高频电磁阀喷油器能量释放与回收原理
发布时间：2021-07-28 16:17
喷油器能量释放与回收电路直接影响柴油机的工作状态,对整个喷油系统具有重要意义.在工程应用中发现喷油器驱动电路发热量较大,且在喷油器关断时电流下降速率较慢.经研究,原因在于续流结构存在缺陷.首先,对现有能量释放电路的优缺点和可靠性进行了分析.然后针对续流电路存在的问题,提出了一种基于金属-氧化物半导体场效应管的续流电路和控制方法,并在此基础上设计出了喷油驱动电路,新型电路能明显提高整个电路的安全性和可靠性.相同实验条件下,通过将该电路与传统续流电路进行对比实验,测量了喷油器在喷油时的电流下降速率、系统能耗和PCB板温度,以及驱动电源压降.实验结果表明:与双二极管续流相比,新型续流电路在采用48 V和24 V双电源驱动时,平均功率降低到0.2 W,能耗降低33.4%,电流下降时间减少23μs;同时PCB板温下降4℃,MOS管续流电路电源电压仅被拉低3 V.
【文章来源】：昆明理工大学学报(自然科学版). 2020,45(04)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
实验架构
TVS型电路结构如图1(c)所示,由电磁阀、二极管D3和TVS组成闭合回路. 该结构通过匹配TVS的反向击穿电压值防止电流过大,以便控制电磁阀中电压和能量降低到安全限值. 当电压降到MOS管两端能承受的值时,线圈中的电流迅速减小. TVS模式与RCD模式一样,都是通过能量消耗的方式来实现能量释放,依然存在RCD电路的主要缺点.综上所述,单二极管型的电流下降速率快. 其劣势在于:喷油器的发热量大,高、低边开关易损坏,造成可靠性和安全性低. RCD型能够防止高、低边开关损坏,但电容导致电流上升速率和下降速率慢. TVS型将能量消耗在其自身达到保护电路的目的,但发热量最严重.
为满足喷油器的高速电磁阀在喷油过程中的快速响应特性,目前常采用PEAK-HOLD[21]方式驱动,其每个开关管的驱动信号如图2(b).在图2(b)中,驱动电流首先由0上升到IPEAK(阶段a),实现喷油器的开启,这个过程喷油器驱动的能量来自于DC-DC 48V电源,会造成DC-DC电源的亏损,影响下一次喷油器的开启. 之后电磁阀仅需要较小的电流便可以维持开启状态,驱动电流由IPEAK下降到IHOLD(阶段c);驱动电流将维持在IHOLD一段时间(阶段d);在喷油结束后驱动电流由IHOLD降为0(阶段e),此过程的时间应尽量缩短[22].
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于mc33pt2000的共轨燃油喷射系统电磁阀驱动电路与底层软件开发[J]. 李捷辉,冷易凌,段畅. 车用发动机. 2019(04)
[2]转子发动机电控喷油系统设计[J]. 马攀伟,贾强. 内燃机与动力装置. 2019(01)
[3]喷油器电磁阀电流反馈驱动控制研究[J]. 刘鹏. 柴油机. 2018(03)
[4]IGCT驱动关断电路及续流回路参数提取[J]. 王佳蕊,孔力,周亚星,李鲁阳,祁晓敏. 中国电机工程学报. 2017(18)
[5]反激变换器的漏感影响分析及钳位电路参数设计[J]. 于挽涛,冯则坤. 磁性材料及器件. 2016(06)
[6]喷油器电磁阀电流反馈驱动控制研究[J]. 曹冬华,刘鹏,戴乐. 内燃机. 2016(01)
[7]高压共轨喷油器可变续流驱动电路的设计研究[J]. 刘二喜,郭树满,陈礼勇,吴学舜,裴毅强,苏万华. 内燃机工程. 2017(02)
[8]柴油机高速电磁阀驱动电路响应特性研究[J]. 卜建国,周明,温浩彦,李雨宽,冯光烁. 内燃机工程. 2017(01)
[9]基于PSPICE喷油器电磁阀双电源双边驱动电路的设计与优化研究[J]. 陈礼勇,刘二喜,郭树满,苏万华. 内燃机工程. 2015(01)
