CN115628145B - 一种气助雾化喷嘴的电流型驱动电路及驱动控制方法 - Google Patents

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CN115628145B CN202211301363.XA CN202211301363A CN115628145B CN 115628145 B CN115628145 B CN 115628145B CN 202211301363 A CN202211301363 A CN 202211301363A CN 115628145 B CN115628145 B CN 115628145B
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Abstract

本发明公开一种气助雾化喷嘴的电流型驱动电路模块及其控制方法，微控制器模块将喷嘴驱动脉冲控制信号转成三种驱动控制信号(高侧高压驱动信号、高侧低压驱动信号和低侧驱动信号)，并分别输入至高侧高压驱动电路、高侧低压驱动电路和低侧驱动电路；高侧高压驱动信号与喷嘴驱动脉冲控制信号同步上升，高侧高压驱动信号停止后执行高侧低压驱动信号，高侧低压驱动信号与喷嘴驱动脉冲控制信号同步结束；低侧驱动信号与喷嘴驱动脉冲控制信号完全同步。本发明的电流驱动涉及多组时间控制变量，可在线调整，驱动电流可灵活调控，同时独有的电源配置范围可最大程度简化三开关式驱动电路的复杂程度。

Description

一种气助雾化喷嘴的电流型驱动电路及驱动控制方法
技术领域
本发明涉及航空活塞发动机燃油直喷技术，具体涉及一种气助雾化喷嘴的电流型驱动电路及驱动控制方法。
背景技术
二冲程航空活塞发动机因具有较高的机械效率和功重比，逐渐成为了无人机的主流动力装置。传统的化油器式或进气道喷射式二冲程发动机存在燃油短路损失问题。在二冲程发动机上采用缸内直喷技术利用纯空气扫气，理论上可以完全解决二冲程发动机的短路损失问题。为了充分发挥二冲程发动机的固有优点，国内外学者与发动机厂商纷纷将目光投向了缸内直喷技术。
二冲程发动机目前以汽油为主要燃料，而汽油具有闪点低、挥发性高和易着火等特点，在运输和使用过程中存在较大的安全风险。航空重油闪点高，不易挥发，其安全性能好，以航空重油为燃料逐渐成为了点燃式航空发动机发展趋势。但是航空重油较难挥发的特性，决定了其在相同条件下比普通汽油的雾化、蒸发质量要差，对二冲程发动机的整机性能有所限制。
目前运用在二冲程发动机上较成熟的缸内直喷方案有高压缸内直喷系统和气助雾化缸内直喷系统两种。相比常规的高压缸内直喷系统，气助雾化缸内直喷系统的燃油索特平均直径较小，雾化质量更好，而且气助雾化缸内直喷系统的直喷控制和燃油计量相互独立，可以灵活控制喷气正时，有助于在低速小负荷工况形成良好的分层混合气。
然而，目前现有气助雾化喷嘴通常采用电压型控制方案，在电压型控制方案中驱动电路首先提供一个恒定电压，线圈通电后电流数值逐渐增大，喷嘴电磁阀处于静止阶段，当电流达到一定数值后，喷嘴电磁阀中的衔铁开始运动，同时喷嘴电磁阀中的气隙也逐渐减小，引起反向电动势，电流数值小幅度减小后继续上升，当衔铁达到最大位置时，进入保持阶段，为减小功耗，将驱动电压调整至可维持衔铁位置的较低数值。若采用该方案，电流上升速度较慢(通常长达2ms)，衔铁静止和运动的时间较长，导致喷嘴电磁阀响应速度慢，直接影响喷气正时的控制精度。
不仅如此，目前大多数的电流型驱动方案都是双开关纯硬件闭环的控制模式，在这种模式下可变参数不多，且无法实现在线变参，使其通用性和灵活性不够强。同时，双开关式电流驱动在结束后的续流方式较为单一，容易导致针阀关闭延迟。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种气助雾化喷嘴的电流型驱动电路及驱动控制方法。
