專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射控制電磁閥自舉高壓發(fā)生電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明用于發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中燃料噴射控制高速電磁閥的驅(qū)動(dòng)電路，特別 適用于柴油機(jī)電子燃油噴射控制系統(tǒng)的高壓提升電路。
背景技術(shù)：
柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)中，通常用高速功率電磁閥控制高壓燃油噴射時(shí)刻和 噴射量。為了使電磁閥快速的開啟，技術(shù)上采用一個(gè)高于柴油機(jī)蓄電池電壓的可提 供數(shù)千瓦級(jí)脈沖能量的提升電源，亦即高壓驅(qū)動(dòng)電源。電磁閥開啟后，由蓄電池電 源維持電磁閥的開啟狀態(tài)，直至按指令結(jié)束噴油。
迄今為止，業(yè)界廣泛采用的是"電感-電容-開關(guān)"電路來產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)高速電磁閥所需的高 壓，這就需要一個(gè)具有一定存儲(chǔ)能量的電感器、 一個(gè)功率開關(guān)管、 一個(gè)帶電壓反饋可控占免 比的脈沖發(fā)生電路和一個(gè)電容儲(chǔ)能電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供 一 種發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射控制電磁閥自舉高壓發(fā)生電路，簡化傳統(tǒng)發(fā)動(dòng) 機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)中電控單元的高壓提升電路。本發(fā)明利用柴油機(jī)電控燃油噴射 系統(tǒng)中高速功率電磁閥的電磁鐵作為提升高壓的儲(chǔ)能電感，利用柴油機(jī)電子控制單 元驅(qū)動(dòng)電磁閥的開關(guān)電路作為高壓提升電路的開關(guān)，利用多缸柴油機(jī)分時(shí)控制的原 理，通過發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元的軟件設(shè)計(jì)，將在不同噴油時(shí)段氣缸的電磁鐵按一定 的時(shí)序作為電感交替通電和關(guān)斷形成自感高壓，即"自舉"高ik提升lii路。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于省去了傳統(tǒng)高壓提升電路中的電感器、功率開關(guān)管和脈沖 控制電路，簡化了傳統(tǒng)柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)中電控單元的高壓提升電路，降低 了成本。


圖l自舉高壓提升電路原理圖
Vh-提升高壓電源，V「發(fā)動(dòng)機(jī)蓄電池電源，Ll、 L2、 Ln-柴油機(jī)各氣缸噴油控制 電磁鐵，Kl-控制噴油電磁鐵接通高壓的高位開關(guān)，K2-控制噴油電磁鐵接地的低位 開關(guān)，Dl-向電磁鐵提供蓄電池電源的二極管，D2-低位開關(guān)關(guān)斷時(shí)提供電磁鐵續(xù)流 通道并產(chǎn)生自感卨壓向高壓電源補(bǔ)充能量，C-高壓電源儲(chǔ)能電容，Z-齊納二極管限制高壓峰值，Rl、 R2-分壓電阻，P點(diǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元處理器提供高壓電壓信號(hào)以 控制電感脈沖能量。
圖2自舉高壓提升電路控制時(shí)序圖
CLD-發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸噴油時(shí)序，時(shí)序中數(shù)字表示氣缸號(hào)，本圖以6缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例， CLD1 、 CLD2 ..CLD6分別表示第1缸、第2缸...第6缸；PWM-控制嗩油的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信 號(hào)。
具體實(shí)施例方式
高壓產(chǎn)生基本原理
