电控单体泵喷油电磁阀驱动控制电路设计.pdf

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1、第2期(总第193期)车用发动机No．2(SerialNo．193)2011年4月VEHICLEENGINEApr．2011电控单体泵喷油电磁阀驱动控制电路设计王沛，马修真，范立云，晏佳(哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：根据大功率柴油机电控单体泵系统对驱动的要求，以Peak&Hold驱动为基础，给出了电路总体设计方案，完成了升压驱动电路设计。在大功率电控单体泵上进行验证，试验结果表明，该升压驱动电路最小工作间隔5ms，电磁阀高压峰值电流达到2OA，维持电流l5A，开启响应时间200s以内，低压维持电流8A，满足了电控单体泵对升压

2、驱动的要求。关键词：柴油机；电控单体泵；电磁阀；驱动电路中图分类号：TK423．8文献标志码：B文章编号：1001～2222(2011)02000704大功率柴油机电控单体泵燃油喷射系统与传统1．2Peak&Hold驱动方式的机械式燃油喷射系统相比，是一种时间控制式柴电磁阀驱动是一个涉及机械、电磁等诸多因素油机电控燃油喷射系统，其喷油定时和喷油量由电相互作用的过程。过小的电流并不足以使电磁阀开控单元(ECU)经驱动电路控制高速电磁阀实现。启，然而过大的电流长时间作用于电磁阀上将会影其中电磁阀驱动控制电路广泛采用双电源驱动的响其工作的可靠与稳定性。因此，电磁阀驱动

3、须要PeakHold驱动方式，即采用高电源促使电磁阀快设计成大电流开启、小电流维持的工作方式，即双电速开启，之后切换到低电源，通过脉宽调制(PWM)源高低压控制电流的Peak&Hold驱动方式，其高使得电磁阀维持在开启状态。低压控制电流波形见图1。本研究根据大功率柴油机电控单体泵系统对升压驱动的要求，采用Peak&Hold驱动方法，设计高、厂、，rV＼，驱动电流波形低压双电源驱动方式升压驱动电路，并在大功率柴油机电控单体泵上进行了试验验证与分析。＼低边维持电流VV＼厂、厂、，rV1电控单体泵系统驱动要求与方式fT2T3l1．1电控单体泵系统驱动要求电控单体泵燃油

4、系统的主要结构特征在于高速图1Peak&Hold驱动电流波形电磁阀。为确保精确控制喷油时刻和喷油量，对电Peak&Hold驱动过程包括3个阶段：T1阶段，磁阀驱动控制要求如下：高压电源(80～120V)作用于电磁线圈，由于其感a)电磁阀必须具有高速通断的响应特性，要尽性负载的特性，高的电压可以加快驱动电流增长速可能地缩小电磁阀的开启和关断延迟，以满足系统度，实现电磁阀快速响应的要求；T2阶段，高压电源对喷射速率的要求；继续作用于电磁阀线圈，并对其进行PWM控制，使b)过大的电磁力会使衔铁在封闭回油道时产驱动电流维持在峰值电流附近，有效减少能量损耗生剧烈撞击，导致

5、长时间使用后阀杆变形，因此需要并保证电磁阀线圈产生足够的电磁力以使衔铁吸引对峰值电流进行维持，保持油道平稳关断；落座；T3阶段，在电磁阀衔铁落座后，供油道打开，c)过大的电流作用于电磁线圈会影响到电磁回油道封闭，在这一阶段，采用较小的驱动电流即可阀的使用寿命，因此，在不影响衔铁对回油道封闭的保证回油道封闭状态，并降低了能量消耗。情况下，驱动电流应尽可能减小。收稿日期：201l01-22；修回日期：201卜03—26作者简介：王沛(1985一)，男，硕士，研究方向为动力机械控制及测试技术；wangpei313@gmail．COIIl。车用发动机2011年第2期输出

6、电压通过设定电阻R和R。的比例关系2电磁阀升压驱动电路设计进行反馈调节。反馈端FB脚的电压为1．26V，并2．1驱动电路总体设计方案及电路工作原理由下式进行计算：本研究针对大功率柴油机单体泵高速电磁阀驱DV=1．26V×(1+)。动要求，采用Peak＆Hold驱动方式，电磁阀升压驱22代人参数，得到输出电压V。一79．25V。动电路设计如下：a)设计电磁阀高压驱动电源为8OV，用以提供电路的工作频率可通过设定R。。的阻值实现在电磁阀开启时的高压驱动电流；采用DC／DC变换100kHz～1MHz内可调。选择的工作频率并不是将24V供电电压提升至8OV；越大越好，过

7、大的工作频率将导致流过MOS管和b)采用24V供电电源提供维持电磁阀低压驱R。。的平均电流减小，但过小的工作频率不能保证动电流所需的电压，通过控制高低位M0S管完成在下次喷射时电压达到所设定的高压。因此，须要驱动电路双电源问的转换；综合考虑。c)采用PWM方式控制MOS管通断，实现电磁阀高低压驱动电流保持在一个固定值；d)引入电流反馈信号接人单片机AD采样端，保证电流闭环占空比调节的实时性；e)增加续流回路克服电磁阀关闭时产生的反向感应电动势，保护电磁阀和驱动电路。图2示出按照总体方案设计完成的电路原理总图。电路工作原理如下：高低位MOs管经控制芯片发出的PWM

8、驱动信号接人电磁阀1脚，