技术方案：本发明的一种气助雾化喷嘴的电流型驱动电路，包括微控制器模块、高侧驱动模块、低侧驱动模块以及电源配置模块(用于为高压与低压进行电源配置)，高侧驱动模块包括高侧高压驱动电路和高侧低压驱动电路；所述电源配置模块将机载电源转化为内部电源为微控制器模块、高侧驱动模块和低侧驱动模块供电；所述微控制器模块将喷嘴驱动脉冲控制信号转成三种驱动控制信号，并分别输入至高侧高压驱动电路、高侧低压驱动电路和低侧驱动电路；三种驱动控制信号包括高侧高压驱动信号HV_CTRL、高侧低压驱动信号LV_CTRL和低侧驱动信号LSV_CTRL；
其中，高侧高压驱动信号HV_CTRL与喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL同步上升，高侧高压驱动信号HV_CTRL停止后执行高侧低压驱动信号LV_CTRL，高侧低压驱动信号LV_CTRL与喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL同步结束；低侧驱动信号LSV_CTRL与喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL完全同步。
进一步地，所述微控制器模块包括单片机最小系统与六施密特触发器U1(供电电压为5V)；单片机用于接收喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL，其高电平灵活兼容3.3V-5.0V范围，单片机对该脉冲边沿实时监测和处理后输出三路驱动控制信号IN1、IN2、IN3，这三路驱动控制信号再经六施密特触发器U1进行二次脉冲整形之后分别转成高侧高压驱动信号HV_CTRL、高侧低压驱动信号LV_CTRL和低侧驱动信号LSV_CTRL；所述施密特触发器U1设有反相器和六组相互对应的输入口、输出口，输入与输出的电平逻辑相反。
为保证驱动信号逻辑正确，单片机的三路驱动信号进入施密特触发器U1的输入口1A、3A、6A后从对应的输出口1Y、3Y、6Y输出，但此时控制信号的逻辑值与原来的相反，为保证驱动信号逻辑正确，将三个已反相的驱动信号接入该施密特触发器剩余的三个输入口2A、4A、5A，再次经过反相输出后即可获得逻辑正确波形整齐的驱动信号HV_CTRL、LV_CTRL、LSV_CTRL。
进一步地，所述机载电源电压V_P的输入幅值为20V-60V；所述电源配置模块包括机载电源电压转高侧高压驱动电压电路、机载电源电压转高侧低压驱动电压电路和机载电源电压转微控制器模块供电电压电路；其中，所述高侧高压驱动电路电源电压V_H的输入幅值为20V-60V，高侧低压驱动电路电源电压V_L的输入幅值为12V-16V；机载电源电压转微控制器模块供电电压电路分别为单片机、施密特触发器U1及栅极驱动器U2、U3、U4供电，所述的单片机供电电压可选用5V或3.3V，施密特触发器U1的供电电压为5V，栅极驱动器U2、栅极驱动器U3和栅极驱动器U4的供电电压V_Q的范围为10V-18V。
所述高侧高压驱动电路和高侧低压驱动电路的前端分别采用高侧高压栅极驱动器U2和高侧低压栅极驱动器U3，但高侧高压栅极驱动器与高侧低压栅极驱动器的驱动信号HV_CTRL、LV_CTRL不同步，因而高侧高压栅极驱动器与高侧低压栅极驱动器不会同时参与对喷嘴驱动电流的控制；所述高侧高压栅极驱动器U2与高侧低压栅极驱动器U3的输出口分别外接有N型MOS管Q1和MOS管Q2，MOS管Q1和MOS管Q2的漏极分别接高侧高压驱动电源和高侧低压驱动电源。
进一步地，在所述高侧高压驱动电路中，N型MOS管Q1的源极接喷嘴电磁阀的正极VAL+；在所述高侧低压驱动电路中，N型MOS管Q2的源极接至一个肖特基二极管D3的正极，该肖特基二极管D3的负极接喷嘴电磁阀的正极VAL+，并在该连接点和功率地PGND之间反接一个肖特基二极管D4。