在圖l所示電路中，當(dāng)?shù)臀婚_關(guān)K2閉合時(shí)，高位開關(guān)K1也同時(shí)閉合，此時(shí)由高 壓電源Vh向噴油控制電磁鐵L供電，使L中的電流迅速上升以使電磁鐵快速吸合，此 電流稱"沖擊電流"，記為L。當(dāng)電磁鐵吸合時(shí)，高位開關(guān)斷丌，此時(shí)由蓄電池通 過二極管D1向電磁鐵L供電，低位開關(guān)繼續(xù)做脈寬調(diào)制式PWM導(dǎo)通，L上產(chǎn)生一個(gè)較小 的但足以使電磁鐵保持吸合狀態(tài)的電流，此電流稱"維持電流"，記為Im。當(dāng)供油結(jié) 束K2斷開吋，電磁鐵L上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)大小與K2斷開前L上流過 的電流大小成正比，該電動(dòng)勢(shì)與蓄電池電壓疊加后經(jīng)二極管D1向儲(chǔ)能電容C充電，由 此完成一次高壓產(chǎn)生的過程。當(dāng)產(chǎn)生的高壓能量過高，齊納二極管將導(dǎo)通使得高壓 源Vh鉗位在規(guī)定的電壓。由于高位開關(guān)導(dǎo)通時(shí)L上的沖擊電流通常是維持電流的數(shù) 倍，因此，利用維持電流關(guān)斷時(shí)對(duì)高壓源補(bǔ)充的能量不足以達(dá)到使高壓源保持穩(wěn)定 的能量平衡，必須通過對(duì)L的多次開關(guān)操作對(duì)高壓源補(bǔ)充能量以保持電壓穩(wěn)定，這樣 的操作其導(dǎo)通電流必須小于電磁鐵噴油吸合的臨界電流，以防止發(fā)生誤噴油，該電 流成為"補(bǔ)能電流"，記為I。。如果忽略電磁鐵吸合過程中電感的變化，則補(bǔ)能電流 大小及次數(shù)由以下能量平衡關(guān)系確定
(i)
多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際應(yīng)用
由于電磁鐵的感量較大，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)行時(shí)，單一的噴射電磁鐵在非噴油時(shí) 段的時(shí)間內(nèi)往往不足以提供電磁鐵作為電感對(duì)高壓源的補(bǔ)能次數(shù)，這樣就要利用多 缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)序圖來合理的分配各噴射電磁鐵的補(bǔ)能時(shí)間。圖2示出了一臺(tái)6缸發(fā)
動(dòng)機(jī)的高壓發(fā)生時(shí)序關(guān)系。
在實(shí)際柴油機(jī)噴油控制電路中，為節(jié)省器件，不是每個(gè)控制噴油的電磁鐵用一 個(gè)獨(dú)立的高位開關(guān)和低位開關(guān)，而是將高位開關(guān)按發(fā)動(dòng)機(jī)的著火順序分成若干組，每組共用一個(gè)高位開關(guān)，低位開關(guān)則每個(gè)電磁鐵一個(gè)。圖2中6缸發(fā)動(dòng)機(jī)的例子是1、 2、 3號(hào)氣缸共用一個(gè)高位開關(guān)，4、 5、 6號(hào)氣缸共用另一個(gè)高位開關(guān)。當(dāng)電磁鐵用作 補(bǔ)能電感時(shí)，其導(dǎo)通時(shí)間必須避開本組高位開關(guān)導(dǎo)通的時(shí)間段，否則將會(huì)吸取高壓 源的能量。本例中，每個(gè)電磁鐵共產(chǎn)生3次高壓能量噴油結(jié)束維持電流產(chǎn)生的高壓 能量和兩次按時(shí)序?qū)ζ渌滋?hào)噴油電磁鐵的補(bǔ)能，其中一次發(fā)生在高位開關(guān)打開前
以保證高位開關(guān)打開前高壓源處于額定電壓，稱"前置補(bǔ)能"；另一次發(fā)生在高位
開關(guān)打開的過程中以補(bǔ)充因高位開關(guān)打開后高壓源電容放電時(shí)能量釋放導(dǎo)致的電壓
降，稱為"過程補(bǔ)能"。圖2中，l號(hào)缸的噴射電磁鐵高壓能量由3號(hào)缸進(jìn)行前置補(bǔ) 能，4號(hào)缸進(jìn)行過程補(bǔ)能。其它氣缸的作用以此類推。
如果一次"前置補(bǔ)能"和一次"過程補(bǔ)能"不足以滿足穩(wěn)定高壓源的需求，則 可以用不同缸的電磁鐵依據(jù)各缸供油時(shí)序，在避開高位開關(guān)開啟時(shí)有兩個(gè)以上低位 開關(guān)同時(shí)開啟(重疊導(dǎo)通)的原則下進(jìn)行多次補(bǔ)能。該過程由發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元 的微處理器按程序自動(dòng)進(jìn)行。
