一种高压共轨柴发动机喷油器驱动电路及控制方法技术

一种高压共轨柴发动机喷油器驱动电路的组成包括雷电防护电路、高频滤波电路、高边驱动电路，低边驱动电路，电流采集反馈电路。喷油器控制是高压共轨柴油发动机管理系统的核心部分，喷油器的打开和关闭的响应速度直接决定了喷油的精度，喷油的精度直接影响了发动机动力，稳定性和寿命。本发明专利技术提出的是一种喷油器器驱动电路的设计方法，根据电磁阀固有特性对强激电流及保持电流的强度或持续时间进行调节，在实现燃油流量精确控制的同时，也能够降低功耗、延长电磁阀的寿命。它具有精度高、稳定性好、控制信号简单等特点。其中输出电路主要由浮动栅极驱动器、MOSFET管组成，反馈电路由采样电阻、运算放大器及分压电路组成，本发明专利技术对喷油器电磁阀的控制采用了一种闭环思想。

【技术实现步骤摘要】
一种高压共轨柴发动机喷油器驱动电路及控制方法
本专利技术所属
为喷油器电磁阀控制。
技术介绍
为了满足日益严格的排放法规要求，作为柴油机发展过程中第3次飞跃的高压共轨燃油喷射技术已经使现代柴油机进入高新技术产品领域。高压共轨技术不仅可提升直喷柴油机动力性和燃油经济性，同时改善了排放性能。这要求共轨喷油器具有高速响应的特征,而其高速响应特性是通过电磁阀的特殊设计来实现的。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了实现对喷油器的精确控制。根据电磁阀固有特性对强激电流及保持电流的强度或持续时间进行调节，在实现燃油流量精确控制的同时，也能够降低功耗、延长电磁阀的寿命。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：1、一种高压共轨柴发动机喷油器驱动电路的控制方法，包括以下步骤：步骤1：CPU的ETPU单元产生提供初始喷油信号PWM控制信号，经过燃油芯片译码，产生的高压喷油脉冲和正常电压喷油脉冲信号，通过浮动栅极驱动器，用来控制高边MOS管V3和V4导通，V3的输出端通过一个二极管与V4输出端相连，保证了24V电源和50V电源输出互不影响，浮动栅极驱动器确保MOS管栅极与源极的电压大于开启电压；电阻R3，R4对24V和50V电源的电流进行采集，监控电源输出工作是否正常；R5，R6和V7实现对高边输出进行回绕采集，与控制输出信号进行比较实现高边开关驱动电路自检测功能；V6的正极与地相连，负极与高边开关输出相连，实现续流保护作用。步骤2:高压共轨柴油发动机喷油器高边输出和低边输入连接到高频滤波电路，经过L1、C1和C2组成的高频滤波器，能够抵抗输入信号中的高强度辐射场，实现对内部芯片保护。步骤3：喷油器的输入输出端连接静电防护电路，当喷油器端输入信号中出现瞬态高压静电干扰信号时，瞬态抑制管V10导通，实现对后级电路的雷电防护功能。步骤4：喷油器的负极回路经过MOS管V8，与高边驱动协同控制形成半桥驱动电路，只有在高边驱动电路和低边驱动电路同时打开，喷油器才能工作；该电路保证喷油器不会出现误打开动作，损坏发动机，其中V9正极连接到MOS管漏极，负极连到50V，以免在喷油器在关闭时产生感应电动势击穿MOS管，起到续流保护作用。步骤5：采样电阻串联在喷油器回路控制电路MOS管和地之间，通过采集采样电阻的电流，经过滤波放大，将处理后的结果分成2路连接到燃油芯片，以便实现把喷油电路强击电流和维持电流控制在规定的范围。2、一种高压共轨柴发动机喷油器驱动电路，所述发动机喷油器驱动电路组成包括雷电防护电路、高频滤波电路、高边驱动电路，低边驱动电路，电流采集反馈电路；所述雷电防护电路是由瞬态抑制电路构成，实现对电路的雷电防护；所述高频滤波电路与雷电防护电路连接，可对输入的信号进行高频滤波，对高强辐射场起到抑制作用；所述高边驱动电路保证在50V和24V电源导通下保证喷油器正常供电；所述低边驱动电路配合高边驱动电路共同控制喷油器打开；所述电流采集反馈电路通过采集喷油器电流，将采集的喷油器电流经过滤波放大，送进燃油芯片。本专利技术的效果可以通过以下五点说明：采用瞬态抑制管实现静防护，采用电感和电容组合实现高频滤波，可抑制发动机上复杂工作环境的干扰信号。采用高边开关驱动电路和低边驱动开关驱动电路控制喷油器工作，可确保喷油器只有在正确的时刻打开，保证发动机不被损坏。采用了对电源电流采集，回绕输出采集确保能够对电路是否正常工作进行有效的监控。采用对喷油打开时用比较高的电压，在维持时采用正常工作电压同时采用比较低的电流，可确保喷油器迅速打开和关闭。在喷油器的输出端和回路增加二极管，可确保在喷油器打开和关闭时产生高压感应电动势起到续流钳位，保护内部芯片不被损坏。附图说明图1是快速电磁阀控制信号的电流波形；图2是喷油器高边驱动电路图；图3是输出电路设计图示；图4是喷油器低边驱动电路图；图5是电流采集反馈电路图；图6是雷电防护电路硬件原理图；图7是高频滤波电路硬件原理图。图8是控制波形图具体实施方式下面结合该电路在某高压电子控制器项目中的实际应用，具体讲解这种电路的实施方式及使用效果。某型电子控制器已经交付用户使用，控制快速电磁阀电路满足工作稳定、可靠，可以实现电流波形的精确控制。CYD_IJ是CPU中ETPU模块提供初始喷油控制信号，经过燃油芯片处理后产生BOOST_IJ(高压喷油脉冲)和POW_IJ(正常电压喷油脉冲)信号，用来控制高边MOS管V3和V4。高边MOS管用来控制喷油器的喷油电流。经过燃油芯片产生CYD_RT回线控制信号，用来控制低边MOS管V3。高压喷油控制信号和正常喷油控制信号经过二极管后控制电磁阀的正端。在电磁阀打开过程中，高压喷油信号首先开始工作，当电磁阀线圈电流上升到一定值以后，高压喷油信号停止工作，同时正常喷油信号开始工作，直至喷油结束。在此过程中，对应的回线控制信号CYD_RT在喷油期间一直有效。在电磁阀打开的过程中，回线控制电路中采样电阻上流过一定值的电流，当该电流超过内部滞回比较器的阈值时，内部滞回比较器发生翻转，当该电路电流低于内部滞回比较器的阈值时，内部滞回比较器发生翻转，最终产生PWM波控制电磁阀的高速开启和关闭，让电磁阀保持较小且恒定的电流，降低电路的功耗，同时保护器件不会过热。控制波形见图8所示，CYD_IJ为CPU提供的初始喷油信号，经过燃油芯片处理后产生高压喷射BOOST_IJ和正常喷射POW_IJ主控制信号。IJ_VOL为高压预喷射和主喷射信号的线或，即为电磁阀上端的电压，在两个信号同时为高时，IJ_VOL为高压信号50V；快速开启后，IJ_VOL为正常电源电压24V。IJ_CUR为电磁阀在喷射过程中的电流，在初始高压喷射过程中该电流迅速上升至峰值电流I_PULL，在高压喷射结束后该电流随着PWM脉冲的变化呈现充电放电的过程，保持在I_HOLD附近，使电磁阀的电流维持在比较低的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压共轨柴发动机喷油器驱动电路的控制方法：其特征在于：包括以下步骤：步骤1：CPU的ETPU单元产生提供初始喷油信号PWM控制信号，经过燃油芯片译码，产生的高压喷油脉冲和正常电压喷油脉冲信号，通过浮动栅极驱动器，用来控制高边MOS管V3和V4导通，V3的输出端通过一个二极管与V4输出端相连，保证了24V电源和50V电源输出互不影响，浮动栅极驱动器确保MOS管栅极与源极的电压大于开启电压；电阻R3，R4对24V和50V电源的电流进行采集，监控电源输出工作是否正常；R5，R6和V7实现对高边输出进行回绕采集，与控制输出信号进行比较实现高边开关驱动电路自检测功能；V6的正极与地相连，负极与高边开关输出相连，实现续流保护作用；步骤2:高压共轨柴油发动机喷油器高边输出和低边输入连接到高频滤波电路，经过L1、C1和C2组成的高频滤波器，能够抵抗输入信号中的高强度辐射场，实现对内部芯片保护；步骤3：喷油器的输入输出端连接静电防护电路，当喷油器端输入信号中出现瞬态高压静电干扰信号时，瞬态抑制管V10导通，实现对后级电路的雷电防护功能；步骤4：喷油器的负极回路经过MOS管V8，与高边驱动协同控制形成半桥驱动电路，只有在高边驱动电路和低边驱动电路同时打开，喷油器才能工作；该电路保证喷油器不会出现误打开动作，损坏发动机，其中V9正极连接到MOS管漏极，负极连到50V，以免在喷油器在关闭时产生感应电动势击穿MOS管，起到续流保护作用；步骤5：采样电阻串联在喷油器回路控制电路MOS管和地之间，通过采集采样电阻的电流，经过滤波放大，将处理后的结果分成2路连接到燃油芯片，以便实现把喷油电路强击电流和维持电流控制在规定的范围。...

