CN200943552Y - 柴油机燃油电控共轨喷嘴驱动器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种柴油机燃油电控共轨喷嘴驱动器，包括车用蓄电池电源、升压电路、电磁阀电流控制电路、电磁阀驱动电路，电磁阀驱动电路的电磁阀线圈回路高端分别由蓄电池电源及升压电路的输出端通过场效应管连接电磁阀线圈，其升压电路由车用蓄电池电源作为电源，采用电容倍压升压电路，电容倍压升压电路包括由N对二极管与电容器组成的倍压单元以及脉冲控制电路，各倍压单元相连，脉冲控制电路的输出端与前N－1对倍压单元的输入端连接，第N对倍压单元的输出端是升压电路的输出端。电磁阀驱动电路的电磁阀线圈回路低端串连有场效应管，续流二极管与电磁阀线圈和场效应管的串连电路的两端反并联，所有场效应管的控制极都与电磁阀电流控制电路连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种柴油机燃油电控共轨喷嘴驱动器，用于电控柴油机燃油喷射系统中的电磁阀驱动，属于电磁阀驱动相关技术领域。
背景技术
目前随着柴油发动机技术的发展和排放法规的日益严厉，对喷嘴喷射的要求越来越高，例如喷射时间的准确，喷射量的精确(小流量)，喷射的快速(多次喷射)等等。这些喷射性质与喷嘴及其电磁阀的内部机械结构，驱动电路和控制策略密切相关。通常在喷嘴选定以后，喷嘴及其电磁阀的内部机械结构确定，喷射性质与驱动电路的关系取决于电磁阀的电流波形，特别是电流的上升和下降时间。一般说来，一个稳定不变的波形对于喷射时间的准确，喷射量的精确至关重要。上升时间决定喷射的快速性。快速关断即电流的下降时间对于喷射量的精确和防止流涎非常重要。对于电控共轨柴油发动机，双电压的驱动模式被广泛采用就是为了解决这个问题。不随车用蓄蓄电池电压波动的稳定高压电源决定电磁阀的电流的上升曲线的稳定性。电磁阀的电流控制以及快速关断等技术的研究也很多。
常用外接升压电路多采用电感电路，高压电源电压稳定，但为满足在较短时间内提供足够的能量，电感体积太大，另一方面流经电感的电流具有非常高频的交流分量，会产生强的电磁干扰。也有用其他形式的升压电路，但大多仍不离电感器件(例如借用电磁阀的电感特性)，而且电压的稳定性是个问题。
在电流控制方面，一般设计的电路对于峰值电流到保持电流的过渡过程不加控制，让其自然过渡，其波形完全取决于电气参数。
发明内容
本实用新型的目是为了设计一种柴油机燃油电控共轨喷嘴驱动器，高压电源电压稳定、无电磁干扰，对峰值电流到保持电流的过渡过程加以控制、够满足精确控制的电控共轨喷嘴的驱动电路。
本实用新型的技术方案：本实用新型的柴油机燃油电控共轨喷嘴驱动器包括车用蓄电池电源、升压电路、电磁阀电流控制电路、电磁阀驱动电路，电磁阀驱动电路的电磁阀线圈回路高端分别由蓄电池电源及升压电路的输出端通过场效应管连接电磁阀线圈，场效应管的控制极与电磁阀电流控制电路连接，其升压电路由车用蓄电池电源作为电源，采用电容倍压升压电路，电容倍压升压电路包括由N对二极管与电容器组成的倍压单元以及脉冲控制电路，各倍压单元相连，脉冲控制电路的输出端与前N-1对倍压单元的输入端连接，第N对倍压单元的输出端是升压电路的输出端。
所述的柴油机燃油电控共轨喷嘴驱动器，电磁阀驱动电路的电磁阀线圈回路低端串连有场效应管，续流二极管与电磁阀线圈和场效应管的串连电路的两端反并联，场效应管的控制极与电磁阀电流控制电路连接。
所述的柴油机燃油电控共轨喷嘴驱动器，N选3。
所述的柴油机燃油电控共轨喷嘴驱动器，升压电路的输出端连接到电压比较器的输入端，电压比较器的另一输入端接基准电压，电压比较器的输出端连接到脉冲控制电路的输入端。
所述的柴油机燃油电控共轨喷嘴驱动器，其特征在于：脉冲控制电路的输入控制信号是10KHZ～100KHZ。
所述的柴油机燃油电控共轨喷嘴驱动器，电容倍压升压电路的脉冲控制电路由通用开关管驱动电路及其控制的开关管组成，每组开关管有两个开关管串联，两个串连开关管的低端与地连接，两个串连开关管高端的开关管的两输出端与其控制的倍压单元的输入端连接，每组两个串联的开关管不同时导通。
