CN105927404B - 对置二冲程发动机双喷油器高速电磁阀驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对置二冲程发动机双喷油器高速电磁阀驱动电路，包括用来驱动两缸四个电磁阀的时序控制模块、电压检测模块、切换二级管D₁、D₂、储能电容C、三个高端MOS管M_H1、M_H2、M_L和四个低端MOS管M₁、M₂、M₃、M₄，其中所述四个电磁阀的电感线圈分别为气缸A对应的两个电磁阀的电感线圈L₁、L₂和气缸B对应的两个电磁阀的电感线圈L₃、L₄。本发明通过驱动结构从并联驱动到串联驱动切换的方式，在电流上升开始阶段采用电磁阀的驱动高压分别驱动的形式，保证电磁阀电流快速上升到目标电流；电磁阀在后续的大电流开启、小电流维持两个阶段线路板上承受的总电流和单个电磁阀驱动时的电流相当。

Description

对置二冲程发动机双喷油器高速电磁阀驱动电路

技术领域

本发明属于双喷油器高速电磁阀驱动技术领域，尤其是涉及一种对置二冲程发动机双喷油器高速电磁阀驱动电路。

背景技术

在对置二冲程发动机高压共轨控制中，双喷油器高速电磁阀驱动问题是关键技术之一。

现有的驱动都是采用两路功率驱动电路对两个电磁阀进行驱动的方式进行，由于需要双喷油器同时工作，驱动电流成倍增长，印制线缆板上的驱动线需要布置较宽铜皮，整个功率驱动部分占的空间较大，不利于电控单元的紧凑设计；同时，由于双喷油器工作电流大、持续时间长，导致整个线路板上不同位置的压差增大，对相邻的数字电路、模拟电路造成较强的电磁辐射，不利于电控单元的的电磁兼容性设计，严重时会导致系统控制逻辑混乱、模拟量失真。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种对置二冲程发动机双喷油器高速电磁阀驱动电路，以解决双喷油器同时工作时驱动电流成倍增长的压差大的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

对置二冲程发动机双喷油器高速电磁阀驱动电路，包括用来驱动两缸四个电磁阀的时序控制模块、电压检测模块、切换二级管D₁、D₂、储能电容C、三个高端MOS管M_H1、M_H2、M_L和四个低端MOS管M₁、M₂、M₃、M₄，其中所述四个电磁阀的电感线圈分别为气缸A对应的两个电磁阀的电感线圈L₁、L₂和气缸B对应的两个电磁阀的电感线圈L₃、L₄；

所述时序控制模块的输入控制信号为两缸的选缸信号A、B以及控制脉宽信号T，以及接收所述电压检测模块的反馈信号S；所述时序控制模块的输出高端控制信号A_H1、A_H2、A_L分别连接MOS管M_H1、M_H2、M_L的栅极，输出低端控制信号B₁、B₂、B₃、B₄分别连接MOS管M₁、M₂、M₃、M₄的栅极；

所述MOS管M_H1、M_H2的漏极连接能量吸收二极管D₄、D₅的负极、储能电容C的一端和电压检测模块上，MOS管M_L的漏极用来连接电瓶电压U_BAT，储能电容C的另一端接地；

所述MOS管M_H1的源极用来连接电感线圈L₁、L₃的一端，所述MOS管M_H2的源极用来连接电感线圈L₂、L₄的一端、切换二级管D₁、D₂的负极，所述MOS管M_L的源极连接到隔离二极管D₀的正极，隔离二极管D₀的负极连接到MOS管M_H1的源极；

所述MOS管M₁、M₂、M₃、M₄的漏极分别用来连接电感线圈L₁、L₂、L₃、L₄的另一端，所述MOS管M₁、M₃的漏极还分别连接切换二级管D₁、D₂的正极，所述MOS管M₂、M₄的漏极还分别连接能量吸收二极管D₅、D₄的正极；