进一步地，所述低侧驱动模块前端采用低侧栅极驱动器U4，低侧栅极驱动器U4的输出通道外接N型MOS管Q3的栅极，N型MOS管Q3的源极接地，漏极连接至喷嘴电磁阀的负极VAL-，且在两者的连接处还另外连接一个肖特基二极管D5的正极，肖特基二极管D5的负极与机载电源相接。
本发明还公开一种气助雾化喷嘴的电流型驱动电路的驱动控制方法，微控制器模块分别向高侧高压栅极驱动器U2、高侧低压栅极驱动器U3以及低侧栅极驱动器U4输出对应驱动信号HV_CTRL、LV_CTRL、LSV_CTRL，进而形成不断变化的电路回路和驱动电流；
其中，高侧高压驱动信号HV_CTRL与喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL同步输出高电平，维持一段时间tHSH1的执行脉宽后，该高电平切换为PWM信号进行直流斩波，维持另一段tHSH2时间后停止高侧高压驱动；高侧高压驱动信号HV_CTRL停止并延时一段时间tdelay后，开始执行高侧低压驱动信号LV_CTRL，高侧低压驱动信号维持PWM输出一段时间tHSL后，与喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL同步结束；低侧驱动信号LSV_CTRL与喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL完全同步。
进一步地，电路回路和驱动电流的变化如下：
当高侧高压驱动信号和低侧驱动信号同步处在高电平时，高侧高压栅极驱动器U2和低侧栅极驱动器U4各自对应的MOS管Q1、MOS管Q3同步导通，此时高侧高压驱动电源V_H、喷嘴电磁阀正极VAL+、喷嘴电磁阀负极VAL-、功率地PGND形成回路1，此阶段驱动电流快速上升，喷嘴电磁阀导通并迅速打开；
高侧高压驱动信号HV_CTRL经过一段时间tHSH1后进入直流斩波阶段，此时高侧高压驱动电路中的MOS管Q1呈周期性开关状态，若高侧高压栅极驱动器U2对应的MOS管Q1处于关闭状态，且低侧栅极驱动器U4对应的MOS管Q3处于打开状态，则在高侧低压驱动电路中与喷嘴电磁阀正极VAL+并联的功率地PGND经过反接的肖特基二极管D4、喷嘴电磁阀正极VAL+、喷嘴电磁阀负极VAL-、功率地PGND形成回路2；
回路1和回路2来回切换的过程中驱动电流上升速率逐渐变缓，直到达到峰值，喷嘴电磁阀保持开启状态。
高侧高压驱动信号直流斩波一段时间tHSH2后，高侧高压驱动信号HV_CTRL停止执行，此时高侧低压驱动信号LV_CTRL不会立即开启，而是进入一个短暂的延时时间tdelay，该阶段时间比较短暂，主要用于高侧高压驱动电路和高侧低压驱动电路中MOS管Q1、Q2的开关过渡，该阶段驱动电流会以一个较快的速度下降并起到驱动电路保护作用；在短暂延时后高侧低压驱动信号LV_CTRL维持PWM输出；在所述高侧低压驱动信号LV_CTRL执行维持PWM输出期间，进行直流斩波，具体过程为：
高侧低压驱动信号LV_CTRL处于高电平时，高侧低压驱动电路中的MOS管Q2打开，高侧低驱动电压V_L流经肖特基二极管D3、喷嘴电磁阀正极VAL+、喷嘴电磁阀负极VAL-、功率地PGND形成回路3；
当高侧低压驱动信号LV_CTRL处于低电平时，高侧低压驱动电路中的MOS管Q2关闭，此时低侧驱动电路中的MOS管Q3仍处于打开状态，在高侧低压驱动电路中与喷嘴电磁阀正极VAL+并联的功率地PGND经过肖特基二极管D4、喷嘴电磁阀正极VAL+、喷嘴电磁阀负极VAL-、功率地PGND形成回路2，在该直流斩波阶段，驱动电流稳定下降至某一固定值，喷嘴电磁阀维持开启状态；