本例是以6缸發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行說明，但本發(fā)明不局限于此，可依此推廣到其它缸數(shù) 的發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明所指稱的發(fā)動(dòng)機(jī)以柴油機(jī)為例加以說明，但不局限于柴油機(jī)，可 以是任何需要高電壓燃料噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)。
權(quán)利要求
1. 發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射控制電磁閥自舉高壓發(fā)生電路，其特征在于將噴射電磁閥的電磁鐵作為自感高壓發(fā)生電感元件，二極管D1作為單向元件，二極管D2作為高壓耦合元件，半導(dǎo)體開關(guān)管K1作為高位開關(guān)元件，半導(dǎo)體開關(guān)管K2作為低位開關(guān)元件，電容C作為高壓儲(chǔ)能元件，齊納二極管Z作為高壓源電壓鉗位元件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射控制電磁閥自舉高壓發(fā)生電路，其特征在于噴 射電磁閥的電磁鐵具有雙重功能，除了本身驅(qū)動(dòng)噴射闊執(zhí)行燃油噴射的主要功能 外，利用在噴射結(jié)束關(guān)斷電磁鐵時(shí)產(chǎn)生的自感高壓以及其不執(zhí)行燃油噴射的時(shí)間段 作為電感開關(guān)產(chǎn)生高壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射控制電磁閥自舉高壓發(fā)生電路，其特征在于二 極管D1的單向?qū)ㄌ匦?，阻止?dāng)高位開關(guān)K1閉合時(shí)高壓源向蓄電池倒灌電流，同時(shí) 在高位開關(guān)K1關(guān)斷且低位開關(guān)K2繼續(xù)導(dǎo)通時(shí)向電磁鐵提供維持電流。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射控制電磁閥自舉高壓發(fā)生電路，其特征在于所使 用的發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元適用于任何6缸以下(含6缸)氣體或液體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電子控 制系統(tǒng)，對(duì)于6缸以上發(fā)動(dòng)機(jī)，可按發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)配置兩個(gè)以上的電子控制單元，通 過通訊接口電路模塊將其連接后運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)計(jì)一種發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射控制電磁閥自舉高壓發(fā)生電路，特別適用于柴油機(jī)電子燃油噴射控制系統(tǒng)的高壓提升電路。利用柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)中高速功率電磁閥的電磁鐵作為提升高壓的儲(chǔ)能電感，利用柴油機(jī)電子控制單元驅(qū)動(dòng)電磁閥的開關(guān)電路作為高壓提升電路的開關(guān)，利用多缸柴油機(jī)分時(shí)控制的原理，通過發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元的軟件設(shè)計(jì)，將在不同噴油時(shí)段氣缸的電磁鐵按一定的時(shí)序作為儲(chǔ)能電感交替通電和關(guān)斷形成自感高壓，即“自舉”高壓提升電路。本發(fā)明省去了傳統(tǒng)高壓提升電路中的電感器、功率開關(guān)管和脈沖控制電路，簡化了傳統(tǒng)柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)中電控單元的高壓提升電路，降低了成本，適用于任何需要高電壓燃料噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)。
文檔編號(hào)F02D41/20GK101424222SQ20081017409
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者張育華 申請(qǐng)人:張育華