一种电磁阀驱动电流的产生方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电磁阀驱动电流的产生方法和装置，适用于发动机燃油喷射系统，高端驱动电路通过采样电阻与电磁阀一端连接，低端驱动电路连接在电磁阀的另一端，电子控制单元向信号处理电路发送峰值电流保持控制脉冲信号Ａ↓［Ｈ］和电流反馈控制脉冲信号Ａ↓［Ｆ］，并向低端驱动电路发送低端驱动电路控制脉冲信号Ｂ，信号处理电路将采样电阻反馈的电磁阀驱动电流与参考电压对应的电流进行比较，并向高端驱动电路发送控制信号Ｃ。采用了本发明专利技术的技术方案，能够缩短电磁阀开启时间，硬件电流反馈控制电路简单可靠，调节频率高，使用中抗干扰效果好，且价格低廉，整体生产成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电控发动机燃油喷射
，尤其涉及一种电磁阀驱动电流的产生方法和装置。
技术介绍
在电控发动机燃油喷射系统中，对电磁阀的开启和关闭动作有非常严格的要求，由于电磁阀的开启和关闭与驱动电流有密切的关系，所以需要通过精确控制驱动电流以实现电磁阀动作。图1是电磁阀驱动电流波形示意图。如图1所示，在发动机电磁旁通阀控制技术中，驱动电流一般要求形如图l所示的两段式驱动电流，Tl指的是电流提升阶段，T2电流峰值保持阶段，T3低电流保持阶段，电磁阀在T1和T2时间段内完成闭合动作，在T3时间段内维持闭合状态直至结束。为获得该类型的驱动电流，已开发出一些驱动电路，如传统的高低端驱动结构各电磁阀共用一套高端驱动电路，包括一个高端驱动电源和一个高端功率三极管，高端驱动电源常采用车载蓄电池电压24V;每个电磁阀各有一套低端驱动电路，每套低端驱动电路的主要器件为一个低端功率三极管。同时为检测驱动电流，常常在各电磁阀低端设置一个采样电阻。工作时，通过改变高端功率三极管控制脉冲的占空比调整驱动电流大小，通过选通低端功率三极管实现选缸动作。该驱动电路结构简单，但其缺点也比较明显首先，开启时间较长，由于24V驱动电源电压在短时间内无法提供足够的能量，导致驱动电流上升缓慢，不足以在短时间内产生足够的电磁力。如果单纯采用提高驱动电源电压的方式来减少电磁阀开启时间，将极大的增加电源能量消耗，且造成电磁阀线圈发热， 影响其工作寿命，因此一般不被采用。如果采用两路驱动电源分时作用在电磁 阀高端，需要两套功率三极管以及两路控制信号，驱动电路成本较高。其次，对驱动电流控制精度低。为将驱动电流的大小调整到较为理想的形 状，需对驱动电流采用电流闭环反馈控制。传统电磁阀驱动电路一般用两种方 式实现电流闭环控制，即软件电流闭环和硬件电流闭环。在软件电流闭环方式 中，对驱动电流的采样、比较以及调整高端功率三极管控制脉冲占空比等控制 动作都必须依靠数字系统完成，其控制软件的编写较为复杂，且占用较多的数 字系统资源，同时受数字控制芯片自身工作频率的限制对占空比的调整频率非常低， 一般不超过10KHz。过低的反馈控制频率必然导致电流波动幅度较大， 控制精度降低。硬件电流闭环是依靠外围辅助电路来实现对电流采样、比较， 自动调整高端功率三极管控制脉冲占空比。该方式减少对数字系统的依靠，但 如果辅助电路集成度低，反馈电路在长期使用后随元器件性能老化控制精度发 生恶化，且过多的辅助器件造成电路生产成本增加。再次，电磁阀续流方式单一。电磁阀工作的不同阶段内对续流方式有不同 的要求，例如在闭合阶段T2和T3，要求驱动电路对电流续流能力强，以保证 电流波动平稳，而在电磁阀断开时，不需要续流，要求驱动电路迅速吸收电磁 阀断开时产生的感应电流。