当低侧驱动信号LSV_CTRL为低电平停止执行时，高侧低压驱动LV_CTRL信号同步停止执行，在高侧低压驱动电路中与喷嘴电磁阀正极VAL+并联的功率地PGND经过肖特基二极管D4、喷嘴电磁阀正极VAL+、电喷嘴磁阀负极VAL-、低侧驱动电路中与喷嘴电磁阀负极VAL-并联的肖特基二极管D5、机载电源V_P形成回路4，该阶段驱动电流在续流作用下继续下降，直至消失，同时喷嘴电磁阀也逐渐关闭。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明提出一种电流型驱动电路技术方案，高侧高压驱动信号与喷嘴驱动脉冲控制信号同步上升，高侧高压驱动信号停止后执行高侧低压驱动信号，高侧低压驱动信号与喷嘴驱动脉冲控制信号同步结束；低侧驱动信号与喷嘴驱动脉冲控制信号完全同步，可使气助雾化喷嘴在大电流状态下快速开启，燃油可以在0.5ms内开始喷入气缸，大大提高了执行机构的响应特性。
(2)本发明在气助雾化喷嘴中采用电流控制方案共有多组时间控制变量，并且可以在线调整，驱动电流可以灵活调控。同时独有的电源配置范围也可以最大程度简化三开关式驱动电路的复杂程度。
(3)通过本发明的电流型驱动电路，可将喷嘴驱动独立于发动机控制器，对于同类型的线圈驱动型喷嘴，具有通用性；对于排量或气缸数量不同的直喷发动机，可按照相应的需求来设计，在资源利用上具有更强灵活性。
附图说明
图1为本发明的驱动电路整体结构示意图；
图2为本发明一实施例中施密特触发器连接方法；
图3为本发明一实施例中高侧高压驱动电路原理图；
图4为本发明一实施例中高侧低压驱动电路原理图；
图5为本发明一实施例中低侧驱动电路原理图；
图6为本发明一实施例中驱动信号时序图；
图7为本发明一实施例中驱动电流变化示意图；
图8为本发明一实施例中各阶段喷嘴电磁阀驱动回路的变化示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1所示，本发明一种气助雾化喷嘴的电流型驱动电路，包括微控制器模块、高侧驱动模块、低侧驱动模块以及电源配置模块高侧驱动模块包括高侧高压驱动电路和高侧低压驱动电路；电源配置模块将机载电源转化为内部电源为微控制器模块、高侧驱动模块和低侧驱动模块供电；微控制器模块将喷嘴驱动脉冲控制信号转成三种驱动控制信号，并分别输入至高侧高压驱动电路、高侧低压驱动电路和低侧驱动模块；三种驱动控制信号包括高侧高压驱动信号HV_CTRL、高侧低压驱动信号LV_CTRL和低侧驱动信号LSV_CTRL；高侧高压驱动信号HV_CTRL与喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL同步输出高电平，维持一段时间tHSH1的执行脉宽后，该高电平切换为PWM信号进行直流斩波，维持另一段tHSH2时间后停止高侧高压驱动；高侧高压驱动信号HV_CTRL停止并延时一段时间tdelay后，开始执行高侧低压驱动信号LV_CTRL，高侧低压驱动信号维持PWM输出一段时间tHSL后，与喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL同步结束；低侧驱动信号LSV_CTRL与喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL完全同步。在上述控制过程中，形成的电路回路和驱动电流不断变化。
本发明基于三开关式控制模块并结合多组时间控制变量，在驱动初期让电流以极高的变化速率迅速达到最大值，衔铁开始运动后逐渐缓慢下降电流的数值，令衔铁继续以较快速度运动，到达最大位置后，进入保持阶段，将电流保持到较小值即可，由于电流的高变化率，本发明响应极快，可保证喷气正时的控制精度。
实施例1：
本实施例的整体驱动电路结构如图1所示。
本实施例中的机载电源电压V_P的输入值为28V；电源配置模块包括机载电源电压转高侧高压驱动电压电路、机载电源电压转高侧低压驱动电压电路和机载电源电压转微控制器模块供电电压电路。其中，高侧高压驱动电路电源电压V_H的输入值为28V，高侧低压驱动电路电源电压V_L的输入幅值为12V；机载电源电压转微控制器模块供电电压电路分别为单片机、施密特触发器U1及栅极驱动器U2、U3、U4供电，单片机供电电压选用3.3V，施密特触发器U1的供电电压为5V，栅极驱动器U2、U3、U4的供电电压V_Q为12V。
