CN104747332A - 一种柴油机电控共轨喷油器的驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本柴油机电控共轨喷油器的驱动电路，包括单片机、连接于单片机ETPUA接口的时基信号产生电路以及MOSFET驱动电路Ⅲ、连接于单片机ADC模块的放大滤波电路；N个喷油嘴，其分别经MOSFETⅡ连接于24V电源以及通过MOSFETⅠ连接于48V电源，喷油嘴Ⅰ经MOSFETⅢ连接于MOSFET驱动电路Ⅲ；与门以及滞回比较电路。通过滞回比较电路多次翻转，使电流在保持电流上下波动，并保持波动幅度在设计要求范围内。直到选缸喷射控制信号E变为低电平，切断低端驱动，喷油器关闭。因此实现了电磁阀开启后只需要较小的电流维持导通，降低了能耗、减少了电磁阀的发热量，而且可以提高电磁阀的关断响应速度。

Description

一种柴油机电控共轨喷油器的驱动电路
技术领域
本发明涉及一种柴油机电控共轨喷油器的驱动电路。
背景技术
柴油机电控共轨燃油喷射系统通过喷油驱动电路对喷油器电磁阀进行控制，来实现对喷油量、喷油定时和喷油速率的柔性控制，从而达到柴油机排放性能、动力性能和经济性能的最佳匹配，因此，喷油驱动电路的性能直接影响着电控共轨燃油喷射系统乃至整个柴油机的性能。
喷油器电磁阀的驱动是一个机械、液力、电磁等诸多因素相互作用的过程，为达到保护电磁阀、提高可靠性、精确控制喷油开启和喷油时间的目的，对电磁阀控制过程中驱动电流、电流持续时间等参数都有一定要求，从而使驱动电流表现出特定的波形。电磁阀的理想运动特性是实现在电磁阀通电初期尽快地注入能量，以提高电磁阀开启的响应速度，在电磁阀开启后，只需要较小的电流维持导通。
发明内容
本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种电路能耗低、电磁阀关断响应快、工作稳定可靠的柴油机电控共轨喷油器的驱动电路。
本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：
本柴油机电控共轨喷油器的驱动电路，包括
单片机、连接于单片机ETPUA接口的时基信号产生电路以及MOSFET驱动电路Ⅲ、连接于单片机ADC模块的放大滤波电路；
N个喷油嘴，其分别经MOSFETⅡ连接于24V电源以及通过MOSFETⅠ连接于48V电源，喷油嘴Ⅰ经MOSFETⅢ连接于MOSFET驱动电路Ⅲ；
与门，其输出端经MOSFET驱动电路Ⅰ连接于MOSFETⅠ，其一输入端连接于时基信号产生电路，其另一输入端分别连接于非门的输出端以及经MOSFET驱动电路Ⅱ连接于MOSFETⅡ；
滞回比较电路，其分别连接于非门的输入端、通过比较基准产生电路连接于时基信号产生电路以及连接于放大滤波电路，所述放大滤波电路连接于MOSFETⅢ；
采样电阻，其一端接地，其另一端连接于MOSFETⅢ。
为了降低升压电路的负荷，还包括二极管Ⅰ，其正极连接于MOSFETⅠ，其负极分别连接于N个喷油嘴；二极管Ⅱ，其正极连接于MOSFETⅡ，其负极分别连接于N个喷油嘴；二极管Ⅲ，其整机接地，其负极分别连接于N个喷油嘴；二极管Ⅳ，其正极分别连接于MOSFETⅢ和喷油嘴Ⅰ，其负极分别连接于MOSFETⅠ、48V电源以及电容。
本发明的有益效果是：通过滞回比较电路多次翻转，使电流在保持电流上下波动，并保持波动幅度在设计要求范围内。直到选缸喷射控制信号E变为低电平，切断低端驱动，喷油器关闭。因此实现了电磁阀开启后只需要较小的电流维持导通，降低了能耗、减少了电磁阀的发热量，而且可以提高电磁阀的关断响应速度。
附图说明
图1为本发明的电路结构原理图；
图2为本发明的单片机与电路连接结构示意图；
图中，1.采样电阻 2.非门 3.二极管Ⅰ 4.二极管Ⅱ 5.二极管Ⅲ 6.二极管Ⅳ 7.电容。
具体实施方式
下面结合附图1、附图2对本发明做进一步说明。
本柴油机电控共轨喷油器的驱动电路，包括：单片机、连接于单片机ETPUA接口的时基信号产生电路以及MOSFET驱动电路Ⅲ、连接于单片机ADC模块的放大滤波电路；N个喷油嘴，其分别经MOSFETⅡ连接于24V电源以及通过MOSFETⅠ连接于48V电源，喷油嘴Ⅰ经MOSFETⅢ连接于MOSFET驱动电路Ⅲ；与门，其输出端经MOSFET驱动电路Ⅰ连接于MOSFETⅠ，其一输入端连接于时基信号产生电路，其另一输入端分别连接于非门2的输出端以及经MOSFET驱动电路Ⅱ连接于MOSFETⅡ；滞回比较电路，其分别连接于非门2的输入端、通过比较基准产生电路连接于时基信号产生电路以及连接于放大滤波电路，放大滤波电路连接于MOSFETⅢ；
采样电阻1，其一端接地，其另一端连接于MOSFETⅢ。喷油器的电磁阀的高端驱动采用双电源的供电模式，在喷油器开启阶段（即峰值电流驱动阶段）采用高压电源48V为喷油驱动电路进行供电，以满足喷油器电磁阀在开启阶段的快速响应，减少喷油开启时间，进而保证良好的燃油喷雾特性。在喷油器打开后（即保持电流驱动阶段）采用低压电源24V为喷油驱动电路进行供电，以维持喷油器的打开状态，让喷油器电磁阀保持较小且恒定的电流，降低驱动电路的功耗，同时保护器件不被损坏。系统上电后，当到达某一缸的喷射时刻，单片机发出时基电路启动信号A和喷油嘴Ⅰ对应汽缸的选缸喷射控制信号E，时基产生电路被信号A的上升沿启动后，顺序产生B、D两个时序信号，B信号的脉宽等于峰值电流上升时间，D信号的脉宽等于保持电流的时间。信号B和D输入到比较基准产生电路中，产生两段电流（即峰值电流和保持电流）的基准电压，滞回比较电路会在不同的电流阶段选择不同的电压基准作为滞回比较器的比较参考电压。在滞回比较电路中适当选择滞回比较器的滞回窗口大小，构成一个脉宽调制器，使其窗口的上下限能够满足保持阶段电流的波动要求，同时适当选择峰值电流阶段的基准比较电压的大小，使滞回比较窗口的上限正好对应峰值电流。滞回比较器输出的信号取非后为M信号，信号B与信号M通过与门相与后作为高压电源的高端驱动控制信号，根据此信号来控制MOSFETⅠ的工作。信号M作为低压电源的高端控制信号，根据此信号来控制MOSFETⅡ的工作。信号E同时作为低端驱动控制信号，根据此信号来控制MOSFET Ⅲ的工作。在信号B为高电平的开始阶段，高端驱动MOSFETⅠ导通，高压电源通过高端驱动加到喷油器线圈的上端，由于此时电路中的电流不到峰值电流，滞回比较电路输出高电平，选缸信号此时也为高电平，使喷油汽缸的喷油器低端驱动MOSFET Ⅲ导通，并一直持续到电流达到峰值电流。然后滞回比较电路翻转，输出低电平，关闭高压电源和低压电源的高端驱动MOSFETⅠ和MOSFETⅡ，电流开始下降，在电流下降到使比较器再次翻转前，信号B已经变为低电平，高压电源通路的高端驱动MOSFETⅠ保持关闭状态，滞回比较器的参考电压切换到保持电流对应的基准电压，所以滞回比较器不会翻转，保持MOSFETⅡ的关闭状态直到电流下降到保持电流对应的滞回电压下限，之后比较器翻转，MOSFETⅡ驱动导通，24V电压加到喷油器线圈的上端，电流开始上升，采样电压达到比较器的滞回电压窗口上限，滞回比较电路再次翻转，关闭MOSFETⅡ。如此周而复始，使电流在保持电流上下波动，并保持波动幅度在设计要求范围内。直到选缸喷射控制信号E变为低电平，切断低端驱动，喷油器关闭。因此实现了电磁阀开启后只需要较小的电流维持导通，降低了能耗、减少了电磁阀的发热量，而且可以提高电磁阀的关断响应速度。
还可以包括二极管Ⅰ 3，其正极连接于MOSFETⅠ，其负极分别连接于N个喷油嘴；二极管Ⅱ 4，其正极连接于MOSFETⅡ，其负极分别连接于N个喷油嘴；二极管Ⅲ 5，其整机接地，其负极分别连接于N个喷油嘴；二极管Ⅳ 6，其正极分别连接于MOSFETⅢ和喷油嘴Ⅰ，其负极分别连接于MOSFETⅠ、48V电源以及电容7。在喷油器关闭瞬间，喷油器电磁阀、续流二极管Ⅳ 6、电容7和二极管Ⅲ 5构成能量泄放电路，将喷油器电磁阀中存储的能量快速释放，既实现了喷油器的快速关闭，又降低了升压电路的负荷，进一步提高了喷油器电磁阀的响应速度。

