JPS63189667A - 内燃機関用燃料微粒化装置の駆動回路 - 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〕 本発明は内燃機関用燃料微粒化装置の超音波振動子を駆
動する駆動回路に係り、特に励振周波数を超音波振動子
の共振点付近に自動制御して安定な振動振幅をうるに好
適な内燃機関用燃料微粒化装置の駆動回路に関する。

〔従来の技術〕

従来の内燃機関用燃料微粒化装置の駆動回路としては、
たとえば特開昭５８−２１０３５４号公報に記載のよう
に超音波振動子の励振周波数を共振点付近において所定
周期で上下させる制御方式の回路があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は超音波振動子の共振点付近において所定
の周期および幅で励振周波数を上下させる方式であるた
め、その励振周波数が共振点にある時間は全体の何分の
１かになって十分な効率かえられない問題があった。

本発明の目的は超音波振動子を駆動する消費電流を検出
して出力が安定して最大となるように励振周波数を自動
制御できる内燃機関用燃料微粒化装置の駆動回路を提供
するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、超音波振動子を駆動する消費電流を検出し
なから励振周波数を第１の設定値から変化させつつ消費
電流が最大値または設定値に達した時点で固定させるよ
うにフィードバックをかけ、さらに消費電流が最大値ま
たは設定値に達しても）励振周波数が固定せずに通り過
ぎた場合には第２の設定値に達した時点で第１の設定値
に戻して再゛度変化させて消費電流が最大値または設定
値に固定させるように自動制御する手段を備えた内燃機
関用燃料微粒化装置の駆動回路により達成される。

〔作用〕

上記内燃機関用燃料微粒化装置の駆動回路では、超音波
振動子の共振周波数付近で出力電流すなわち消費電流が
急増するので、この消費電流を検出して励振周波数を制
御することにより共振点に追尾させることができ、さら
に消費電流の最大点または設定点から励振周波数がはず
れた場合には初期状態に戻して再び消費電流の最大点ま
たは設定点に励振周波数を固定するようにして常に安定
した追尾制御を行うことができる。

【実施例〕

以下に本発明の一実施例を第１図ないし第６図により説
明する。

第１図は本発明による内燃機関用燃料微粒化装置の駆動
回路の一実施例を示すブロック図である。

第１図において、１は内燃機関の燃料通路（図示してい
ない）の途中に設けられる超音波振動子で。

その圧電素子に印加される交流電圧により超音波振動し
て内燃機関の燃料を微粒化する。２は高電圧発生用コイ
ルで、センタータップをもつ１次巻線と２次巻線と鉄心
からなり、電源３から供給される直流電力をパワートラ
ンジスタ４，５により交互に通流しゃ断する１次巻線電
流により２次巻線に巻数比に応じた高圧交流電圧を発生
させて超音波振動子１に印加する。１００は発振回路で
超音波周波数（２８〜４０　ｋ　Ｈｚ　）の発振を行い
、パワートランジスタ４．５を交互に通流遮断するベー
ス電流を供給する。２００は周波数制御回路で発振回路
１００の発振周波数を制御し、電流検出回路の出力によ
り発振周波数を上昇または下降させる。３００は電流検
出回路でパワートランジスタ４，５のエミッタ電流によ
り高電圧発生用コイル２の電流を検出し、その出力によ
り周波数制御回路２００の動作を制御する。４００はリ
セット回路で周波数制御回路２００の出力を初期状態に
戻す機能をもつ。

、　第２図は第１図の超音波振動子１の励振周波数に対
する出力特性図である。第２図において、超音波振動子
１の出力は励振周波数が共振点と一致する時に最大とな
り、その前後では出力が低くなる。この超音波振動子１
の出力の変化は高電圧発生用コイル２の入力電力の変化
と相対的に一致するため、パワートランジスタ４，５に
流れる電流（消費電流）も超音波振動子１の共振点で最
大となる。

第１図の駆動回路の動子を説明すると、まず発振回路１
００の発振周波数は周波数制御回路２００の出力により
第２図の超音波振動子１の共振点より高いある周波数の
第１の設定値で発振し、その点から徐々に周波数が低下
するように変化する。

こうして共振点に近づくにつれて高電圧発生用コイル２
の電流すなわちパワートランジスタ４，５のエミッタ電
流は上昇する。この電流は電流検出回路３００で検出さ
れ、その検出電流が最大値または設定値に達した時点で
周波数制御回路２００に信号を送って、発振周波数の低
下を停止させるようにフィードバックをかける。このフ
ィードバック量を適当に選ぶことにより、最大値または
設定したある値に励振周波数を固定できる。

