Размышления о пьезоэлектрическом эффекте.

[Саша-Ирпень]

Наверняка многое знают, или, хотя бы слышали, о самоиндукции. Кто подзабыл, напомню - при обесточивании индуктивности, (напр. электромагнитного реле, катушки зажигания, ротора генератора и т. п.) происходит быстрое исчезновение магнитного поля. Исчезающее магнитное поле, индуцирует в обмотке катушки напряжение. Т. е. возникает импульс напряжения в противоположной полярности называемый самоиндукцией.
Теперь вернемся к пьезоэффекту. Подача напряжения на пьезокристалл, вызывает деформацию кристалла. После отключения напряжения, деформация кристалла исчезает, т. е. он приобретает прежнюю форму. В связи с этим вопрос 1, а не возникает ли какого то электрического напряжения при "возврате" кристалла в прежнюю форму? (По аналогии с самоиндукцией). Ведь при механической деформации кристалла, на его гранях появляется напряжение...

Этот вопрос возник после просмотра темы о управлении пьезофорсункой.
http://injectorservice.com.ua/forum/viewtopic.php?f=15&t=4990

На осциллограмме тока пьезофорсунки видно, как ток, протекающий через форсунку, после отключения напряжения изменяет свою полярность.
А теперь, вопрос 2 - а почему ток пьезофорсунки на осциллограмме меняет полярность?

[alflash]

Похоже, что ток протекает только при деформации кристалла, а при сжатии и во время возврата в исходное состояние - в противоположных направлениях.

e04sm_.gif (20.01 КБ) 19297 просмотров

И график тока уж очень похож первую производную напряжения (типа I=dU/dt), что напоминает токи заряда и разряда конденсатора:

capCurrentVoltageCharge_.png (51.14 КБ) 19300 просмотров

коим, по сути, и является блок пьезоэлементов форсунки.

[Саша-Ирпень]

Владимир Петрович, спасибо за ответ.
Коллега прислал мне по почте вот такой график.

[alflash]

Да, "практика жизни"

Scope by www.akautomotivetraining.co.uk

CR Piezo Injector Waveform courtesy Ygryk

подтверждает тот рисунок из сообщения на кархелпе и, заодно, поясняет почему нет "выброса" тока во время импульса L
Как и то, что пьезофорсунка управляется обычными драйверами на комплементарных парах транзисторов* и нередко по по мостовой схеме

* Пример драйвера управления пьезоприводом от powerelectronics.com

e01sm.gif (14.46 КБ) 19255 просмотров

Да и "прелесть" этих форсунок не в "крутизне" управляющих напряжений (до 200 В/мкс), а в значительном уменьшении времени отклика на них,

Image from SAE Technical Paper 2006-01-0274

и как следствие, возможности более точного дозировании топлива...
Например,

CR Piezo Injector Waveform

CR Piezo Injector Waveform

e05sm.gif (12.61 КБ) 15888 просмотров

* E.g. http://www.edn.com/design/analog/4368113/Programmable-driver-targets-piezoelectric-actuators
http://www.abaxor.de/publications/icit/Piezo_automotive_ICIT.pdf
http://jes.eurasipjournals.com/content/pdf/1687-3963-2010-578591.pdf etc.