专利名称：新型柴油机电控喷油器续流电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种续流电路。特别是涉及一种电路结构简洁可靠的新型柴油机电控喷油器续流电路。
背景技术：
柴油机电控喷油器控制电路，是直接控制喷油器工作的执行电路，是柴油机电子控制系统ECU的核心部分之一。它的基本功能是控制喷油器的开启与关闭，决定喷油规律。 但是不同的电路结构会影响喷油器通断电电流的上升下降速率，而电流的变化速率将决定喷油器打开与关闭的快慢(这两个时段都存在不可控时间因素，这个不可控时间段越短越好)，以及喷油器保持时段(喷油器完全打开至喷油结束)的稳定性。所以，控制电路将直接决定喷油量与喷油定时的控制精度，如果电流的变化速率快，则喷油器开启关闭时间短， 控制精度就高。当喷油器类型固定时，电流上升的速率由通电时的供电电压决定。电压越大，上升越快。这时的驱动类型分为单电源与双电源两种。单电源驱动时，这个电压由喷油器生产商提供的最大耐受电压或标准电压所决定。双电源驱动时，提升电压(喷油器打开时段) 与单电源驱动电压选取方法一致，保持电压(喷油器已完全打开)应不小于设计者提供的最小电压，并且小于驱动电压。续流电路是柴油机喷油器控制电路最重要的组成部分，它决定喷油器断电时电流的下降速率。在喷油过程中不同时段的电流下降速率并不总是越快越好，不同的时段，期望不同的电流下降速率。如图1所示，时段一(a)，喷油器已完全打开，喷油器电感变大，仅需较小的电流就可以持续打开，过高的电流会发热并烧毁喷油器。此时电流的下降速率应尽量缓慢，否则，喷油器电磁线圈会产生极高的自感电动势烧毁MOS管或者其他芯片。时段二 (b)，喷油器电流已下降到一个合适值，需要保持在一个合适范围使喷油持续打开。此时希望电流波动小，变动慢，所以电流下降速率越小越好。时段三(c)，喷油过程结束，喷油器开始关闭，此时希望电流下降速率越快越好，使喷油器迅速关闭，以提高控制精度。所以最理想的喷油器续流电路应当在时段一与时段二中下降速率极慢，在时段三中下降速率极快。图2a、图2b为续流电路中两种极限的模式，这两种电路只存在于实验与理论分析中。图加电路是断电电流下降最慢的一种续流电路，这种电路对时段一与时段二是最理想的，而对时段三由于电流下降时间过长，控制精度极差，所以这种电路不能应用于实际系统。图2b电路是电流下降速率最快的一种续流电路，对时段三电流下降时间最短，控制精度最高。但是在时段一或时段三电流下降中自感电动势极高，几次冲击就会击毁MOS管或其他芯片(自感电动势产生的主要危害是，在喷油器高端产生极大的负过冲击毁高边MOS 管驱动芯片，或者在喷油器低端产生极大的正过冲击毁低边MOS管。这两种现象都不能出现)；在时段二中由于电流下降过快，不能保证保持电流稳定，喷油器不能持续打开。这种电路没有安全可靠性，不能应用于实际系统。图2c电路是如今最通用的续流电路。其实就是图加电路中二极管支路增加一个电阻，这样就会使电流的下降速率比图加快些，比图2b慢些，在保证足够高的安全与稳定性的基础上获得一定的控制精度。对图2c电路所做研究主要是电阻阻值的匹配。阻值增大，电流下降快，控制精度提高，安全稳定性降低；阻值减小，电流下降慢，安全稳定性提高， 控制精度降低。当图2c电路阻值为无穷大时控制精度最高，但没有安全性，此时图2c电路与图2b电路完全一致。所以图2c电路图加电路和图2b电路的折中，并不是最优的方式， 可靠性比图加电路差，控制精度比图2b电路差。在图2c电路的基础上又演变出很多续流电路，如图2d(图中Dl为瞬态抑制二极管)、图2e、图2f (图中Dl为瞬态抑制二极管)电路，可以通过简要分析得知，这些电路和图2c电路一样都是折中的方案，都不能在满足安全与可靠的情况下得到最高的精度，不是喷油器续流电路所希望的最佳方式。