Claims (2)

1.一种柴油机电控共轨喷油器的驱动电路，其特征在于：包括
单片机、连接于单片机ETPUA接口的时基信号产生电路以及MOSFET驱动电路Ⅲ、连接于单片机ADC模块的放大滤波电路；
N个喷油嘴，其分别经MOSFETⅡ连接于24V电源以及通过MOSFETⅠ连接于48V电源，喷油嘴Ⅰ经MOSFETⅢ连接于MOSFET驱动电路Ⅲ；
与门，其输出端经MOSFET驱动电路Ⅰ连接于MOSFETⅠ，其一输入端连接于时基信号产生电路，其另一输入端分别连接于非门（2）的输出端以及经MOSFET驱动电路Ⅱ连接于MOSFETⅡ；
滞回比较电路，其分别连接于非门（2）的输入端、通过比较基准产生电路连接于时基信号产生电路以及连接于放大滤波电路，所述放大滤波电路连接于MOSFETⅢ；
采样电阻（1），其一端接地，其另一端连接于MOSFETⅢ。
2.根据权利要求1所述的柴油机电控共轨喷油器的驱动电路，其特征在于：还包括二极管Ⅰ（3），其正极连接于MOSFETⅠ，其负极分别连接于N个喷油嘴；二极管Ⅱ（4），其正极连接于MOSFETⅡ，其负极分别连接于N个喷油嘴；二极管Ⅲ（5），其整机接地，其负极分别连接于N个喷油嘴；二极管Ⅳ（6），其正极分别连接于MOSFETⅢ和喷油嘴Ⅰ，其负极分别连接于MOSFETⅠ、48V电源以及电容（7）。
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