压电喷油器驱动电路设计研究.pdf

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1、第43卷第1期2014年2月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSrllONENGINEANDMOTORCYCLEV01．43No．1Feb．2014压电喷油器驱动电路设计研究+刘振明曾凡明欧阳光耀安士杰(海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033)摘要：针对压电喷油器的实际使用要求和压电驱动器的具体性能参数，基于脉宽调制(PwM)控制方式，采用Ad斗c84l单片机和大功率IGBT开关管设计了压电喷油器的驱动电路。利用MATLAB／SIMu—uNK对充放电回路的限流电感进行了优化设计，

2、最后对设计的驱动电路进行了试验。试验结果表明，设计的驱动电路可实现对压电喷油器的精确快速控制；当压电喷油器内压电驱动器等效电容为7斗F时，驱动电路的充放电时间均小于0．1ms，最大驱动电压可达200V，并且喷油器可实现最小间隔0．2ms的多次喷射。关键词：柴油机压电喷油器驱动电路PWM中图分类号：TK422文献标识码：A文章编号：1671—0630(2014)01—0029一05StudyontheDesignofDriVeCircuitofPiezoelectricInjectorLiuZhe眦Iing

3、，Ze呜Fa衄Iing，Ouya雌Gu锄舒∞。AnS峋ieCoUegeofPowerEn百neering，NavalUniversityofEn舀neering(WuhaIl，Hubei，430033，China)AbStra“：Accordingtotheactualuserequestsof出epiezoelectricinjectorandthematerialpedb咖ancepa-rametersofthepiezoelectricactuator，山edrivecircuitofpiezoel

4、ectricinjectorisdesigIledusingAd斗c84lsin—glechipandIGBT，basedonPWMcontroltype．Thecun．entlimitinginductanceofthecha唱eanddischargecircuitisoptimizationdesigIled，usingMATLAB／SIMUUNK，andatl鹊t，theexperimentisconductedtothedesigneddrivecircuit．TheresultsoftIlee

5、xperimentindicatethattlleddvecircuitcancontrDltllepiezoelectriciIl_jectoraccuratelyandneetly，aIldwhentheequivalentcapacitaIlceofthepiezoelectricactuatorininjectoris7斗F，thetimeoft}lechargeanddischargeislessthan0．1ms，themaximaldrivevoltageis200V，andt}lein-j

6、ectorcanachieVemulti-injectionwithminimumintenralof0．2ms．Keywords：Diesel，PiezoelectriciIl_jector，Drivecircuit，PWM引言高压共轨电控燃油喷射技术是提高现代柴油机经济性，改善柴油机排放的重要手段，是当前柴油机的发展方向。电控喷油器是高压共轨电控燃油喷射系统的关键部件，其性能对高压共轨电控柴油机有着重要影响。而目前电磁阀驱动的电控喷油器由于其自身原理的局限性已无法满足高压共轨电控燃油喷射技术的更高要求

7、。压电陶瓷驱动器是近年来快速发展起来的一种新型微位移驱动器件，具有响应速度快，输出力大，重复性好，分辨率高，控制精确等优点，利用压电驱动器取代传统电磁阀控制电控喷油器可提高电控喷油器性能。压电喷油器的性能发挥主要取决于驱动电路的性能。本文基于脉宽调制(PWM)控制方式，采用+基金项目：“十二五”国防预研项目(4010304020104)；湖北省自然科学基金项目(2012FKB06906)。作者简介：刘振明(1978一)，男，博士，主要研究方向为热力系统的仿真优化及控制。小型内燃机与摩托车第43卷Ad斗c8

8、41单片机和大功率IGBT开关管设计了压电喷油器的驱动电路，并进行了试验。1压电喷油器驱动电路设计1．1驱动电路设计要求压电喷油器驱动电路主要完成两个功能：一是提供足够的高压，以实现压电驱动器输出较大位移，二是对压电驱动器进行快速充放电，使其快速伸缩，实现压电喷油器的快速响应。因此，压电喷油器驱动电路应满足下列要求：1)输出0～200V可调电压；2)占空比可调；3)频率lkHz以上；4)瞬时输出电流要大；5)电路安全、可靠。1