価な構成でありな
から電歪式アクチュエータの分極劣化を防止できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本形態の一実施例としての電歪式ア
クチュエータ装置を示す図、 第２図は第１図に示されるアクチュエータ装置を分配型
燃料噴射ポンプに装着した構成を示す図、第３図、第４
図は電歪式アクチュエータにおける圧縮荷重に対する発
生電圧およびショート時縮小量の関係を示す特性図、 第５図は電歪式アクチュエータの動作を説明する波形図
、 第６図は第１図に示した電歪式アクチュエータ装置のＡ
部の動作を説明する波形図、 第７図は先行技術における電歪式アクチュエータの駆動
回路を示す図、 第８図は第７図回路の動作を説明する波形図、第９図は
他の先行技術における電歪式アクチュエータ装置の制御
手段の主要部を示す回路図である。 １０１・・・コンパレータ、 １．０５・・・ワンショットマルチ、 １０８・・・ワンショットマルチ、 １２０・・・ワンショットマルチ、 １２３・・・ワンショットマルチ、 １４０・・・コンパレータ、 １４２・・・ワンショ・ントマルチ、 １４５・・・Ｄフリップフロップ、 １５０・・・コンパレータ、 ２００・・・電歪式アクチュエータ、 １６１・・・サイリスク、　　　１６２・・・トライア
ック、１６３、１６５・・・コイル、　　　１６４・・
・ダイオード、１６６・・・ダイオード　　　３００・
・・コンデンサ、５００・・・ポテンショメータ、 ６０２・・・ポンプ室、　　　　６０４・・・ケーシン
グ、６０５・・・シリンダボア、　　６０６・・・プラ
ンジャ、６０７・・・フェイスカム、　　６０８・・・
ローラ、６０９・・・分配ポート、 ６１０ａ、６１０ｂ−吸入ポート、 ６１】・・・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・・・ディスタンスピース、 ７・・・噴射側／ａ装置、　　７２０・・・ケーシング
、７２２・・・ピストン、　　　　７２３・・・皿ばね
、７２５・・・リード線、　　　　７２６・・・可変容
積室、７２８・・・Ｏリング、　　　　７２９・・・雄
ねじ、８１３・・・噴射弁、　　　　　８１４・・・分
配通路、Ｐ・・・燃料噴射ポンプ。 圧縮荷重 第３図 圧縮荷重 第５図 （６）昼ンデン茶３００の　。ヮーーーーーー「−一一
一一一一一−Ｔ−一−第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、くり返し荷重を受ける場所に設置され、圧縮荷重に
   応じて電圧を発生し、印加電圧に応じて伸縮する電歪式
   アクチュエータと、この電歪式アクチュエータに電圧を
   印加する制御手段とからなる電歪式アクチュエータ装置
   であって、該制御手段は、該電歪式アクチュエータの発
   生する電荷を蓄電可能なコンデンサと、第１の時期に導
   通し該コンデンサへ該電歪式アクチュエータの発生する
   電荷を充電可能な第１のスイッチ素子と、該第１の時期
   とは異なる第２の時期に導通し該コンデンサに蓄電され
   た電荷を電歪式アクチュエータへ戻せる第２のスイッチ
   素子と、そして該第１と第２のスイッチ素子を該第１と
   第２の時期に導通させる制御回路とを備え、該第１と第
   ２のスイッチ素子の一端がともに接地されていることを
   特徴とする電歪式アクチュエータ装置。 ２、該第１の時期は、該電歪アクチュエータの発生電圧
   がコンデンサの電圧よりも高電圧である時期であり、該
   第２の時期は該電歪アクチュエータの電圧がコンデンサ
   の電圧よりも低い時期である、特許請求の範囲第１項記
   載の装置。 ３、該第１および第２のスイッチ素子に電流制限素子が
   接続されている、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４、該第１のスイッチ素子がサイリスタであり、該第２
   のスイッチ素子がトライアックである特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 ５、該第２のスイッチ素子に整流素子を接続した特許請
   求の範囲第４項記載の装置。 ６、該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項記載の装置。 ７、該繰り返し荷重が、ジャーク式油圧ポンプの油圧で
   ある、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ８、燃料噴射ポンプのシリンダボアと該シリンダボア内
   に摺動自在に嵌合されたプランジャとによって形成され
   るポンプ室内に燃料を導入するとともにポンプ室の容積
   を変化させて燃料を加圧送出して噴射弁から噴出させる
   ディーゼル機関用燃料噴射装置における、該ポンプ室に
   、くり返し荷重を受けて電圧を発生し、印加電圧に応じ
   て伸縮する電歪式アクチュエータによって容積を変化で
   きる可変容積室を連通させると共に、該電歪式アクチュ
   エータに電圧を印加する制御手段を接続し、該制御手段
   は、該電歪式アクチュエータの発生する電荷を蓄電可能
   なコンデンサと、第１の時期に導通し該コンデンサへ該
   電歪式アクチュエータの発生する電荷を充電可能な第１
   のスイッチ素子と、該第１の時期とは異なる第２の時期
   に導通し、該コンデンサに蓄電された電荷を電歪式アク
   チュエータへ戻せる第２のスイッチ素子と、そして前記
   ポンプ室内の燃料圧力が一定の圧力を超えた第１の時期
   に該第１のスイッチ素子を導通させ、更に該コンデンサ
   に蓄電された電荷を電歪式アクチュエータに戻すために
   、ポンプ圧送行程終了後の第２の時期に、前記第２のス
   イッチを導通させる制御回路とを備えており、前記第１
   と第２のスイッチ素子は一端がともに接地されているこ
   とを特徴とする電歪式アクチュエータ装置を用いたディ
   ーゼル機関用燃料噴射装置。 ９、該電歪式アクチュエータが電圧の印加により伸長し
   、電圧の除去により収縮し、その伸縮による燃料噴射率
   の制御が、機関回転数または負荷に応じて中止され、該
   機関回転数が該電歪アクチュエータの発生電圧に基づき
   検出される特許請求の範囲第８項記載の装置。