本实用新型的优点：
避免电感元件的使用，同时通过电容倍压升压电路及其控制电路加快充电时间，形成大于负载电流的充电电流，消除了随输入电压变化和在负载冲击电流下的电压降，减少电磁干扰，能够满足车用蓄电池大范围变化时和多次喷射情况下的稳定电压。高低端驱动电路加续流二极管的组合构成电磁阀的主回路，高端驱动电路的与升压电路连接的场效应管为电磁阀开启提供电流；高端驱动电路的与蓄电池电压连接的场效应管控制电磁阀电流；低端驱动电路的功率场效应管提供电磁阀电流通路和控制续流二极管根据需要是否续流，使电流量根据要求变化，延时小，电流变化陡，并在需要切断时，迅速切断；该驱动电路利用高达10KHZ～100KHZ.频率的开关控制，使得电磁阀电流平稳，波纹小；高低端驱动电路加续流二极管的组合控制形成的负电压，
该驱动电路控制喷嘴电磁阀电流准确，电流波形根据喷嘴特性可随意更改，满足柴油共轨发动机精确控制喷油量的要求。
附图说明
图1为电路的框图。
图2是升压电路框图；
图3是升压电路原理图；
图4是电磁阀电流控制电路图；
图5是喷嘴电磁阀驱动电路电压控制波形信号时序图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本实用新型的具体实施方式及工作过程。
图1为电路的框图：本实用新型包括车用24伏蓄电池电源、升压电路、电磁阀电流控制电路、电磁阀驱动电路，升压电路由车用24伏蓄电池作为电源。24伏蓄电池电源接低端驱动场效应管Q6的阳极，升压电路输出接高端驱动场效应管Q5的阳极。场效应管Q5、Q6的阴极通过隔离二极管D4、D5接喷嘴电磁阀的线圈L1、L2、L3，线圈L1、L2、L3回路分别串连场效应管Q7、Q8、Q9。场效应管Q5、Q6、Q7、Q8、Q9的控制极分别与电磁阀电流控制电路的AL、AH、SR2、B3、B2、B1连接。续流二极管D6与电磁阀线圈Q7、Q8、Q9和场效应管Q7、Q8、Q9的串连电路的两端反并联。R10接电磁阀电流控制电路的SR2，作为电磁阀电流控制电路的输入信号。CTL0、CTL1、CTL2、CTL4、AH来自总控制器。
图2是升压电路框图：升压电路采用电容倍压升压电路，升压电路由车用24伏蓄电池作为电源V0。电容倍压升压电路包括由三对二极管与电容器组成的倍压单元1、2、3以及脉冲控制电路，各倍压单元串联或并联，脉冲控制电路的输出端与前N-1对倍压单元的输入端连接，第N对倍压单元的输出端是升压电路的输出端VH。
图3是升压电路原理图：以N选3为例，U3为通用开关管驱动模块(两个单元)。其一个单元控制Q1、Q2交替导通。当Q2导通时，C1通过D1被充电到蓄电池电压V0，Q2断开，C1上端电压升至二倍蓄电池电压；与此同时半桥驱动单元控制Q3、Q4交替导通。当Q4导通时，C2通过D2被充电到C1上端电压，Q4断开，Q3导通，C2通过Q3充电，C2上端电压升至二倍C1上端电压二倍即四倍蓄电池电压；同时通过D3给C3充电，达四倍蓄电池电压作为高压输出。U3A作用使Q1、Q2及Q3、Q4交替导通。U2A、U2B与电压比较器U1A联合控制充电过程。当C3的电压大于+48伏，U1A输出为低，封锁U2输出，U3不再控制场效应管交替的给电容充电，使C3电容电压不再上升，R5的泄流作用使C3在不充电的情况下不能维持高电压。当C3的电压小于+48伏时，U1A输出为高，U3控制场效应管交替的给电容充电，由于四倍蓄电池电压使C3电容电压迅速上升。这样C3的电压抑制了蓄电池电压和负载影响，VH稳定在+48伏。R1、R4是电压比较器U1A的输入电阻。
也可以将C2的阴极连到蓄电池电压，即两个倍压单元并联，使C3的输出稳定在+48伏。
图4是电磁阀电流控制电路图：运算放大器U4A、U4B、D触发器组成电流控制单元，触发器时钟为CLK高达1MHZ的脉冲信号，SET为电流大小的设定值。U6A的输出AL控制高端低电压场效应管Q6，来自总控制器的AH控制高端高电压场效应管Q5；U6B、U6C、U6D的输出B1、B2、B3控制与线圈L1、L2、L3串连的低端场效应管Q7、Q8、Q9。CTL0为CTL1、CTL2、CTL4信号或值；U6B、U6C、U6D的另一输入端接信号CTL3，为控制续流二极管是否起作用的信号，使电磁阀驱动电压控制波形产生Δt关断，电流转换时，快速达到预定值。
