CN108915911B - 改善柴油机低温低电压启动的进气加温预热塞供电电路 - Google Patents

改善柴油机低温低电压启动的进气加温预热塞供电电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种改善柴油机低温低电压启动的进气加温预热塞供电电路，包括28V蓄电池、稳压器、PWM脉宽调制器、功率驱动管和预热塞，所述28V蓄电池与稳压器的输入端连接，同时28V蓄电池与功率驱动管的输入端连接，所述稳压器的输出端与PWM脉宽调制器的供电电源端连接，所述PWM脉宽调制器的输出端与功率驱动管的控制极连接，所述功率驱动管的输出端与预热塞连接,所述PWM脉宽调制器的频率可调、占空比可调。本发明具有以下优势：通过匹配预热塞的额定工作电压、通过匹配预热塞两端PWM脉宽调制信号的占空比大小、通过匹配预热塞两端PWM脉宽调制信号的频率大小，能够保证发动机在低温、低电压下顺利启动。

Description

改善柴油机低温低电压启动的进气加温预热塞供电电路
技术领域
本发明属于车用柴油发动机进气系统技术领域，尤其是涉及一种改善柴油机低温低电压启动的进气加温预热塞供电电路。
背景技术
车用发动机由于其特殊性，要求工作在全天候、全地域领域。特别是在低温环境下，对柴油发动机的启动是一个巨大的考验，因此需要提前对进入发动机气缸内的空气进行预热。这往往需要借助一套进气加温装置来改善发动机启动时的着火性能。
预热塞作为进气加温装置的关键零部件之一，对工作电压较为敏感。电压越高，其表面温度越高，发动机越易着火，但预热塞内部钨丝也越易蒸发、熔断而最终断路。反之，电压越低，其表面温度越低，发动机难以着火，其内部钨丝也越不易产生断路。
预热塞功率大，体积小，单位功率密度较大。通常不加工作电压控制的预热塞，必须实行短时间工作制，否则预热塞可能损坏。一般情况下，预热塞连续工作时间不能超过一分钟，第一次通电加热后，需停歇10～20秒，然后再次通电加热。通过对预热塞工作电压、通电时间、断电时间等参数的匹配，可以提高预热塞的工作寿命与可靠性。
额定电压为24V的预热塞工作在28伏直流电压下，其表面温度高，且发动机易着火，但难以避免发动机启动时因蓄电池电压降带来的表面温度降低从而影响发动机低温启动性能。而额定电压为12V的预热塞，可以避免发动机启动时蓄电池电压降对其启动性能的影响，但如果工作在不加控制的28伏直流电压下，其表面温度会因为更高而烧坏。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种改善柴油机低温低电压启动的进气加温预热塞供电电路，以解决预热塞的工作电压、温度、寿命与发动机着火性能之间的矛盾。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
改善柴油机低温低电压启动的进气加温预热塞供电电路，包括28V蓄电池、稳压器、PWM脉宽调制器、功率驱动管和预热塞，所述28V蓄电池与稳压器的输入端连接，同时28V蓄电池与功率驱动管的输入端(漏极)连接，所述稳压器的输出端与PWM脉宽调制器的供电电源端连接，所述PWM脉宽调制器的输出端与功率驱动管的控制极(栅极)连接，所述功率驱动管的输出端(源极)与预热塞连接,所述PWM脉宽调制器的频率可调、占空比可调。
进一步的，还包括可调电阻和可调电容，所述可调电阻与PWM脉宽调制器的占空比调节端连接，所述可调电容与PWM脉宽调制器的频率调节端连接。
进一步的，所述预热塞的额定工作电压为12伏。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
(1)本发明通过匹配加在预热塞两端PWM脉宽调制信号的频率大小，可以降低预热塞工作温度值的波动度，保证发动机不会因为温度值的过度波动而降低柴油机在低温低电压下顺利启动的成功率。
(2)本发明通过匹配加在预热塞两端的PWM脉宽调制信号的占空比大小，可以保证在不降低预热塞寿命的前提下，合理选择发动机能够在低温低电压顺利启动的温度值大小。
(3)本发明通过匹配预热塞的额定电压，尽可能选择额定电压较低的预热塞，能够保证发动机在低温、低电压下的顺利启动，最大可能的避免了发动机启动瞬间因蓄电池电压降带来的预热塞表面温度降低而导致的发动机低温低电压启动性能下降。
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预热塞供电电路的电路原理图；
图2为本发明实施例所述预热塞供电电路的实施效果示意图。
图3为本发明实施例所述预热塞供电电路的PWM调制信号占空比对温度影响示意图。
图4为本发明实施例所述预热塞供电电路的PWM调制信号频率对温度影响示意图。
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。
本发明实施例改善柴油机低温低电压启动的进气加温预热塞供电电路，如图1所示，包括28V蓄电池、稳压器、PWM脉宽调制器、功率驱动管和预热塞，所述28V蓄电池与稳压器的输入端连接，同时28V蓄电池与功率驱动管的输入端(漏极)连接，所述稳压器的输出端与PWM脉宽调制器的供电电源端连接，所述PWM脉宽调制器的输出端与功率驱动管的控制极(栅极)连接，所述功率驱动管的输出端(源极)与预热塞连接,所述PWM脉宽调制器的频率可调、占空比可调，占空比决定预热塞工作温度值的大小，频率决定预热塞工作温度值的波动度。
进一步的，还包括可调电阻和可调电容，所述可调电阻与PWM脉宽调制器的占空比调节端连接，所述可调电容与PWM脉宽调制器的频率调节端连接。
如图2所示，28V蓄电池产生稳定的28伏直流电压，PWM脉宽调制器输出频率可调、占空比可调的脉宽调制波形，当PWM控制波形为导通状态时，预热塞的两端的工作电压为28伏，预热塞开始升温；当PWM控制波形为关断状态时，预热塞的两端的工作电压为0伏，预热塞开始降温。PWM脉宽调制波形占空比越大，预热塞升温幅度越大。PWM脉宽调制波形频率越大，预热塞温度波动度越小。
如图3所示，当PWM脉宽调制波形的占空比增大时，即导通时间大于关断时间时，预热塞的工作温度升高；反之，当PWM脉宽调制波形的占空比减小时，即导通时间小于关断时间时，预热塞工作温度降低；PWM脉宽调制波形的占空比决定了预热塞工作温度。
如图4所示，当PWM脉宽调制波形的频率增大时，本次导通时间与下次导通时间间隔缩短，本次关断时间与下次关断时间间隔缩短，预热塞的工作温度更加平稳。反之，当PWM脉宽调制波形的频率减小时，本次导通时间与下次导通时间间隔增加，本次关断时间与下次关断时间间隔增加，预热塞的工作温度的波动性更加明显。
本实施例选择额定工作电压为12伏的预热塞进行参数匹配。
所述PWM脉宽调制器的输出波形占空比的调整，可通过调整可调电阻的阻值来实现，为保证发动机在低温低电压下能够顺利启动以及预热塞的工作可靠性，要求预热塞的工作温度值不得超过其容许最高工作温度的85％。
所述PWM脉宽调制器的输出波形频率的调整，可通过调整可调电阻的阻值来实现，为保证发动机在低温低电压下的顺利启动，要求预热塞温度波动时其最小温度值不得低于发动机低温低电压启动容许最低温度。
在匹配柴油机启动瞬间的低电压点火情况，将28V供电系统电源调整到16伏时，PWM脉宽调制器的最大占空比不超过85％。
所述功率驱动管的最大漏极电流不小于预热塞在28伏供电时的冷态电流计算值。
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 (5)

