JPS6355358A - 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〕 本発明は内燃機関の燃料通路に設けられた超音波振動子
により燃料を微粒化する内燃機関用燃料微粒化装置の駆
動回路に係り、特に超音波振動子の励振周波数を振動子
の共振点付近に自動制御して最大出力を安定にえられる
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〕

従来の超音波振動子による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
点付近で所定の周期で変化させる回路が知られている。

〔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で所定の周期
と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
て効率が低下するという問題点が卆った。

本発明の目的は超音波振動子の励振周波数を共振点付近
に自動制御して最大出力を安定にえられる内燃機関用燃
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
音波振動子の駆動電流を検出し、共振点付近で駆動電流
が急上昇する領域において駆動電流が一定になるように
超音波振動子の励振周波数をフィードバック制御する手
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〕

上記手段による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点付近で駆動回路からの駆動電
流が急増するのを検出して超音波振動子の励振周波数を
制御しているので、その励振周波数を共振点付近に安定
して追随させることができる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を第１図ないし第５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全体構成図である。

第１図において、１は超音波振動子で内燃機関の燃料通
路の途中に設けられ、その圧電素子に加えられる交流電
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次巻線と鉄心とからなり、３は電源、４，５はパ
ワートランジスタで、高電圧発生用コイル２は電源３か
ら電力供給されパワートランジスタ４．５により交互に
通流遮断する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上記超音波周波数１に
印加する。

また１００は発振回路で超音波周波数たとえば２８　ｋ
　Ｈｚ〜４０ｋＨｚ程度の周波数の発振を行ない、パワ
ートランジスタ４，５を交互に逆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て電流検出回路の出力により発振
周波数を変化させる。３００は電流検出回路でパワート
ランジスタ４．５のエミッタに流れる駆動電流により高
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。

第２図は第１図の超音波振動子１の出力特性図である。

第２図において、超音波振動子１の出力は励振周波数が
振動子の共振点付近で急上昇して共振点と一致するとき
に最大値となり、共振点から離れるほど出力が低下する
。また超音波振動子１の出力の変化は高電圧発生用コイ
ル２の入力の変化と相対的に一致するから、パワートラ
ンジスタ４，５に流れる電流すなわち高電圧発生用コイ
ル２の電流も振動子１の共振点付近で急上昇して共振点
で最大となる。

上記構成による第１図の駆動回路の動作を説明すると、
まず発振回路１００の発振周波数は周波数制御回路２０
０の出力により例えば振動手１の共振点より高いある所
定の周波数で発振し、その周波数から徐々に下降するよ
うに変化する。するとこの発振周波数が振動子１の共振
周波数に近付くにつれ、高電圧発生コイル２の電流は急
上昇する。この高電圧発生コイル２の電藻を電流検出口
１３００によりパワートランジスタ５．６のエミッタに
流れる駆ＩｊＪ電流として検出し、この検出電流値が設
定値に達したならば周波数制御回路２００に出力信号を
送って上記発振回路１００の発揚周波数の下降を停止さ
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、発振周波数を振動子１の
共振点付近のある設定値に固定できる。

このようにして超音波振動子１の共振点より少し高い発
振周波漱で振動子１を安定に励振でき、かつｉ動子１の
套振周波数が変化した場合にも自動的に追随゛してその
共振点付近で安定する。なお発振回路１０”Ｏの発振周
波数を振動子１の共振点より低い周波数から徐々に上昇
するように変化させると、同様の制御動作により共振点
より少し低い発振周波数で安定する。

つぎに第３図は楢１図の発振回路ＩＣ）Ｏの一実施例を
示す回路図である。第３図において、発振回路１００と
しては例えば電圧制御発振回路が使用できる。１０１，
１０２，１０３．ｉ０４は抵抗器、１０５はコンデンサ
、１０６は演算増幅器、ｒｏ７．１６’ｓ、’　１０９
，１１０．ｔ　１１は抵抗器、１１２は比較器、１１３
．ｉ１４，１１５は抵抗器、１１６は比較器で、これら
により電圧制御発振器を構成する。１１７はトランジス
タ。

１１８は抵抗器、１１９はトランジスタ、１２０゜１２
１は抵抗器、１２２はトランジスタ、１２３は抵抗器、
１２４はトランジスタ、１２５は抵抗器である。

上記構成による発振回路１００の電圧制御発振器は公知
であるから詳細動作説明を省略するが。

抵抗器１０１，１０２の接続点の入力電圧ｖ１により発
振周波数の変化する矩形波電圧が比較器１１２の出力に
発生する。トランジスタ１１７はエミッタフォロワー回
路を形成しており、エミッタに接続される抵抗器１１８
，１２１の値により比較器１１２の出力電圧が変化して
発振周波数が変化するのを防止する。トランジスタ１１
９は発振出力を増幅してパワートランジスタ４を駆動し
、トランジスタ１２２，１２４はパワートランジスタ４
と位相を反転させた発振出力でパワートランジスタ５を
駆動する。