本实施例的微控制器模块包括3.3V供电单片机与5V供电六施密特触发器。单片机对脉冲边沿实时监测和处理后输出三路驱动信号IN1、IN2、IN3，这三路驱动控制信号再经六施密特触发器U1进行二次脉冲整形之后分别转成高侧高压驱动信号HV_CTRL、高侧低压驱动信号LV_CTRL和低侧驱动信号LSV_CTRL；
如图2所示，本实施例的六施密特触发器U1中设有六组相互对应的输入口和输出口，输入与输出的电平逻辑相反；为保证驱动信号逻辑正确，单片机的三个驱动信号(即IN1、IN2、IN3)分别进入六施密特触发器U1的输入口1A、3A、6A后从对应的输出口1Y、3Y、6Y输出，但此时控制信号的逻辑值与原来的相反，为保证驱动信号逻辑正确，将三个已反相的驱动信号分别接入该触发器剩余的三个输入口2A、4A、5A，再次经过反相输出后即可获得逻辑正确波形整齐的驱动信号HV_CTRL、LV_CTRL、LSV_CTRL。
在本实施例的高侧驱动模块中，高侧高压驱动电路和高侧低压驱动电路的前端均采用高侧栅极驱动器U2、U3，但高侧高压栅极驱动器与高侧低压栅极驱动器的驱动信号HV_CTRL、LV_CTRL不同步，因而高侧高压栅极驱动器与高侧低压栅极驱动器不会同时参与对喷嘴驱动电流的控制。
如图3所示，本实施例的高侧高压驱动电路的栅极驱动器U2外接接N型MOS管Q1的栅极，MOS管Q1的漏极接高侧高驱动电压V_H，MOS管Q1的源极接喷嘴电磁阀的正极VAL+。
如图4所示，本实施例的高侧低压驱动电路的栅极驱动器U3外接接N型MOS管Q2的栅极，MOS管Q2的漏极接高侧低驱动电压V_L，MOS管Q2的源极接至肖特基二极管D3的正极，肖特基二极管D3的负极连接喷嘴电磁阀的正极VAL+，并且在该连接点和功率地PGND之间反接肖特基二极管D4。
如图5所示，本实施例的低侧驱动模块采用低侧栅极驱动器U4，低侧栅极驱动器U4的输出通道外接N型MOS管Q3的栅极，MOS管Q3的漏极接气助雾化喷嘴电磁阀的负极VAL-，MOS管Q3的源极接地。负极VAL-与MOS管Q3的漏极连接处另外连接一个肖特基二极管D5的正极，并且该肖特基二极管D5的负极与机载电源V_P相接。
实施例2：
本实施例的驱动电路结构与实施例1相同，具体驱动电路的控制方法如图6所示，先由微控制器模块的单片机模块接收喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL，然后输出三路驱动控制信号IN1、IN2、IN3，这三路驱动控制信号经过施密特触发器U1脉冲整形后分别输入至高侧高压栅极驱动器U2，高侧低压栅极驱动器U3以及低侧栅极驱动器U4。
三路驱动控制信号的驱动控制逻辑为：高侧高压驱动信号HV_CTRL与喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL同步输出高电平，维持一段时间tHSH1的执行脉宽后，该高电平切换为PWM信号进行直流斩波，维持另一段时间tHSH2后停止高侧高压驱动。高侧低压驱动信号LV_CTRL在高侧高压驱动信号HV_CTRL停止后，延时一段时间tdelay后开始执行，并且高侧低压驱动信号LV_CTRL维持时长为tHSL的PWM输出，与喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL同步结束。低侧驱动信号LSV_CTRL与喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL完全同步，时长为tLS。
在此控制过程中，形成的电路回路和驱动电流不断变化，驱动电流的变化如图7所示，整体变化特点为快速上升——上升变缓——达到峰值——快速下降——慢速下降——快速消失。
如图8所示，本实施例的电路回路和驱动电流变化具体为：