このようにして超音波振動子１の共振点または共振点よ
り少し高い周波数で励振でき、また超音波振動子１の共
振周波数が通常の変化をした場合も同様に自動的に追尾
して共振点付近で安定する。

しかし燃料流量が急激に変化して共振周波数もそれにと
もない急激に変化したりして追尾しきれなかった場合や
、または電源電圧の変化により発振周波数が低くなり過
ぎた場合等においては、励振周波数の低下を停止不能に
して共振点付近に復帰させることができなくなる。そこ
でこのような場合には電流検出回路３００とは別に設け
たリセット回路４００により周波数制御回路２００の出
力を検出して、発振回路１００の発振周波数が共振点を
通り過ぎて第２の設定値に達した時点で強制的に第１の
設定値まで共したのち、再び徐々に発振周波数を低下さ
せて共振点をとらえることができる。

つぎに第３図は第１図の発振回路１００の一実施例を示
す回路図である。第３図において、　１０１゜１０２．
１０３，１０４は抵抗器、１０５はコンデンサ、１０６
は演算増幅器、１０７，１０８゜１０９．１１０，１１
１は抵抗器、１１２は比較器、１１３，１１４，１１５
は抵抗器、１１６は比較器で、電圧制御発振器を構成す
る。電圧制御発振器は周知であって詳細説明は略するが
、抵抗１０１．１０２の接続点の入力電圧（周波数制御
回路２００の出力電圧）ｖｔ　に応じて発振周波数が変
化する矩形波が比較器１１２の出力に発生する。

また１１７はトランジスタ、１１８，１２１は抵抗器で
、トランジスタ１１７はエミッタフォロワー回路を形成
し、エミッタに接続された抵抗器１１８．１２１の値に
より比較器１１２の出力電圧が変化して発振周波数が変
るのを防止している。

１１９はトランジスタ、１２０は抵抗器で、発振出力を
増幅してパワートランジスタ４を駆動する。

１２２．１２４はトランジスタ、１２３，１２５は抵抗
器で、パワートランジスタ４とは位相を反転し゛た発振
出力でパワートランジスタ５を駆動する。このようにし
て電圧制御発振回路による発振回路１００は周波数制御
回路２００からの入力電圧Ｖｌによって決まる発振周波
数で位相が反転した２個の矩形波を発生して、高電圧発
生用コイル２の電流を通流しゃ断するトランジスタ４，
５を駆動する。

第４図は第１図の周波数制御回路２００の一実施例を示
す回路図である。第４図において、２０１゜２０２は抵
抗器で、電圧Ｖｃｃを分割して発振回路１００の発振周
波数を決める電圧ｖ１の最大値を決める。２０３，２０
４は抵抗器、２０５はトランジスタ、２ｏ６は抵抗器、
２０７はトランジスタで、定電流回路を形成する。２０
８はコンデンサで、この定電流回路により充電してコン
デンサ２０８のＡ点電圧を下降させる。２０９は演算増
幅器で、その出力を負入力に帰還していて、電圧Ｖ、の
値によるコンデンサ２０８の電圧上昇変化がないように
インピーダンス変換する。２１０はダイオードで、電圧
ｖｔ側からコンデンサ２０８側・へのみ電流を供給し、
逆方向には流さないようにしている。２１１は抵抗器、
２１２はトランジスタで、電流検出回路３００の出力に
よりコンデンサ２０８を放電して充電電圧を下げ、Ａ点
電圧を上げる働きをする。

この回路で、まずＡ点電圧とダイオード２１０の電圧ド
ロップの和が電圧Ｖｃｃの抵抗器２０１゜２０２による
分割電圧より高いうちは発振周波数を決める電圧ｖ１は
該分割電圧の値によって決まる。ついでコンデンサ２０
８が定電流によって充電され、Ａ点電圧とダイオード２
１０の電圧ドロップの和が上記分割電圧より低くなると
、電圧Ｖｉはコンデンサ２０８のＡ点電圧で決まるよう
になる。さらに出力側からの帰還がかかつて電流検出回
路３００からの信号によりトランジスタ２１２がオンす
ると、信号の幅と抵抗器２１１の値とコンデンサ２０８
の容量で決まる分だけコンデンサ２０８の電圧が下って
、Ａ点電圧が上がる。

こうして周波数決定電圧ｖ１は当初の電圧Ｖｃｃの抵抗
器２０１，２０２による分割比で決まる第１の設定値か
らスタートし、ついでコンデンサ２０８が充電されてＡ
点電圧とダイオード２１０の電圧ドロップの和が分割電
圧以下になるとその時点からＡ点電圧に伴い徐々に下降
していき、さらに電流検出回路３００の出力が入ると一
時的に上って電流検出回路３００の出力がなくなると再
び下降する。リセット回路４００は後に説明する。