所述MOS管M₁、M₂、M₃、M₄的源极连接到取样电阻R_S的一端、放大器U₁的正向输入端，取样电阻R_S的另一端接地；所述放大器U₁的反向输入端连接到接地电阻R₂的一端、反馈电阻R₁的一端，所述反馈电阻R₁的另一端连接到放大器的输出端和时序控制模块上，接地电阻R₂的另一端连接到地。

进一步的，所述MOS管M_H1的源极连接一续流二极管D₃的负极，所述续流二极管D₃的正极接地。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)通过驱动结构从并联驱动到串联驱动切换的方式，在电流上升开始阶段采用电磁阀的驱动高压分别驱动的形式，保证电磁阀电流快速上升到目标电流；电磁阀在后续的大电流开启、小电流维持两个阶段线路板上承受的总电流和单个电磁阀驱动时的电流相当。

这样印制线路板上只在电流上升过程中承受双倍的电流，而此时线路板上的实际功耗较小；两个电磁阀工作开启、维持整个过程中，电流恢复到单个电磁阀驱动的状态，印制线路板上的驱动线路不需要特殊的加宽设计，功率驱动部分的电磁辐射较小，电控单元印制线路板的电磁兼容性设计易于保证；

(2)同时在两缸工作间隙，利用双电磁阀线圈串联后储存的大能量，为储能电容进行充电，保证储能电容上的电压达到一个较高的电压U_H，满足下一次电磁阀驱动时的高压需求。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述对置二冲程发动机双喷油器高速电磁阀驱动电路的电路图；

图2为本发明实施例所述驱动电路的工作时序图；

图3为本发明实施例所述驱动电路与传统驱动电路的电流对比图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例对置二冲程发动机双喷油器高速电磁阀驱动电路，作为一个两缸A、B四个高速电磁阀的驱动模块，采用双驱动电压、双驱动电流的方式，其中所述四个高速电磁阀的电感线圈分别为气缸A的两个喷油器的高速电磁阀的电感线圈L₁、L₂和气缸B的两个喷油器的高速电磁阀的电感线圈L₃、L₄。

如图1所示，对置二冲程发动机双喷油器高速电磁阀驱动电路包括时序控制模块、电压检测模块、切换二级管D₁、D₂、储能电容C、三个高端MOS管和四个低端MOS管，

所述三个高端MOS管分别为用于对高电源电压U_H进行控制的MOS管M_H1、M_H2和用于对电瓶电源的电压U_BAT进行控制的MOS管M_L，其中电压U_BAT取电瓶电压，高电源电压U_H取储能电容C上的电压；所述四个低端MOS管分别为MOS管M₁、M₂、M₃、M₄，分别用于按时序控制模块的时序控制输出对电感线圈L₁、L₂、L₃、L₄进行驱动，其中MOS管M₁、M₂用来对电感线圈L₁、L₂进行驱动，MOS管M₃、M₄用来对电感线圈L₃、L₄进行驱动。

所述时序控制模块的输入控制信号为两缸的选缸信号A、B以及控制脉宽信号T，以及接收所述电压检测模块的反馈信号S；所述时序控制模块的输出高端控制信号A_H1、A_H2、A_L分别连接MOS管M_H1、M_H2、M_L的栅极，输出低端控制信号B₁、B₂、B₃、B₄分别连接MOS管M₁、M₂、M₃、M₄的栅极，时序控制模块上还有一引脚接地。

所述MOS管M_H1、M_H2的漏极连接到能量吸收二极管D₄、D₅的负极、储能电容C的一端和电压检测模块上，MOS管M_L的漏极连接到电瓶电压U_BAT上，储能电容C的另一端接地，电压检测模块也有一个引脚接地；

所述MOS管M_H1的源极用来连接电感线圈L₁、L₃的一端，所述MOS管M_H2的源极用来连接电感线圈L₂、L₄的一端、切换二级管D₁、D₂的负极，所述MOS管M_L的源极连接到隔离二极管D₀的正极，隔离二极管D₀的负极连接到MOS管M_H1的源极、续流二极管D₃的负极，所述续流二极管D₃的正极连接到地；

