CN207905942U - 一种用于柴油共轨燃油计量单元的驱动控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于柴油共轨燃油计量单元的驱动控制电路，该控制电路通过发动机控制器ECU PWM驱动低端MOSFET，采样电阻采集上升电流和下降电流，再通过差分放大器放大后，经一阶低通滤波输出近似正弦波电压信号。单片机通过模拟量端口采集滤波后的平均电压，计算计量单元的平均电流，进一步转化为计量单元的开度及相应流量。采用该驱动控制电路，能够有效的实现在全温度范围内对燃油计量单元开度的精确控制，达到燃油轨压稳定性在±2％波动范围的指标，保证燃油喷射的精确性和稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及柴油发动机技术领域，具体涉及一种用于柴油共轨燃油计量单元的驱动控制电路。
背景技术
由于排放法规的限值，特别是柴油机国V排放的具体实施，绝大多数柴油机供油系统都由单体泵供油系统转向柴油机共轨液力系统。柴油共轨液力系统主要由低压燃油泵、燃油细滤、高压油泵、燃油计量单元、轨压传感器、喷油器组成，发动机控制器ECU通过采集轨压传感器(RPS)的信号，脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)调节计量单元的开度，控制高压油泵出油量，从而精确的控制轨压的稳定性。国V阶段轨压波动量要求为±2％，因此计量单元控制精度要求更高。
鉴于此，需要提供一种柴油机共轨燃油计量单元驱动电路，用于燃油计量单元的精确控制，从而达到有效控制高压燃油轨压的稳定性的目的。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型目的在于提供一种用于柴油共轨燃油计量单元的驱动控制电路，达到精确控制燃油轨压的目的。
本实用新型采用的技术方案为：
本实用新型实施例提供一种用于柴油共轨燃油计量单元的驱动控制电路，包括：高端MOSFET、稳压二极管、采样电阻、低端MOSFET、运算放大器、一阶低通滤波电路、第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容、续流二极管，其中，所述高端MOSFET的漏极与供电元件连接，所述高端MOSFET的源极与计量单元的第2管脚连接，所述高端MOSFET的栅极与提供高端驱动信号的驱动元件连接；所述稳压二极管并联连接于所述高端MOSFET的栅极和源极，所述续流二极管的一端与所述计量单元的第2管脚连接，另一端与所述采样电阻的低端连接；所述第一滤波电容和所述第二滤波电容分别与所述计量单元的第2管脚和第1管脚的入口连接；所述低端MOSFET的漏极与所述采样电阻的低端连接，所述低端MOSFET的栅极与提供低端驱动信号的驱动元件连接，所述低端MOSFET的源极接地；所述采样电阻位于所述计量单元和所述低端MOSFET之间，所述采样电阻的高端与所述运算放大器的正向输入端连接，所述采样电阻的低端还与所述运算放大器的负向输入端连接；所述运算放大器的一级放大输出端分别与所述第三滤波电容和所述运算放大器的二级跟随输入端连接，所述运算放大器的输出端与所述一阶低通滤波电路连接；所述一阶低通滤波电路由限流电阻和第四滤波电容构成。
可选地，所述高端MOSFET的漏极与提供24V电源的供电元件连接。
可选地，所述一阶低通滤波电路还与单片机模拟输入通道连接。
本实用新型实施例提供的用于柴油共轨燃油计量单元的驱动控制电路，通过发动机控制器ECU PWM驱动低端MOSFET，采样电阻采集上升电流和下降电流，再通过差分放大器放大后，经一阶低通滤波输出近似正弦波电压信号。单片机通过模拟量端口采集滤波后的平均电压，计算计量单元的平均电流，进一步转化为计量单元的开度及相应流量。采用本实用新型的驱动控制电路，能够有效的实现在全温度范围(-40℃-105℃)内对燃油计量单元开度的精确控制，达到燃油轨压稳定性在±2％波动范围的指标，保证燃油喷射的精确性和稳定性。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的用于柴油共轨燃油计量单元的驱动控制电路的电路原理图；