[10]共轨喷油器驱动电路的试验研究[J]. 李克,牟连嵩,张宏超,崔国旭. 汽车工程. 2013(07)
硕士论文
[1]柴油机高压共轨电控喷油系统控制策略研究[D]. 徐龙.杭州电子科技大学 2018
[2]高压共轨柴油机ECU硬件研究与开发[D]. 尹存源.昆明理工大学 2015
本文编号：3308234
【文章来源】：昆明理工大学学报(自然科学版). 2020,45(04)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
实验架构
TVS型电路结构如图1(c)所示,由电磁阀、二极管D3和TVS组成闭合回路. 该结构通过匹配TVS的反向击穿电压值防止电流过大,以便控制电磁阀中电压和能量降低到安全限值. 当电压降到MOS管两端能承受的值时,线圈中的电流迅速减小. TVS模式与RCD模式一样,都是通过能量消耗的方式来实现能量释放,依然存在RCD电路的主要缺点.综上所述,单二极管型的电流下降速率快. 其劣势在于:喷油器的发热量大,高、低边开关易损坏,造成可靠性和安全性低. RCD型能够防止高、低边开关损坏,但电容导致电流上升速率和下降速率慢. TVS型将能量消耗在其自身达到保护电路的目的,但发热量最严重.
为满足喷油器的高速电磁阀在喷油过程中的快速响应特性,目前常采用PEAK-HOLD[21]方式驱动,其每个开关管的驱动信号如图2(b).在图2(b)中,驱动电流首先由0上升到IPEAK(阶段a),实现喷油器的开启,这个过程喷油器驱动的能量来自于DC-DC 48V电源,会造成DC-DC电源的亏损,影响下一次喷油器的开启. 之后电磁阀仅需要较小的电流便可以维持开启状态,驱动电流由IPEAK下降到IHOLD(阶段c);驱动电流将维持在IHOLD一段时间(阶段d);在喷油结束后驱动电流由IHOLD降为0(阶段e),此过程的时间应尽量缩短[22].
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于mc33pt2000的共轨燃油喷射系统电磁阀驱动电路与底层软件开发[J]. 李捷辉,冷易凌,段畅. 车用发动机. 2019(04)
[2]转子发动机电控喷油系统设计[J]. 马攀伟,贾强. 内燃机与动力装置. 2019(01)
[3]喷油器电磁阀电流反馈驱动控制研究[J]. 刘鹏. 柴油机. 2018(03)
[4]IGCT驱动关断电路及续流回路参数提取[J]. 王佳蕊,孔力,周亚星,李鲁阳,祁晓敏. 中国电机工程学报. 2017(18)
[5]反激变换器的漏感影响分析及钳位电路参数设计[J]. 于挽涛,冯则坤. 磁性材料及器件. 2016(06)
[6]喷油器电磁阀电流反馈驱动控制研究[J]. 曹冬华,刘鹏,戴乐. 内燃机. 2016(01)
[7]高压共轨喷油器可变续流驱动电路的设计研究[J]. 刘二喜,郭树满,陈礼勇,吴学舜,裴毅强,苏万华. 内燃机工程. 2017(02)
[8]柴油机高速电磁阀驱动电路响应特性研究[J]. 卜建国,周明,温浩彦,李雨宽,冯光烁. 内燃机工程. 2017(01)
[9]基于PSPICE喷油器电磁阀双电源双边驱动电路的设计与优化研究[J]. 陈礼勇,刘二喜,郭树满,苏万华. 内燃机工程. 2015(01)
[10]共轨喷油器驱动电路的试验研究[J]. 李克,牟连嵩,张宏超,崔国旭. 汽车工程. 2013(07)
硕士论文
[1]柴油机高压共轨电控喷油系统控制策略研究[D]. 徐龙.杭州电子科技大学 2018
[2]高压共轨柴油机ECU硬件研究与开发[D]. 尹存源.昆明理工大学 2015
本文编号：3308234
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