图中只画出不相临的三个喷嘴的控制，另外三个电路的控制方式完全一样，因此省略。
图5为电压控制信号波形图。当L1的喷嘴被控喷油时，相应的低端场效应管Q7导通，AH、AL分别控制高端场效应管Q5、Q6导通。这时来升压电路的48伏电压接L1，L1电流迅速上升。经过一段时间后，Q5关断，Q6继续导通；电磁阀电流控制电路的GND、SR2接电磁阀驱动电路的R10两端，检测L1电流，经过U4A放大后，与设定电流SET比较，结果送到D触发器的D端，D触发器的CLK接10K-100KHZ方波信号，保证电流控制的精度，D触发器输出形成高端场效应管Q6的控制信号AL。喷嘴电磁阀经过一段峰值电流后，转入保持电流，此时设定电流SET首先改变，同时，B1出现一个低电平，低端场效应管Q7关断Δt，同时续流二极管D6不起作用，L1电流迅速下降到保持电流附近，此时B1恢复高电平，低端场效应管Q7导通，同时续流二极管作用，L1电流在高端场效应管Q6控制下维持在保持电流。喷油结束时，Q6、Q7同时关断，续流二极管不起作用，L1电流迅速下降到零，一个喷射过程结束。
在多次喷射的情况下，重复上述过程，只是喷油时间的差别。经过相临喷嘴喷射后，喷嘴L2开始喷射，Q5、Q6动作与上述完全一样，Q8替代Q7，L2通电。依次类推。一个工作循环结束。低端驱动电路根据喷嘴喷射次序、相临分开原则驱动场效应管Q7、Q8、Q9依次导通，与高端驱动电路和续流二极管组合控制各喷嘴有序喷射。同时，由CTL3控制Q7、Q8、Q9在一次导通的中间关断Δt瞬间，即控制续流二极管关断Δt瞬间，使电流快速达到预定值。
本实用新型的核心是采用电容倍压升压电路及低端驱动电路根据喷嘴喷射次序、相临分开原则驱动场效应管Q7、Q8、Q9依次导通，由CTL3控制Q7、Q8、Q9在一次导通的中间关断Δt瞬间，使电流快速达到预定值。因此，凡是采用电容倍压升压电路及低端驱动电路控制续流二极管关断的，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种柴油机燃油电控共轨喷嘴驱动器，包括车用蓄电池电源、升压电路、电磁阀电流控制电路、电磁阀驱动电路，电磁阀驱动电路的电磁阀线圈回路高端分别由蓄电池电源及升压电路的输出端通过场效应管连接电磁阀线圈，场效应管的控制极与电磁阀电流控制电路连接，其特征在于：升压电路由车用蓄电池电源作为电源，采用电容倍压升压电路，电容倍压升压电路包括由N对二极管与电容器组成的倍压单元以及脉冲控制电路，各倍压单元相连，脉冲控制电路的输出端与前N-1对倍压单元的输入端连接，第N对倍压单元的输出端是升压电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的柴油机燃油电控共轨喷嘴驱动器，其特征在于：电磁阀驱动电路的电磁阀线圈回路低端串连有场效应管，续流二极管与电磁阀线圈和场效应管的串连电路的两端反并联，场效应管的控制极与电磁阀电流控制电路连接。
3.根据权利要求1或2所述的柴油机燃油电控共轨喷嘴驱动器，其特征在于：N选3。
4.根据权利要求1或2所述的柴油机燃油电控共轨喷嘴驱动器，其特征在于：升压电路的输出端连接到电压比较器的输入端，电压比较器的另一输入端接基准电压，电压比较器的输出端连接到脉冲控制电路的输入端。
5.根据权利要求1或2所述的柴油机燃油电控共轨喷嘴驱动器，其特征在于：脉冲控制电路的输入控制信号是10KHZ～100KHZ。
6.根据权利要求1或2所述的柴油机燃油电控共轨喷嘴驱动器，其特征在于：电容倍压升压电路的脉冲控制电路由通用开关管驱动电路及其控制的开关管组成，每组开关管有两个开关管串联，两个串连开关管的低端与地连接，两个串连开关管高端的开关管的两输出端与其控制的倍压单元的输入端连接，每组两个串联的开关管不同时导通。
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