传统的驱动结构一般在电磁阀两端或在低端功率三 极管发射极与电磁阀高端之间连接一个续流二极管，两者在电磁阀闭合阶段续 流能力强，而在断开时前者续流能力不变，导致驱动电流下降缓慢，电磁阀没 有迅速断开，后者在低端功率三极管被关闭后切断续流回路，感应电流无处泄 放，造成低端功率三极管易损毁。再者，可靠性不强。在传统电磁阀驱动电路中采样电阻常位于低端功率三 极管发射极与电源地之间，该连接方式无法有效抑制电源地线上的干扰，而采 样电压一般小于1V，所以导致采样电压受干扰影响较为明显，控制可靠性较7弱。综上所述，传统驱动电路在驱动能力、控制精度、以及可靠性上均需要改 进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种电磁阀驱动电流的产生方法和装置，能够縮短 电磁阀开启时间，硬件电流反馈控制电路简单可靠，调节频率高，使用中抗干 扰效果好，驱动电路所需控制信号较为简单，减少数字系统资源消耗，降低软 件开发难度，驱动电路所用元件数目少，且价格低廉，整体生产成本低。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案一种电磁阀驱动电流的产生方法，适用于发动机燃油喷射系统，包括以下 步骤A、 所述发动机电子控制单元向信号处理电路发送峰值电流保持控制脉冲 信号A,和电流反馈控制脉冲信号AF,并向低端驱动电路发送低端驱动电路控 制脉冲信号B;B、 所述峰值电流保持控制脉冲信号AH和电流反馈控制脉冲信号A卜，经过所 述信号处理电路中的光电耦合器转换后变成电平为Uh的控制信号A/和电平为 Ul的控制信号A/，其中Uu大于UC、 所述信号处理电路中的控制模块的参考电压输入端获得峰值驱动电流 工h对应的参考电压Ul;D、 当所述电磁阀驱动电流小于所述峰值驱动电流lH时，所述信号处理电 路向高端驱动电路发送高电平的控制信号C，高端功率三极管M打开；E、 低端驱动电路控制脉冲信号B打开低端功率三极管G，所述电磁阀驱 动电路L接通，高压驱动电源提升所述电磁阀驱动电流；F、 当所述电磁阀驱动电流升高到大于所述峰值驱动电流lH后，所述信号 处理电路向高端驱动电路发送低电平的控制信号C，高端功率三极管M关闭，所述电磁阀驱动电流下降；G、 当所述电磁阀驱动电流下降到小于所述峰值驱动电流L后，重复步骤 D到步骤G，直到所述峰值电流保持控制脉冲信号Ah結束；H、 当所述峰值电流保持控制脉冲信号^结束，所述信号处理电路中的控 制模块的参考电压输入端获得维持驱动电流L对应的参考电压IV,I、 当所述电磁阀驱动电流大于所述维持驱动电流L时，所述信号处理电 路向高端驱动电路发送低电平的控制信号C，高端功率三极管M关闭，所述电 磁阀驱动电流下降；J、当所述电磁阀驱动电流下降到小于所述维持驱动电流L.后，所述信号 处理电路向高端驱动电路发送高电平的控制信号C，高端功率三极管M打开， 所述电磁阀驱动电流上升；K、当所述电磁阀驱动电流大于所述维持驱动电流I,后，重复步骤I到步 骤K，直到所述电流反馈控制脉冲信号AF结束；L、当所述电流反馈控制脉冲信号Ap结束，所述信号处理电路向高端驱动 电路发送低电平的控制信号C，高端功率三极管M关闭；M、所述低端驱动电路控制脉冲信号B结束，低端功率三极管G关闭，所 述电磁阀驱动电流下降到零。所述峰值驱动电流In和所述维持驱动电流L是根据所述电磁阀类型、所 述电磁阀开启时间、吸合电磁力预先设定。