所述MOS管M₁、M₂、M₃、M₄的漏极分别用来连接电感线圈L₁、L₂、L₃、L₄的另一端，所述MOS管M₁、M₃的漏极还分别连接切换二级管D₁、D₂的正极，所述MOS管M₂、M₄的漏极还分别连接能量吸收二极管D₅、D₄的正极；

所述MOS管M₁、M₂、M₃、M₄的源极连接到取样电阻R_S的一端、放大器U₁的正向输入端，取样电阻R_S的另一端接地；所述放大器U₁的反向输入端连接到接地电阻R₂的一端、反馈电阻R₁的一端，所述反馈电阻R₁的另一端连接到放大器的输出端和时序控制模块上，接地电阻R₂的另一端连接到地。

本发明实施例电磁阀驱动电路的工作分为三个过程，以驱动其中一个气缸A工作对应的两个喷油器的高速电磁阀的电感线圈L₁、L₂为例进行详细说明：

(1)电磁阀驱动过程

驱动电路接受选缸信号A、B以及控制脉宽信号T，通过时序控制模块形成高端控制信号A_H1、A_H2、A_L和低端控制信号B₁、B₂、B₃、B₄，控制信号如图2所示，过程如下：

(a)T₁时刻至T₂时刻，A_H1、A_H2、A_L控制信号为高，B₁、B₂控制信号为高，高压电源U_H通过MOS管M_H1、M_H2经线圈L₁、L₂和低端MOS管M₁、M₂以及取样电阻Rs对地形成回路，线圈L₁、L₂电流I₁、I₂快速上升，如图3所示；低电源电压U_BAT不起作用，B₃、B₄控制信号为低；

(b)T₂时刻电感线圈L₁、L₂电流到达预定值。A_H1、A_H2控制信号变为低，A_L控制信号受时序控制模块控制，B₁控制信号变低，B₂控制信号仍为高，电瓶电压U_BAT通过MOS管M_L经隔离二极管D₀、线圈L₁、切换二极管D₁、线圈L₂、低端MOS管M₂、取样电阻Rs对地形成回路，取样电阻Rs上经放大器U₁放大的信号V_i反馈到时序控制模块，与时序控制模块中要求的电磁阀开启电流值进行比较，形成控制MOS管M_L的PWM调制信号A_L，完成对开启电流的控制，T₃时刻结束开启电流控制；在MOS管M_L信号为低期间，二极管D3起续流作用；如图3所示，T₂～T₃期间采用本电路驱动的开启电流为I_3-2，比目前常用的电磁阀同时驱动的电流I_3-1，流经取样电阻和印制线路板上的电流能够减小到1/2；

(c)T₃时刻结束电感线圈L₁、L₂开启电流驱动，开始维持电流控制。A_H1、A_H2控制信号仍为低，A_L控制信号受时序控制模块控制，B₁控制信号为低，B₂控制信号仍为高，电瓶电压U_BAT通过MOS管M_L经隔离二极管D₀、线圈L₁、切换二极管D₁、线圈L₂、低端MOS管M₂、取样电阻Rs对地形成回路，取样电阻上经放大的信号V_i反馈到时序控制模块，与时序控制模块中要求的电磁阀维持电流值进行比较，形成控制MOS管M_L的PWM调制信号A_L，完成对维持电流的控制，T₄时刻结束维持电流控制；在MOS管M_L信号为低期间，二极管D3起续流作用；如图3所示，T₃～T₄期间采用本电路驱动的维持电流为I_3-2，比目前常用的电磁阀同时驱动的电流I_3-1，流经取样电阻和印制线路板上的电流能够减小到1/2；