1.改善柴油机低温低电压启动的进气加温预热塞供电电路，其特征在于：包括28V蓄电池、稳压器、PWM脉宽调制器、功率驱动管和预热塞，所述28V蓄电池与稳压器的输入端连接，同时28V蓄电池与功率驱动管的输入端连接，所述稳压器的输出端与PWM脉宽调制器的供电电源端连接，所述PWM脉宽调制器的输出端与功率驱动管的控制极连接，所述功率驱动管的输出端与预热塞连接，所述PWM脉宽调制器的频率可调、占空比可调；
在匹配柴油机启动瞬间的低电压点火情况，将28V供电系统电源调整到16伏时，PWM脉宽调制器的最大占空比不超过85％；
所述功率驱动管的最大漏极电流不小于预热塞在28伏供电时的冷态电流计算值。
2.根据权利要求1所述的改善柴油机低温低电压启动的进气加温预热塞供电电路，其特征在于：还包括可调电阻和可调电容，所述可调电阻与PWM脉宽调制器的占空比调节端连接，所述可调电容与PWM脉宽调制器的频率调节端连接。
3.根据权利要求1所述的改善柴油机低温低电压启动的进气加温预热塞供电电路，其特征在于：所述预热塞的额定工作电压为12伏。
4.根据权利要求1所述的改善柴油机低温低电压启动的进气加温预热塞供电电路，其特征在于：调节所述PWM脉宽调制器输出波形占空比时，预热塞的工作温度值不得超过其容许最高工作温度的85％。
5.根据权利要求1所述的改善柴油机低温低电压启动的进气加温预热塞供电电路，其特征在于：调节所述PWM脉宽调制器输出波形频率时，预热塞的温度波动时其最小温度值不得低于发动机低温低电压启动容许最低温度。
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