图2为利用本实用新型实施例提供的用于柴油共轨燃油计量单元的驱动控制电路采集的波形示意图；
图3为通过ECU控制燃油计量单元的平均电流达到轨压精确控制的逻辑框图。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
图1为本实用新型实施例提供的用于柴油共轨燃油计量单元的驱动控制电路的电路原理图。如图1所示，本实用新型实施例提供的用于柴油共轨燃油计量单元的驱动控制电路，包括：高端MOSFET T1、稳压二极管DZ1、采样电阻R1、低端MOSFET T2、运算放大器U1、一阶低通滤波电路R/C、第一滤波电容Cemil、第二滤波电容Cemi2、第三滤波电容C3、续流二极管D1。
其中，所述高端MOSFET T1的漏极与供电元件连接，具体可与发动机控制器ECU的主继电器之后的24V电源连接，所述高端MOSFET T1的源极与计量单元的第2管脚连接，所述高端MOSFET T1的栅极与提供高端驱动信号HS-Drv的驱动元件连接，例如驱动芯片连接。
所述稳压二极管DZ1并联连接于所述高端MOSFET T1的栅极和源极，用于稳压；所述续流二极管D1的一端与所述计量单元的第2管脚连接，另一端与所述采样电阻R1的低端连接，用于续流。
所述第一滤波电容Cemil和所述第二滤波电容Cemi2分别与所述计量单元的第2管脚和第1管脚的入口连接，另一端分别接地，起到静电防护及抑制高频干扰的作用。
所述低端MOSFET T2的漏极与所述采样电阻R1的低端连接，所述低端MOSFET T2的栅极与提供低端驱动信号LS_Drv的驱动元件连接，例如驱动芯片连接，所述低端MOSFET的源极接地。所述采样电阻R1位于所述计量单元和所述低端MOSFET T2之间，所述采样电阻R1的高端与所述运算放大器U1的正向输入端第8管脚连接，所述采样电阻R1的低端还与所述运算放大器U1的负向输入端第1管脚连接。
所述运算放大器U1的一级放大输出端第3管脚分别与所述第三滤波电容C3和所述运算放大器U1的二级跟随输入端第4管脚连接，所述运算放大器U1的输出端第5管脚与所述一阶低通滤波电路R/C连接。具体地，运算放大器U1的第8管脚和第1管脚分别采集采样电阻R1两端的电压差，经过第3管脚一级放大输出和第三滤波电容C3滤波后，经过二级跟随输入端第4管脚后通过第5管脚输出给所述一阶低通滤波电路R/C。此外，运算放大器U1的电源端第6管脚连接12V电源，接地端第2管脚接地。
所述一阶低通滤波电路R/C由限流电阻R2和第四滤波电容C4构成，用于将运算放大器U1放大的信号进行低通滤波转换成类似正弦信号后输出给单片机模拟采集通道，单片机通过模拟量端口采集经滤波后的平均电压，计算计量单元的平均电流，进一步转化为计量单元的开度及相应流量。
本实用新型实施例提供的用于柴油共轨燃油计量单元的控制电路采用高端开关控制，低端PWM平均电流采样的驱动方式，工作原理如下所示：
正常工作时，高端MOSFET T1一直打开，当低端MOSFET T2打开时，电流上升，电流经过高端MOSFET T1/计量单元/采样电阻R1/低端MOSFET T2至参考地；当低端MOSFET T2关闭时，电流下降，计量单元电流经采样电阻R1/续流二极管D1以热量形式散出进行自由泄放。在低端MOSFET T2PWM工作过程中，上升电流和下降电流都会经过采样电阻R1，通过U1构成的差分放大电路，电流电压(I-V)转化后放大，再经过R2/C4组成的一阶低通滤波后转化为类似正弦信号输出。