このようにして発振回路１００は周波数制御回路２００
からの入力電圧Ｖｌ　により決まる発振周波数で位相が
反転した２個の矩形波電圧を発生して、パワートランジ
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Ｖｌ　の最大値を決める。２０３，２０
４は抵抗器、２０５はトランジスタ、２０６は抵抗器、
２０７はトランジスタで定電流回路を構成しており、２
０８はコンデンサで上記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
幅器で出力を負入力に帰還して出力電圧ｖ１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はダイオードで出力電圧Ｖｌ側
からコンデンサ２０８側へのみ電流を供給して逆方向に
は流さないようにする。

２１１は抵抗ｆ、＋、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
１ｆｆｉ圧を下げ、コンデンサ２０８のＡ点電圧を上げ
る働きをする。

上記構成による周波数制御回路において、コンデンサ２
０８のＡ点電圧とダイオード２１０の電圧ドロップとの
和が抵抗器２０１と抵抗器２０２の分割電圧より高パう
ちは・発振回路１００の空振周波数を決めるｔ圧Ｖｌ　
は電圧Ｖｃｃを抵抗器２０１．２０２により分割した値
で決まる。ついでコンデンサ２０８が定電流によって充
電されてＡ点電圧とダイオード２１０の電圧ドロップと
の和が上記分割電圧より低くなると、電圧Ｖ、はコンデ
ンサ２０８のＡ点電圧で決まるようになる。

さらに発振回路１００により駆動されるパワートランジ
スタ４，５の電流により出力側からフィードバックがか
かつて電流検出回路３００からの出力信号によりトラン
ジスタ２１２がオンすると、その゛出力信号の幅と抵抗
器２１１およびコンデンサ２０８の容量による時定数と
で決まる電圧分だけコンデンサ２０８の電圧が下がって
Ａ点電圧１上上がる。

こうして発振回路１００の発振周波数を決定する周波数
制御回路３００の出力電圧Ｖｉは当初の抵抗器２０１，
２０２の分割比で決まる電圧Ｖｃｃの分割電圧からスタ
ートし、ついでコンデンサ２０８が充電されてコンデン
サ２０８のＡ点電圧とダイオード２１０の電圧ドロップ
との和が上記分割電圧以下になるとＡ点電圧に伴って徐
々に下降する。さらに出力側からフィードバックがかか
つて電流検出回路３００からの出力信号が入ると電圧Ｖ
、は一時的に上昇して、電流検出回路３００の出力がな
くなると再び下降するように制御され、発振回路１００
の発振周波数を所定値に自動制御する。

第５図は第１図の電流検出回路３００の一実施例を示す
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の基や１を圧を決める。３０６は抵抗器
でコンパレ−夕３０３の出力を周波数制御回路２００へ
伝える。

上記構成による電流検出回路３００において、パワート
ランジスタ４，５のエミッタに流れる電流は抵抗器３０
１により検出され、この電流値による電圧ドロップ値が
分割抵抗器３０４，３０５で設定された基準電圧値以上
になると、コンパレータ３０３から出力信号が周波数制
御回路２００に対して送られる。

上記実施例によれば、超音波振動子による内燃機関用燃
料微粒化装置の駆動回路において振動子の励振周波数が
共振点付近にないと所要の振動振幅かえられず、これに
対して振動子の共振点が振動子への燃料の付着や温度特
性によって変化するため固定周波数では有効に機能しな
いが、振動子の共振点付近では駆動電流が急増するのを
高電圧発生用コイル電流を通流遮断するパワートランジ
スタの電流により検出してフィードバックをかけて自動
制御することにより常に安定して共振点付近で振動子を
励振させることが可能であり、なお発振回路の発振周波
数が温度によって変動するのも補償される。

〔発明の効果〕

本発明によれば超音波振動子による内燃機関用燃料微粒
化装置の高電圧発生用コイルに流れる電流が最大になる
ように駆動回路の発振周波数を自動制御することにより
、振動子の燃料付着などによる負荷変動や温度特性およ
び発振回路の温度特性などにかかわりなく振動子の励振
周波数を常に安定して共振点付近に制御して最大出力か
えられるので装置効率を向上できる。

【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全体端成図、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
回路側図、第４図は第１図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側図である。 １・・・超音波振動子、２′・・・高電圧発生用コイル
、４゜５・・・パワートランジスタ、１００・・・発振
回路、２００・・・周波数制御回路、３００・・・電流
検出回路。

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電圧を印加する
   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よりはずれた所定周波数
   から共振周波数に向けて変化させつつ上記高電圧発生用
   コイルの電流が設定値に達した時点で上記電流検出回路
   の出力により上記発振周波数の変化を停止させる周波数
   制御回路とからなる内燃機関用燃料微粒化装置の駆動回
   路。