首先，当高侧高压栅极驱动器U2与低侧栅极驱动器U4的驱动信号HV_CTRL、LSV_CTRL同步处在高电平时，高侧高压栅极驱动器U2和低侧栅极驱动器U4中对应MOS管Q1和MOS管Q3同步导通，高侧高驱动电压V_H、喷嘴电磁阀正极VAL+、喷嘴电磁阀负极VAL-、功率地(PGND)形成回路1，此阶段驱动电流快速上升，喷嘴电磁阀导通并迅速打开；
然后，在经过时间tHSH1之后高侧高压驱动信号HV_CTRL进入直流斩波阶段，此时高侧高压驱动电路中的MOS管Q1呈周期性开关状态，若高侧高压栅极驱动器U2对应的MOS管Q1处于关闭状态，且低侧驱动电路中的MOS管Q3处于打开状态，则在高侧低压驱动电路中与喷嘴电磁阀正极并联的功率地(PGND)经过二极管D4、喷嘴电磁阀正极VAL+、喷嘴电磁阀负极VAL-、功率地(PGND)形成回路2；在回路1和回路2两种回路下来回切换过程中，驱动电流上升速率逐渐变缓，直到达到峰值，喷嘴电磁阀保持开启状态；
接着，在高侧高压驱动信号HV_CTRL直流斩波一段时间tHSH2后，高侧高压驱动信号HV_CTRL停止执行，高侧低压驱动信号LV_CTRL不会立即开启，而是进入一个短暂的延时时间tdelay，实现高侧高压驱动电路和高侧低压驱动电路中MOS管Q1和Q2的开关过渡，该阶段驱动电流会以一个较快的速度下降并起到驱动电路保护作用，在该延时时间tdelay内处于图8中的回路2；
最后，当延时tdelay结束后，开始执行高侧低压驱动信号LV_CTRL实现直流斩波，高侧低压驱动信号LV_CTRL处于高电平时，高侧低压驱动电路中的MOS管Q2打开，高侧低驱动电压V_L流经肖特基二极管D3、喷嘴电磁阀正极VAL+、喷嘴电磁阀负极VAL-、功率地(PGND)形成回路3。
当高侧低压驱动信号LV_CTRL处于低电平时，高侧低压驱动电路中的MOS管Q2关闭，此时低侧驱动电路中的MOS管Q3仍处于打开状态，在高侧低压驱动电路中与喷嘴电磁阀正极并联的功率地(PGND)经过肖特基二极管D4、喷嘴电磁阀正极VAL+、喷嘴电磁阀负极VAL-、功率地(PGND)形成如图8回路中的回路2，在该直流斩波阶段，驱动电流稳定下降至某一固定值，喷嘴电磁阀仍维持开启状态。当低侧驱动信号LSV_CTRL为低电平停止执行时，高侧低压驱动信号LV_CTRL同步停止执行，在高侧低压驱动电路中与喷嘴电磁阀正极并联的功率地PGND经过二极管D4、喷嘴电磁阀正极VAL+、喷嘴电磁阀负极VAL-、低侧驱动电路中与喷嘴电磁阀负极并联的二极管D5、机载电源形成如图8中的回路4，该阶段驱动电流在续流作用下继续下降，直至消失，同时喷嘴电磁阀也逐渐关闭。

Claims (9)

1.一种气助雾化喷嘴的电流型驱动电路，其特征在于：包括微控制器模块、高侧驱动模块、低侧驱动模块以及电源配置模块，高侧驱动模块包括高侧高压驱动电路和高侧低压驱动电路；所述电源配置模块将机载电源转化为内部电源为微控制器模块、高侧驱动模块和低侧驱动模块供电；所述微控制器模块将喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL转成三种驱动控制信号，并分别输入至高侧高压驱动电路、高侧低压驱动电路和低侧驱动电路；三种驱动控制信号包括高侧高压驱动信号HV_CTRL、高侧低压驱动信号LV_CTRL和低侧驱动信号LSV_CTRL；
经过所述的微控制器模块处理后，高侧高压驱动信号HV_CTRL与喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL同步输出高电平，维持一段时间tHSH1的执行脉宽后，该高电平切换为PWM信号进行直流斩波，维持另一段tHSH2时间后停止高侧高压驱动；高侧高压驱动信号HV_CTRL停止并延时一段时间tdelay后，开始执行高侧低压驱动信号LV_CTRL，高侧低压驱动信号维持PWM输出一段时间tHSL后，与喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL同步结束；低侧驱动信号LSV_CTRL与喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL完全同步，信号时长为tLS。