所述低端驱动电路的数量等于所述电磁阀数量，每个低端驱动电路对应一 路低端驱动电路控制脉冲信号B，时序由发动机发火顺序确定。所述峰值电流保持控制脉冲信号AH和所述电流反馈控制脉冲信号Af的上 升沿作用时刻相同，所述峰值电流保持控制脉冲信号AH作用时间短于所述电 流反馈控制脉冲信号Ap作用时间，所述电流反馈控制脉冲信号Af波形和全部 所述低端驱动电路控制脉冲信号B的波形一致。9如果所述电磁阀驱动电流大于所述控制模块的参考电压输入端获得的参 考电压对应的电流，所述控制模块中的比较器的结果为低，所述结果被所述控 制模块中的触发器锁存，所述触发器的输出为低，所述信号处理电路向高端驱 动电路发送低电平的控制信号C;如果所述电磁阀驱动电流小于所述控制模块 的参考电压输入端获得的参考电压对应的电流，所述控制模块中的比较器的结 果为高，所述结果被所述控制模块中的触发器锁存，所述触发器的输出为高， 所述信号处理电路向高端驱动电路发送高电平的控制信号c。每一个时钟周期，所述控制模块中的比较器对所述电磁阀驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁阀驱动电流的产生方法，适用于发动机燃油喷射系统，其特征在于，包括以下步骤：　Ａ、所述发动机电子控制单元向信号处理电路发送峰值电流保持控制脉冲信号Ａ↓［Ｈ］和电流反馈控制脉冲信号Ａ↓［Ｆ］，并向低端驱动电路发送低端驱动电路控制脉 冲信号Ｂ；　Ｂ、所述峰值电流保持控制脉冲信号Ａ↓［Ｈ］和电流反馈控制脉冲信号Ａ↓［Ｆ］经过所述信号处理电路中的光电耦合器转换后变成电平为Ｕ↓［Ｈ］的控制信号Ａ↓［Ｈ］′和电平为Ｕ↓［Ｌ］的控制信号Ａ↓［Ｌ］′，其中Ｕ↓［Ｈ］大于Ｕ↓［ Ｌ］；　Ｃ、所述信号处理电路中的控制模块的参考电压输入端获得峰值驱动电流Ｉ↓［Ｈ］对应的参考电压Ｕ↓［Ｈ］；　Ｄ、当所述电磁阀驱动电流小于所述峰值驱动电流Ｉ↓［Ｈ］时，所述信号处理电路向高端驱动电路发送高电平的控制信号Ｃ，高端功 率三极管Ｍ打开；　Ｅ、低端驱动电路控制脉冲信号Ｂ打开低端功率三极管Ｇ，所述电磁阀驱动电路Ｌ接通，高压驱动电源提升所述电磁阀驱动电流；　Ｆ、当所述电磁阀驱动电流升高到大于所述峰值驱动电流Ｉ↓［Ｈ］后，所述信号处理电路向高端驱动电路 发送低电平的控制信号Ｃ，高端功率三极管Ｍ关闭，所述电磁阀驱动电流下降；　Ｇ、当所述电磁阀驱动电流下降到小于所述峰值驱动电流Ｉ↓［Ｈ］后，重复步骤Ｄ到步骤Ｇ，直到所述峰值电流保持控制脉冲信号Ａ↓［Ｈ］结束；　Ｈ、当所述峰值电流保持 控制脉冲信号Ａ↓［Ｈ］结束，所述信号处理电路中的控制模块的参考电压输入端获得维持驱动电流Ｉ↓［Ｌ］对应的参考电压Ｕ↓［Ｌ］；　Ｉ、当所述电磁阀驱动电流大于所述维持驱动电流Ｉ↓［Ｌ］时，所述信号处理电路向高端驱动电路发送低电平的控制信号 Ｃ，高端功率三极管Ｍ关闭，所述电磁阀驱动电流下降；　Ｊ、当所述电磁阀驱动电流下降到小于所述维持驱动电流Ｉ↓［Ｌ］后，所述信号处理电路向高端驱动电路发送高电平的控制信号Ｃ，高端功率三极管Ｍ打开，所述电磁阀驱动电流上升；　Ｋ、当所述 电磁阀驱动电流大于所述维持驱动电流Ｉ↓［Ｌ］后，重复步骤Ｉ到步骤Ｋ，直到所述电流反馈控制脉冲信号Ａ↓［Ｆ］结束；　Ｌ、当所述电流反馈控制脉冲信号Ａ↓［Ｆ］结束，所述信号处理电路向高端驱动电路发送低电平的控制信号Ｃ，高端功率三极管Ｍ关闭 ；　Ｍ、所述低端驱动电路控制脉冲信号Ｂ结束，低端功率三极管Ｇ关闭，所述电磁阀驱动电流下降到零。...