【技术特征摘要】
1.一种高压共轨柴发动机喷油器驱动电路的控制方法：其特征在于：包括以下步骤：步骤1：CPU的ETPU单元产生提供初始喷油信号PWM控制信号，经过燃油芯片译码，产生的高压喷油脉冲和正常电压喷油脉冲信号，通过浮动栅极驱动器，用来控制高边MOS管V3和V4导通，V3的输出端通过一个二极管与V4输出端相连，保证了24V电源和50V电源输出互不影响，浮动栅极驱动器确保MOS管栅极与源极的电压大于开启电压；电阻R3，R4对24V和50V电源的电流进行采集，监控电源输出工作是否正常；R5，R6和V7实现对高边输出进行回绕采集，与控制输出信号进行比较实现高边开关驱动电路自检测功能；V6的正极与地相连，负极与高边开关输出相连，实现续流保护作用；步骤2:高压共轨柴油发动机喷油器高边输出和低边输入连接到高频滤波电路，经过L1、C1和C2组成的高频滤波器，能够抵抗输入信号中的高强度辐射场，实现对内部芯片保护；步骤3：喷油器的输入输出端连接静电防护电路，当喷油器端输入信号中出现瞬态高压静电干扰信号时，瞬态抑制管V10导通，实现对后级电路的雷电防护功能；步骤4：喷油器的负极回路经过...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雅荟，于正同，周宇辰，阎景波，孙旭升，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61