第５図は第１図の電流検出回路３００の−実施例を示す
回路図である。第５図において、３０１は抵抗器で、パ
ワートランジスタ４，５からの電流を検出する。３０２
はコンデンサで、抵抗器３０１の電圧ドロップを平滑す
る。３０３はコンパレータ、３０４，３０５は抵抗器で
、コンパレータ３０３の基準電圧を決めている。３０６
は抵抗器で、コンパレータ３０３の出力を周波数制御回
路２００へ伝える。この回路で、高電圧発生コイル２の
電流を通流しや新するトランジスタ４゜５からの電流は
抵抗器３０１で検出され、電圧Ｖｃｃから分割抵抗３０
４，３０５により設定された基準電圧以上になると、コ
ンパレータ３０３の出力から抵抗器３０６を通して周波
数制御回路２００へ信号が送られる。

第６図は第１図のリセット回路４００の一実施例を示す
回路図である。第６図において、４０１はコンパレータ
で、周波数制御回路２００の出力電圧ｖ１を検出する。

４０２，４０３は抵抗器で。

電圧Ｖｃｃを分割してコンパレータ４０１の基準電圧を
設定する。４０４，４０５は抵抗器で、コンパレータ４
０１の入出力に負帰還をかける。

４０６は抵抗器で、コンパレータ４０１の出力の低レベ
ル時の電流制限抵抗である。

この回路で、通常には周波数決定電圧ｖ１は発振周波数
の第１の設定値から徐々に低下し、ついで電流検出回路
３００によりパワートランジスタ４．５の出力電流が検
出され、その信号により出カ一定な発振周波数で安定す
る。しかしながら燃料流量の急変や電源電圧の変動等に
より電流検出回路３００でとらえられなかった場合には
、発振周波数がさらに低下する。このさいリセット回路
４００の周波数決定電圧Ｖｉ　を検出するコンパレータ
４０１の回路により、電圧ｖ１が発振周波数の第２の設
定値まで下るとその時点からコンパレータ４０１の出力
が低レベルとなるため、抵抗器４０４．４０５による負
帰還回路と抵抗器４０６による電流制限回路とで決まる
量だけ周波数制御回路２００の出力電圧Ｖ、を押し上げ
て、発振周波数も再び上昇する。この上昇量を適当に選
ぶことにより、いったん第２の設定値まで下った発振周
波数を超音波振動子１の共振点以上に上昇させたのち、
再び徐々に低下させて電流検感回路３００により共振点
をとらえることができる。

なお上記実施例では、当初の発振周波数を第１の設定値
から共振点まで下げるようにしているが、逆に第１の設
定値を共振点の下側にして共振点まで上げるように構成
してもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、燃料流量や電源電圧等の諸条件が急変
した場合でも燃料微粒化用音波振動子に電圧印加する高
電圧発生用コイルに流れる電流すなわち消費電流が最大
になるように発振周波数を制御できるので、超音波振動
子の励振周波数を共振点付近に自動制御して安定した振
動振幅を与えることがで□きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃機関用燃料微粒化装置の駆動
回路の一実施例を示すブロック図である。 第２図は第１図の超音波振動子の出力特性図、第３図は
第１図の発振回路の回路例図、第４図は第１の周波数制
御回路の回路側図、第５図は第１図の電流検出回路の回
路例図、第６図は第１図のリセット回路の回路例図であ
る。 １・・・超音波振動子、２・・・高電圧発生用コイル、
３・・・電源、４，５・・・パワートランジスタ、１０
０・・・発振回路、２００・・・周波数制御回路、３０
０・・・電第　１　図 集２２ 第゛３図 第４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　内燃機関の燃料通路の途中に設けられた燃料微粒
   化用超音波振動子と、該超音波振動子を励振する発振回
   路と、該発振回路の出力を昇圧して上記超音波振動子に
   印加する高電圧発生用コイルと、該高電圧発生用コイル
   の電流を検出する電流検出回路と、上記発振回路の発振
   周波数を上記超音波振動子の共振周波数から下側または
   上側にはずれた第１の設定周波数から上昇または下降さ
   せつつ上記電流検出回路の出力により該出力電流が最大
   値または設定値に達した時点で上記発振周波数の上昇ま
   たは下降を停止させる周波数制御回路と、上記発振周波
   数が上昇または下降し過ぎて上記共振周波数を通り過ぎ
   た場合には第２の設定周波数に達した時点で上記共振周
   波数の下側または上側に戻すリセット回路からなる内燃
   機関用燃料微粒化装置の駆動回路。