(d)T₄时刻结束电磁阀的控制。A_H1、A_H2、A_L控制信号变为低，，B₁、B₂、B₃、B₄控制信号为低。

(2)能量储存过程

T₁时刻至T₂时刻，由于高压电源U_H对线圈L₁、L₂形成驱动，储能电容C上的电压出现下降。

T₄时刻结束电磁阀的控制，流经线圈L₁、L₂的电流在线圈L₂下端与低端MOS管M₂上形成较高的反相电势，通过能量吸收二极管D₅把能量储存到电容C上；到T₅时刻,储能电容C上的电压出现上升。

(2)能量补充过程

如图2所示，T₆时刻开始，A_L控制信号变为高，线圈L₃通过切换二极管D₂和线圈L₄串联，该串联与MOS管M₄、能量吸收二极管D₄、储能电容C形成典型的DC/DC升压电路，时序控制模块形成PWM驱动信号B₄，对储能电容C进行充电，电压检测模块检测储能电容C上的电压，输出信号S，用于控制PWM脉冲；此期间，采样电阻Rs检查流经线圈L₃、L₄的电流，使通过线圈L₃、L₄的电流不大于开启电流的1/10,确保高速电磁阀不发生动作。到T₇时刻，储能电容C上的电压达到预定的电压。

经过以上三个过程，完成了线圈L₁、L₂对应缸的喷射和高压电源的充电过程。

同样，从T₈时刻开始，选缸信号A、B及控制脉宽信号T，通过时序控制模块形成选缸信号B₃、B₄，进行L₃、L₄缸的喷射，同时运用线圈L₁、切换二极管D₁、线圈L₂、MOS管M₂、能量吸收二极管D₅完成对高压电源的充电过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.对置二冲程发动机双喷油器高速电磁阀驱动电路，其特征在于：包括用来驱动两缸四个电磁阀的时序控制模块、电压检测模块、切换二级管D₁、D₂、储能电容C、三个高端MOS管M_H1、M_H2、M_L和四个低端MOS管M₁、M₂、M₃、M₄，其中所述四个电磁阀的电感线圈分别为气缸A对应的两个电磁阀的电感线圈L₁、L₂和气缸B对应的两个电磁阀的电感线圈L₃、L₄；

所述时序控制模块的输入控制信号为两缸的选缸信号A、B以及控制脉宽信号T，以及接收所述电压检测模块的反馈信号S；所述时序控制模块的输出高端控制信号A_H1、A_H2、A_L分别连接MOS管M_H1、M_H2、M_L的栅极，输出低端控制信号B₁、B₂、B₃、B₄分别连接MOS管M₁、M₂、M₃、M₄的栅极；

所述MOS管M_H1、M_H2的漏极连接能量吸收二极管D₄、D₅的负极、储能电容C的一端和电压检测模块上，MOS管M_L的漏极用来连接电瓶电压U_BAT，储能电容C的另一端接地；

所述MOS管M_H1的源极用来连接电感线圈L₁、L₃的一端，所述MOS管M_H2的源极用来连接电感线圈L₂、L₄的一端、切换二级管D₁、D₂的负极，所述MOS管M_L的源极连接到隔离二极管D₀的正极，隔离二极管D₀的负极连接到MOS管M_H1的源极；

所述MOS管M₁、M₂、M₃、M₄的漏极分别用来连接电感线圈L₁、L₂、L₃、L₄的另一端，所述MOS管M₁、M₃的漏极还分别连接切换二级管D₁、D₂的正极，所述MOS管M₂、M₄的漏极还分别连接能量吸收二极管D₅、D₄的正极；

所述MOS管M₁、M₂、M₃、M₄的源极连接到取样电阻R_S的一端、放大器U₁的正向输入端，取样电阻R_S的另一端接地；所述放大器U₁的反向输入端连接到接地电阻R₂的一端、反馈电阻R₁的一端，所述反馈电阻R₁的另一端连接到放大器的输出端和时序控制模块上，接地电阻R₂的另一端连接到地。

2.根据权利要求1所述的对置二冲程发动机双喷油器高速电磁阀驱动电路，其特征在于：所述MOS管M_H1的源极连接一续流二极管D₃的负极，所述续流二极管D₃的正极接地。