双电源双边动电路 副.docVIP

新型双电源双边驱动电路的设计与方案实现 电控喷油器通过ECU进行控制。ECU通过合理控制喷油器电磁阀的启闭，将燃油以最佳的喷射定时，喷油量及喷射次数注入燃烧室。燃油的喷射规律在柴油燃烧中起着至关重要的作用。因此，如何设计一款性能良好的喷油器控制电路与控制方案，是实现优秀柴油燃烧技术的重要前提。 在无特殊要求下，最佳的喷油器控制特性是“快开快闭，保持稳定”，以保证能够尽可能多的喷射次数，和减少各缸间以及各缸各循环的喷油变动；并且希望最大化的节约电能，提高电在控制喷油器的使用效率，减少对车载电瓶能量与寿命的损失。 喷油器电磁阀的启闭及和运动与通电电流密切相关。在这里对通过喷油器工作时电流的变化历程进行分析，来设计一款合适的电路方案来实现其功能，并焊接制作实际电路验证电路特性。 阶段a，此时喷油器还没有打开，电流为0。这时最理想状态是喷油器两端无电势差，且任意端不和电源直接导通。 阶段b，喷油器打开阶段，是电流的提升阶段。电流的增长速率决定了喷油器的开启速率。在这个阶段，喷油器要迅速打开，需要很高的提升电压使电流迅速上升。并要保证喷油器完全打开，使后续的工作过程便于控制。当喷油器打开时，实际上是电磁线圈通电产生的电磁吸引力使线圈产生轴向的吸引力，这时，电磁阀线圈轴向长度缩短已使喷油器打开。当电磁线圈轴向长度变化缩短时，最常见的规律就是其轴向长度越长，其电感的亨利值越小，反之亨利值会随轴向长度的变小而变大。因此在阶段b中，喷油器的完全打开即意味着电磁阀线圈长度以达到最短。此时其亨利值达到最大，从提升电流中观察到一个明显的拐点就是喷油器完全打开的标志。 阶段c，此时喷油器完全打开。电磁线圈轴向长度最短，电感值最大。电流相同时，电感越大，所产生的轴向力越大。所以当喷油器全开时，就可用较小的电流产生足够的吸引力维持电磁阀的完全打开。而较大的电流不但会浪费电能，甚至会产生更多热，以及产生不必要且更大的电磁吸引力会对喷油器的机械部分造成一定损害。因此在阶段c首先使电磁阀的电流降到一个合适的值。 阶段d，喷油器已完全打开，电流也回落到一个合适的值。现在要要将电流值保持在一个范围内，就可以保证电磁阀的持续打开，喷油过程的继续进行。 阶段e，这是喷油器关闭的过程，是电磁阀电流减少的过程。同阶段b类比，电流减少越快，电磁阀的轴向力减小越快，喷油器关闭越快。喷油器的关闭与开启是逆过程，此时电磁阀轴向长度会变长，电感值在变小，当电感值变为最小并不再改变时电流亦会出现一个拐点，可判断喷油器已完全关闭。 综上所述，如下根据喷油器电流各阶段的变化要求做分析，并做出各阶段最理想的等效电路方案。最后使用一定的技巧和控制方法将各阶段的理想等效电路结合为应用电路，并用适当的方法加以控制，完成设计。 阶段a的分析。喷油器无电流。最理想状况是喷油器两端无压差，任意端不和电源短路，其电路较简单，如下所示： 阶段b的分析。理想状况是喷油器高端与提升电压连通，低端与地短路。常用柴油车使用2块12V直流电瓶，串联可得到24V。实际应用中，24v作为提升电源，提升电流过慢，喷油器开启与喷油起始也很慢，因此需要BOOST电路电将24v提升到一个较高的电压，综合喷油器使用的技术文献与Boost电路的简易性，将boost的电压确定为50V。其电路路如下： 阶段c的分析。电流从提升值下降为保持值，喷油器两端不同时与电源或地连通，这时，等效电路如下所示。 但是，在这种模式下，由于提升电流很大，由于没有续流回路，电流会迅速下降，不易控制。并且由电磁感应定律，这样喷油器两端会产生极大的逆向电势差，十分危险。因此增加续流回路。 这时，喷油器两端都未与电源相连。即喷油器各端属于悬浮态，其压差一定，但各端电压对于地可能是不定的，这样会很危险。如在喷油器的高端产生极大的负过冲，或在低端产生极大的正过冲。这也都十分危险，如果将喷油器低端与地相连 ， 这时的反向电动势，会使地线承受很大的浪涌冲击，喷油器的高端也要承受很大的负过冲。这样可将喷油器的高端与低驱动电源24v,或者高驱动电源50v相连同。为了减少Boost电路的负担，推荐将这部分逆向电动势的能量放到50v进行回收。在这里放到50v和放到24v在后续的多缸喷油器电路设计时，将继续解释为什么要选择放到50v。 阶段d的分析。此时是要保证电磁阀的持续打开。既保证线圈电流控制在一个范围内。在电子控制中，为保证电磁阀的打开，最理想最有效的方法就是PWM波调制。意思就是通过PWM的控制，使电磁阀的电流先上升，再下降，并维持在一个小的范围内。为了使电流变化范围小，最有简单的方法是电流上升慢，下降也慢。电流上升慢可通过喷油器高端与低驱动电源24v连通，低端与地连通的方法来实现。 电流下降慢，作类似阶段c的分析，使用阶段c的等效电路 阶段e的分析，为使喷油器快速关闭，