【技术特征摘要】
1、一种电磁阀驱动电流的产生方法，适用于发动机燃油喷射系统，其特征在于，包括以下步骤A、所述发动机电子控制单元向信号处理电路发送峰值电流保持控制脉冲信号AH和电流反馈控制脉冲信号AF，并向低端驱动电路发送低端驱动电路控制脉冲信号B；B、所述峰值电流保持控制脉冲信号AH和电流反馈控制脉冲信号AF经过所述信号处理电路中的光电耦合器转换后变成电平为UH的控制信号AH/和电平为UL的控制信号AL/，其中UH大于UL；C、所述信号处理电路中的控制模块的参考电压输入端获得峰值驱动电流IH对应的参考电压UHD、当所述电磁阀驱动电流小于所述峰值驱动电流IH时，所述信号处理电路向高端驱动电路发送高电平的控制信号C，高端功率三极管M打开；E、低端驱动电路控制脉冲信号B打开低端功率三极管G，所述电磁阀驱动电路L接通，高压驱动电源提升所述电磁阀驱动电流；F、当所述电磁阀驱动电流升高到大于所述峰值驱动电流IH后，所述信号处理电路向高端驱动电路发送低电平的控制信号C，高端功率三极管M关闭，所述电磁阀驱动电流下降；G、当所述电磁阀驱动电流下降到小于所述峰值驱动电流IH后，重复步骤D到步骤G，直到所述峰值电流保持控制脉冲信号AH结束；H、当所述峰值电流保持控制脉冲信号AH结束，所述信号处理电路中的控制模块的参考电压输入端获得维持驱动电流IL对应的参考电压UL；I、当所述电磁阀驱动电流大于所述维持驱动电流IL时，所述信号处理电路向高端驱动电路发送低电平的控制信号C，高端功率三极管M关闭，所述电磁阀驱动电流下降；J、当所述电磁阀驱动电流下降到小于所述维持驱动电流IL后，所述信号处理电路向高端驱动电路发送高电平的控制信号C，高端功率三极管M打开，所述电磁阀驱动电流上升；K、当所述电磁阀驱动电流大于所述维持驱动电流IL后，重复步骤I到步骤K，直到所述电流反馈控制脉冲信号AF结束；L、当所述电流反馈控制脉冲信号AF结束，所述信号处理电路向高端驱动电路发送低电平的控制信号C，高端功率三极管M关闭；M、所述低端驱动电路控制脉冲信号B结束，低端功率三极管G关闭，所述电磁阀驱动电流下降到零。2、 根据权利要求l所述的一种电磁阀驱动电流的产生方法，其特征在于， 所述峰值驱动电流lH和所述维持驱动电流L是根据所述电磁阔类型、所述电 磁阀开启时间、吸合电磁力预先设定。3、 根据权利要求1所述的一种电磁阀驱动电流的产生方法，其特征在于， 所述低端驱动电路的数量等于所述电磁阀数量，每个低端驱动电路对应一路低 端驱动电路控制脉冲信号B，时序由发动机发火顺序确定。4、 根据权利要求1或者3所述的一种电磁阀驱动电流的产生方法，其特 征在于，所述峰值电流保持控制脉冲信号AH和所述电流反馈控制脉冲信号AF 的上升沿作用时刻相同，所述峰值电流保持控制脉冲信号AH作用时间短于所 述电流反馈控制脉冲信号A,，作用时间，所述电流反馈控制脉冲信号Af波形和...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔涛，黄英，刘波澜，张付军，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]