2.根据权利要求1所述的气助雾化喷嘴的电流型驱动电路，其特征在于：所述微控制器模块包括单片机最小系统与六施密特触发器U1；所述单片机用于接收喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL，单片机对该脉冲边沿实时监测和处理后输出三路驱动控制信号IN1、IN2、IN3，这三路驱动控制信号再经六施密特触发器U1进行二次脉冲整形之后分别转成高侧高压驱动信号HV_CTRL、高侧低压驱动信号LV_CTRL和低侧驱动信号LSV_CTRL；所述施密特触发器U1设有反相器和六组相互对应的输入口、输出口，输入与输出的电平逻辑相反。
3.根据权利要求1所述的气助雾化喷嘴的电流型驱动电路，其特征在于：所述机载电源电压V_P的输入幅值为20V-60V；所述电源配置模块包括机载电源电压转高侧高压驱动电压电路、机载电源电压转高侧低压驱动电压电路和机载电源电压转微控制器模块供电电压电路；其中，所述高侧高压驱动电路电源电压V_H的输入幅值为20V-60V，高侧低压驱动电路电源电压V_L的输入幅值为12V-16V；机载电源电压转微控制器模块供电电压电路分别为单片机、施密特触发器U1及栅极驱动器U2、U3、U4供电，所述的单片机供电电压可选用5V或3.3V，施密特触发器U1的供电电压为5V，栅极驱动器U2、栅极驱动器U3和栅极驱动器U4的供电电压V_Q的范围为10V-18V。
4.根据权利要求1所述的气助雾化喷嘴的电流型驱动电路，其特征在于：所述高侧高压驱动电路和高侧低压驱动电路的前端分别采用高侧高压栅极驱动器U2和高侧低压栅极驱动器U3，但高侧高压栅极驱动器U2与高侧低压栅极驱动器U3的驱动信号HV_CTRL、LV_CTRL不同步；所述高侧高压栅极驱动器U2与高侧低压栅极驱动器U3的输出口分别外接有N型MOS管Q1和N型MOS管Q2，MOS管Q1和MOS管Q2的漏极分别接高侧高压驱动电源和高侧低压驱动电源，MOS管Q1和MOS管Q2的源极则用于连接喷嘴电磁阀正极VAL+。
5.根据权利要求4所述的气助雾化喷嘴的电流型驱动电路，其特征在于：在所述高侧高压驱动电路中，N型MOS管Q1的源极接喷嘴电磁阀的正极VAL+；在所述高侧低压驱动电路中，N型MOS管Q2的源极接至一个肖特基二极管D3的正极，该肖特基二极管D3的负极接喷嘴电磁阀的正极VAL+，并在喷嘴电磁阀的正极VAL+和功率地PGND之间反接一个肖特基二极管D4，即喷嘴电磁阀的正极VAL+连接肖特基二极管D4的负极，功率地PGND连接肖特基二极管D4的正极。
6.根据权利要求1所述的气助雾化喷嘴的电流型驱动电路，其特征在于：所述低侧驱动模块前端采用低侧栅极驱动器U4，低侧栅极驱动器U4的输出通道外接N型MOS管Q3的栅极，N型MOS管Q3的源极接地，漏极连接至喷嘴电磁阀的负极VAL-，且N型MOS管Q3的漏极与喷嘴电磁阀的负极VAL-的连接处还另外连接一个肖特基二极管D5的正极，肖特基二极管D5的负极与机载电源相接。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的气助雾化喷嘴的电流型驱动电路的驱动控制方法，其特征在于：微控制器模块分别向高侧高压栅极驱动器U2、高侧低压栅极驱动器U3以及低侧栅极驱动器U4输出对应驱动信号HV_CTRL、LV_CTRL、LSV_CTRL，进而形成不断变化的电路回路和驱动电流；
其中，高侧高压驱动信号HV_CTRL与喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL同步输出高电平，维持一段时间tHSH1的执行脉宽后，该高电平切换为PWM信号进行直流斩波，维持另一段tHSH2时间后停止高侧高压驱动；高侧高压驱动信号HV_CTRL停止并延时一段时间tdelay后，开始执行高侧低压驱动信号LV_CTRL，高侧低压驱动信号维持PWM输出一段时间tHSL后，与喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL同步结束；低侧驱动信号LSV_CTRL与喷嘴驱动脉冲控制信号INJ_CTRL完全同步。
