[发明专利]一种快速电磁阀的驱动控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速电磁阀的驱动控制电路。

背景技术

快速电磁阀是发动机燃油调节系统的一个执行部件，可广泛地应用于航空、舰船、汽车等领域，通过控制快速电磁阀有规律的打开与关断，能够实现燃油流量的调节，从而控制发动机的转速变化。

快速电磁阀自20世纪70年代问世以来，国内外许多厂家及公司对其结构与控制方法进行了研究，我国有关快速电磁阀的研究始于20世纪80年代后期。快速电磁阀驱动电路主要采用分立元件搭建组成，近年来也涌现出一些由专用集成电路实现的快速电磁阀驱动电路。有的驱动控制电路是通过控制电源的输出时间来控制电磁阀的开闭，但是不能精确地控制电流。有些驱动电路是通过严格的软件设计来实现对电磁阀电流的控制，软件的稳定性对控制的好坏影响很大。

发明内容

本发明提出了一种快速电磁阀的驱动控制电路，以解决现有技术控制精度不理想、稳定性不高的问题。

本发明根据电磁阀固有特性对强激电流及维持电流的强度或持续时间进行调节，在实现燃油流量精确控制的同时，也能够降低功耗、减少电磁阀的发热量及实现电磁阀的快速打开与关断。

本发明提出的技术方案如下：

1、电流波形 

本发明所研究的快速电磁阀的驱动电流采用了阶梯波叠加三角颤振波的形式，阶梯波形使得在不降低安全系数的条件下，电磁活门的功耗大幅度降低，并且温升小，效率高；而三角颤振波减小了电磁活门的摩擦滞环，对提高电磁阀的响应速度和控制精度十分有益。

典型驱动电流波形示意图见图1所示，其控制过程如下：为了快速、稳定的打开电磁阀，减少吸合动作时间τ₁，因此需要控制产生一个大于吸合动作电流I_q1的强激电流I_n，允许其在△I_n范围内波动；当快速电磁阀打开后，只需要一个相对较小的维持电流I_y就可以 保持电磁阀的吸合状态，维持电流接近释放动作电流I_q2，因此能够减少释放动作时间τ₂，维持电流允许在△I_y范围内波动。

图中T₁为一个脉冲周期中的吸合时间，T为脉冲周期，占空比q＝T₁/T×100％，通过改变T₁或T可以调节q，控制燃油流量，改变发动机工作状态。

2、电路设计 

快速电磁阀控制系统组成如图2所示，PWM控制信号可由DSP的PWM输出功能产生或由其它有类似功能的芯片或电路产生，输出电路主要由通用定时器、晶体管、MOSFET管及续流二极管组成，反馈电路由采样电阻、运算放大器及分压电路组成。

输出电路如图3所示，D1含有双通用定时器(也可由两个单独的通用定时器组成)，能够产生两路输出信号OUT1及OUT2，当其中任意一个信号为高电平时，晶体管V1或V2导通，那么MOSFET管V3将导通，PWM_OUT+输出+28V，驱动电磁阀工作，电流逐渐上升，V4及V5为续流二极管，能够保护V3。当OUT1及OUT2均为低电平时，V1与V2保持截止状态，V3处于夹断状态，电流流经V4、V5并逐渐减小，直至电流为零，电磁阀不工作。

通用定时器D1的功能表如表1所示，当RESET为低电平时，OUTPUT输出为低电平；当RESET为高电平时，根据TRIGGER和THRESHOLD相对于和的大小不同，OUTPUT将输出对应的状态。

表1双通用定时器D1功能表

图4为快速电磁阀的连接方法，输出电路中的PWM_OUT+接电磁阀的正端，电磁阀的负端PWM_OUT-接到反馈电路中的采样电阻。

反馈电路如图5所示，采样电阻R7为快速阀电流采样电阻，D2、R5、R6、R8及R9组成差分运算放大电路，通过采样电阻，将电流信号转换成电压信号，再经过差分运放，将电压信号放大，R10、R11、R12和R13、R14、R15分别组成分压电路，THR1、TRI1 和THR2、TRI2反馈到D1，根据表1中的真值关系，可以分别控制强激电流及维持电流。

THR1及TRI1用于控制强激电流，对应的分压电阻为R10、R11、R12，根据强激电流I_n及强激电流波动范围△I_n，得到强激电流的允许最大值I_n max及最小值I_n min。