基于电流反馈控制的天然气喷射阀高低压分时驱动电路的设计和试验

发布时间：2021-08-07 21:32

　　在分析和测试单电源天然气喷射阀驱动控制电路性能不足的基础上,提出了一种基于电流反馈高低压分时驱动天然气喷射阀的电路方案,并利用UC3843开关电源芯片实现大功率升压斩波（Boost）型电源模块的设计。基于天然气喷射阀供气量测试台架系统,测试天然气喷射阀在发动机不同转速和喷射脉宽下两种控制方案的供气量,试验结果表明电流反馈高低压分时驱动天然气喷射阀的流量平均相比单电源驱动提升了23.73%,流量线性度得到明显提高。 

【文章来源】：内燃机工程. 2020,41(04)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

Bosch NG I2天然气喷射阀

在上述驱动电路中，喷射阀开启阶段采用恒定电源电压驱动，需要较长的时间（1 400μs）才能实现电磁阀开启，同时对喷射阀的电流没有任何控制，随着时间变化，喷射阀开启过程中电流会逐渐增加到一个较大的峰值，导致喷射阀的功耗大幅度增加，对喷射阀的工作寿命和稳定性产生不利影响。因此，必须设计新的驱动方案以实现对喷射阀电流的反馈控制。3 电流反馈高低压分时的驱动控制电路

本设计提出的基于电流反馈高低压分时的喷射阀驱动控制原理如图3所示。采取双电源供电方式，通过开关管Q1和Q2共同控制高压50V和蓄电池电压24V作用在喷射阀的时间长短和电流大小。开关管Q3控制喷射阀的开启和闭合，肖特基二极管D2用于防止高压50V开启时对蓄电池电压模块的反向冲击，二极管D1负责在喷射过程结束后将喷射阀能量回收到高压端。AD8601芯片将R1采样电阻的采样电流信号进行放大，供给单片机进行电流反馈控制，同时将放大的电流信号输入给LM393电压比较器进行比较，并输出信号供给单片机，防止电流超过峰值。通过实际测试获得上述驱动电路的驱动波形、喷射阀电流如图4所示。图中可分为4个阶段：电流上升阶段（T1）、电流反馈阶段（T2）、电磁阀完全开启阶段（T3）和电源电压维持阶段（T4）。在T1阶段利用50V高压对喷射阀进行供电，使喷射阀快速开启；待喷射阀电流上升到B点，采取电流反馈控制将电流维持在12A附近；当喷射阀运行到C点时，喷射阀完全开启，磁路的磁阻减小，此时应该切换成蓄电池电源对喷射阀进行供电；在D点时，采用PWM的方案控制喷射阀，将电流维持在6A左右；运行到E点时，结束整个喷射过程。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3328582