本实用新型实施例提供的用于柴油共轨燃油计量单元的驱动控制电路的低端驱动部分，通过发动机ECU控制低端MOSFET T2在一个工作周期中的占空比，从而控制回路的平均电流，实现计量单元0-100％开度的控制；单片机通过由采样电阻R1和运算放大器U1构成的平均电流采集电路，采集回路电流在采样电阻R1两端的形成的电压差，运算放大器U1差分放大电压，再经R2/C4组成的一阶低通滤波平滑输出。
如图2所示，为计量单元实际工作的信号波形，其中，通道4三角波形为经过差分放大电路U1的第5管脚输出的波形，通道3为经过R2/C4一阶低通滤波后输出的波形。
如图3所示，描述了通过ECU控制燃油计量单元的平均电流达到轨压精确控制的目的的逻辑图。该逻辑图包含两部分闭环控制，即轨压大闭环控制和平均电流小闭环控制。轨压大闭环控制，发动机控制器ECU根据发动机实际负荷，设定目标轨压，ECU通过采集轨压传感器的当前轨压，进行泵流量的目标流量计算输出；平均电流小闭环控制，ECU通过目标流量进行计量单元设定电流的计算，并通过采集计量单元实际工作电流，进行PID调节，输出控制PWM驱动占空比，从而达到电流精确控制目的。
需要说明的是，本实用新型中用于生成高端驱动信号和低端驱动信号的驱动芯片可采用现有技术中的任何可以生成驱动信号的芯片，例如博世公司的型号为CY146的驱动芯片。
综上，本实用新型提供的一种用于柴油共轨燃油计量单元的驱动控制电路，通过发动机控制器ECU PWM驱动低端MOSFET，采样电阻采集上升电流和下降电流，再通过差分放大器放大后，经一阶低通滤波输出近似正弦波电压信号。单片机通过模拟量端口采集滤波后的平均电压，计算计量单元的平均电流，进一步转化为计量单元的开度及相应流量。采用该驱动控制电路，能够有效的实现在全温度范围(-40℃-105℃)内对燃油计量单元开度的精确控制，达到燃油轨压稳定性在±2％波动范围的指标，保证燃油喷射的精确性和稳定性。
以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种用于柴油共轨燃油计量单元的驱动控制电路，其特征在于，包括：高端MOSFET、稳压二极管、采样电阻、低端MOSFET、运算放大器、一阶低通滤波电路、第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容、续流二极管，其中，所述高端MOSFET的漏极与供电元件连接，所述高端MOSFET的源极与计量单元的第2管脚连接，所述高端MOSFET的栅极与提供高端驱动信号的驱动元件连接；
所述稳压二极管并联连接于所述高端MOSFET的栅极和源极，所述续流二极管的一端与所述计量单元的第2管脚连接，另一端与所述采样电阻的低端连接；
所述第一滤波电容和所述第二滤波电容分别与所述计量单元的第2管脚和第1管脚的入口连接；
所述低端MOSFET的漏极与所述采样电阻的低端连接，所述低端MOSFET的栅极与提供低端驱动信号的驱动元件连接，所述低端MOSFET的源极接地；
所述采样电阻位于所述计量单元和所述低端MOSFET之间，所述采样电阻的高端与所述运算放大器的正向输入端连接，所述采样电阻的低端还与所述运算放大器的负向输入端连接；
所述运算放大器的一级放大输出端分别与所述第三滤波电容和所述运算放大器的二级跟随输入端连接，所述运算放大器的输出端与所述一阶低通滤波电路连接；
所述一阶低通滤波电路由限流电阻和第四滤波电容构成。
2.根据权利要求1所述的用于柴油共轨燃油计量单元的驱动控制电路，其特征在于，所述高端MOSFET的漏极与提供24V电源的供电元件连接。
3.根据权利要求1所述的用于柴油共轨燃油计量单元的驱动控制电路，其特征在于，所述一阶低通滤波电路还与单片机模拟输入通道连接。
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