8.根据权利要求7所述的气助雾化喷嘴的电流型驱动电路的驱动控制方法，其特征在于：电路回路和驱动电流的变化如下：
当高侧高压驱动信号和低侧驱动信号同步处在高电平时，高侧高压栅极驱动器U2和低侧栅极驱动器U4各自对应的MOS管Q1、MOS管Q3同步导通，高侧高压驱动电源V_H、喷嘴电磁阀正极VAL+、喷嘴电磁阀负极VAL-、功率地PGND形成回路1，此阶段驱动电流快速上升，喷嘴电磁阀导通并迅速打开；
高侧高压驱动信号HV_CTRL经过一段时间tHSH1后进入直流斩波阶段，此时高侧高压驱动电路中的MOS管Q1呈周期性开关状态，若高侧高压栅极驱动器U2对应的MOS管Q1处于关闭状态，且低侧栅极驱动器U4对应的MOS管Q3处于打开状态，则在高侧低压驱动电路中与喷嘴电磁阀正极VAL+并联的功率地PGND经过反接的肖特基二极管D4、喷嘴电磁阀正极VAL+、喷嘴电磁阀负极VAL-、功率地PGND形成回路2；
在回路1和回路2来回切换过程中，驱动电流上升速率逐渐变缓，直到达到峰值，喷嘴电磁阀保持开启状态。
9.根据权利要求7所述的气助雾化喷嘴的电流型驱动电路的驱动控制方法，其特征在于：在所述高侧低压驱动信号LV_CTRL执行维持PWM输出期间，进行直流斩波，具体过程为：高侧低压驱动信号LV_CTRL处于高电平时，高侧低压驱动电路中的MOS管Q2打开，高侧低驱动电压V_L流经肖特基二极管D3、喷嘴电磁阀正极VAL+、喷嘴电磁阀负极VAL-、功率地PGND形成回路3；
当高侧低压驱动信号LV_CTRL处于低电平时，高侧低压驱动电路中的MOS管Q2关闭，此时低侧驱动电路中的MOS管Q3仍处于打开状态，在高侧低压驱动电路中与喷嘴电磁阀正极VAL+并联的功率地PGND经过肖特基二极管D4、喷嘴电磁阀正极VAL+、喷嘴电磁阀负极VAL-、功率地PGND形成回路2，在该直流斩波阶段，驱动电流稳定下降至某一固定值，喷嘴电磁阀维持开启状态；
当低侧驱动信号LSV_CTRL为低电平停止执行时，高侧低压驱动信号LV_CTRL同步停止执行，在高侧低压驱动电路中与喷嘴电磁阀正极VAL+并联的功率地PGND经过肖特基二极管D4、喷嘴电磁阀正极VAL+、喷嘴电磁阀负极VAL-、低侧驱动电路中与喷嘴电磁阀负极VAL-并联的肖特基二极管D5、机载电源V_P形成回路4，该阶段驱动电流在续流作用下继续下降，直至消失，同时喷嘴电磁阀也逐渐关闭。
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TWI259235B (en) * 2002-03-26 2006-08-01 Mikuni Kogyo Kk Fuel injection controller and controlling method
JP5331663B2 (ja) * 2009-11-30 2013-10-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 電磁式燃料噴射弁の駆動回路
CN106555690B (zh) * 2016-11-23 2023-11-17 辽宁壮龙无人机科技有限公司 航空燃油发动机用集成式电喷/点火系统
CN107642445B (zh) * 2017-09-27 2020-01-14 北京航空航天大学 一种用于两冲程缸内直喷重油发动机的电磁脉冲喷射泵及其控制方法
CN208870697U (zh) * 2018-09-25 2019-05-17 南京林业大学 一种单缸柴油机的夹气喷射控制装置

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