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种在足够高的安全与可靠性前提下可获得最高的控制精度的新型柴油机电控喷油器续流电路。本发明所采用的技术方案是一种新型柴油机电控喷油器续流电路，包括有低边驱动MOS管，所述的低边驱动MOS管的源极接地，漏极连接喷油器的一端，所述的喷油器的另一端通过一个续流二极管连接高边驱动MOS管的源极，喷油器的该端还通过一个超快恢复二极管接地，所述的高边驱动MOS管的漏极连接VCC电源，所述的低边驱动MOS管的漏极还通过一个续流二极管连接VCC电源。所述的喷油器的两端各通过一个电容接地。本发明的新型柴油机电控喷油器续流电路，在喷油器高端与地之间连接一个反向的超快恢复二极管，喷油器自感电动势不会在高端产生负过冲而击毁高边MOS管的驱动芯片；同时喷油器低端与VCC连接一个续流二级管，所以自感电动势不会产生超过VCC的正过冲击而毁低边MOS管。而续流电路的转换特性不会受上述两个二极管影响，续流电路安全性也得以提高。因此，本发明在保证安全可靠性的同时控制精度也达到理想要求。
图1是现有技术的喷油器喷油时电流变化过程曲线图；图加 图2f表示的是不同的喷油器续流电路原理图；图3是本发明的新型喷油器续流电路原理图；图4是本发明的续流电路喷油电流的变化趋势曲线图。其中a、a'电流下降的时段一 b、b'电流下降的时段二c、c'电流下降的时段三 L:喷油器
具体实施例方式下面结合实施例和附图对本发明的新型柴油机电控喷油器续流电路做出详细说明。如图3所示，本发明的新型柴油机电控喷油器续流电路，包括有低边驱动MOS管 Q2，所述的低边驱动MOS管Q2的源极接地，漏极连接喷油器L的一端，所述的喷油器L的另
4一端通过一个续流二极管D2连接高边驱动MOS管Ql的源极，喷油器L的该端还通过一个超快恢复二极管Dl接地，所述的高边驱动MOS管Ql的漏极连接VCC电源，所述的低边驱动 MOS管Q2的漏极还通过一个续流二极管D3连接VCC电源。所述的喷油器L的两端各通过一个电容Cl、C2接地。本发明的新型柴油机电控喷油器续流电路，其中VCC选用喷油器生产商提供的驱动电压；高边驱动MOS管Ql为高边驱动类型，使用高边自举电路驱动；低边驱动MOS管Q2 为低边驱动类型，使用普通低边驱动芯片驱动；超快恢复二极管Dl —端接地，一端接喷油器L的高端，用于抑制喷油器L关闭时自感电动势在高端产生的负过冲；喷油器L的高低端各通过一个电容Cl和电容C2接地，用于消除喷油器L通断电时产生的噪音，并进一步消除喷油器L关闭时的负过冲；续流二极管D2用于隔离当喷油器L关闭时，喷油器L高端产生负过冲后，从喷油器L的低端传来的对高边驱动MOS管Ql源极的正过冲(这个正过冲也会击毁与高边驱动MOS管Ql有连接关系高边驱动芯片)；续流二极管D3用于抑制当喷油器L 关闭时自感电动势在喷油器L低端产生的正过冲。如图4所示，本发明的新型柴油机电控喷油器续流电路，电流变化历程，时段一与时段二电流下降缓慢，与图加电路下降速率一致，时段三电流下降快速，与图2b电路下降速率一致。喷油器高端与地之间连接一个反向的超快恢复二极管，喷油器自感电动势不会在高端产生负过冲而击毁高边驱动MOS管的驱动芯片；同时喷油器低端与VCC电源连接一个续流二级管，所以自感电动势不会产生超过VCC电源的正过冲击而毁低边驱动MOS管。分析与实验可知，续流电路的转换特性不会受上述两个二极管影响，续流电路安全性也得以提高。依据图3搭建实验电路，电路连续工作15小时，累计工作200小时都没有出现故障， 并且与图2c电路相比，喷油器喷油的循环变动量减小到一个非常小的值(喷油循环变动量也与喷油器的类型与加工精度有关)。经实验验证，此续流电路在保证安全可靠性的同时控制精度也达到理想要求。本发明的新型柴油机电控喷油器续流电路中喷油器喷油控制过程如下1)当喷油器L需要打开喷油时，高边驱动MOS管Ql与低边驱动MOS管Q2同时导通，喷油器L通电，电流开始上升。当电流上升到一定数值时，喷油器L完全打开(当电流上升到喷油器所允许的最大值而没有完全打开，则高边驱动MOS管Ql继续导通，高边驱动 MOS管Ql使用PWM波方式控制通断，使喷油器L电流维持在一个合适范围等待喷油器完全打开)。2)喷油器L已完全打开，喷油器L电感变大，此时需要较小的电流就能保证喷油器 L持续开启。此时高边驱动MOS管Ql继续导通，低边驱动MOS管Q2关闭，喷油器L断电，电流开始下降，直到电流下降到一个合适的值。这个过程就是电流下降的时段一，由于高边驱动MOS管Ql导通时可认为短路，所以此时的续流电路具有与图加电路相同的续流模式，安全性没有问题。3)当喷油器L电流下降到一个合适值时，需要一定的控制方案使电流保持到一个合适的范围，以保证喷油器L持续的完全打开。此时高边驱动MOS管Ql继续导通，低边驱动MOS管Q2使用PWM波方式控制通断，使喷油器L电流维持在这个合适的范围内，直到喷油过程结束。这个过程中，当低边驱动MOS管Q2关闭时，就是电流下降的时段二，因为高边驱动MOS管Ql —直处于导通状态，所以此时的续流电路具有与图加电路相同的续流模式，此时电流下降慢，电流可以稳定到一个较小的范围内。4)当喷油过程结束后，需要关闭喷油器L，此时彻底关闭低边驱动MOS管Q2，电流持续下降到零，这个过程就是电流下降的时段三。为了获得与图2b电路相同的续流模式， 高边驱动MOS管Ql也应马上关闭。这时喷油器L会产生很大的自感电动势，但是由于超快恢复二极管D1、续流二极管D2、续流二极管D3、电容Cl与电容C2的共同作用，使自感电动势的影响降到最低。从而喷油器L以最快的速度安全关闭，没有对任何芯片造成损害，完成了一次喷油。5)下一次喷油过程将重复1) 4)的控制方案。综上所述，使用本发明的新型柴油机电控喷油器续流电路时，在一次喷油过程中， 高边驱动MOS管Ql在这个过程中一直导通，而低边驱动MOS管Q2则根据需要改变通断时序，就能实现高精度、高可靠性的喷油控制。
权利要求
1.一种新型柴油机电控喷油器续流电路，包括有低边驱动MOS管(Q2)，所述的低边驱动MOS管0^2)的源极接地，漏极连接喷油器(L)的一端，其特征在于所述的喷油器(L)的另一端通过一个续流二极管(D2)连接高边驱动MOS管Oil)的源极，喷油器(L)的该端还通过一个超快恢复二极管(Dl)接地，所述的高边驱动MOS管Oil)的漏极连接VCC电源，所述的低边驱动MOS管^!2)的漏极还通过一个续流二极管(D3)连接VCC电源。
2.根据权利要求1所述的新型柴油机电控喷油器续流电路，其特征在于，所述的喷油器(L)的两端各通过一个电容(C1、C2)接地。
全文摘要
一种新型柴油机电控喷油器续流电路，有低边驱动MOS管，低边驱动MOS管的源极接地，漏极连接喷油器的一端，喷油器的另一端通过一个续流二极管连接高边驱动MOS管的源极，喷油器的该端还通过一个超快恢复二极管接地，高边驱动MOS管的漏极连接VCC电源，低边驱动MOS管的漏极还通过一个续流二极管连接VCC电源。喷油器的两端各通过一个电容接地。本发明喷油器自感电动势不会在高端产生负过冲而击毁高边MOS管的驱动芯片，同时所以自感电动势不会产生超过VCC的正过冲击而毁低边MOS管。而续流电路的转换特性不会受上述两个二极管影响，续流电路安全性也得以提高。因此，本发明在保证安全可靠性的同时控制精度也达到理想要求。
文档编号F02D41/30GK102278220SQ20111018357
公开日2011年12月14日 申请日期2011年7月1日 优先权日2011年7月1日
发明者刘二喜, 苏万华, 裴毅强, 郭树满 申请人:天津大学