基于飞思卡尔单片机的一种新型自适应电控天然气喷嘴驱动电路软硬件设计

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'基于飞思卡尔单片机的一种新型自适应电控天然气喷嘴驱动电路软硬件设计'
基于飞思、卡尔单片机的一种新型自适应电控天然气喷嘴驱动电路软硬件设计摘要:在电控天然气燃料喷射系统中,当喷嘴电磁阀开启时需要克服弹簧预紧力与天然 气背压,此时需耍较大的开启力,保证町靠开启并减少喷射延时;开启Z后天然气巧压消失, 此时维持电磁阀保持开启状态的电磁力要小的多,因而保持电流也要小得多,一般仅为最人 电流的3/4左右;诖死砺,本文设计出一种采用输出脉宽调制(PWM)信号來控制电 磁阀的口适应式新型驱动电路,从而实现了高压启动电磁阀,低压维持电磁阀喷射的口的。 结合高级工程仿真软件AMESim进行了初步的仿真模拟,验证了理论的正确性,在该理论 指导卜?验证了软硬件设计的可靠性,并进行了初步模拟实验。系统运行结果表明:该系统不 仅硬件电路简单,软件编程容易,成木低廉,而且控制精度高,响应灵敏,可以实现电控电 磁阀喷嘴高压打通低压保持的喷射过程,对电控天然气喷嘴驱动设计具冇一定的指导意义。关键词:电控天然气发动机;脉宽调制;新型驱动电路;高压打通低压保持Design of a New Adaptive Electronic Gas Nozzle Drive Circuit Hardware and Software Based on MicrocontrollerFreescaleWANG Kereng , SUN Renyun , WU Yudong , CHEN Degang(School of Transportation and Automotive Engineering , Xihua University , Chengdu Sichuan 610039, China)Abstnict:For the electronic gas fuel injection system, the nozzle electromagnetic valve open need to overcome spring pre-tightening force and gas back pressure, this is a place for large open force, to ensure reliable open and reduce the injection delay;When electromagnetic valve keeps open ,the gas back pressure disappeared, now maintaining electromagnetic valve to keep open, the electromagnetic force arc much smaller, so kccp-currcnt also arc much smaller, generally only for maximum current 3/4 of the left and right sides.Based on this theory, this paper designed a kind of the output pulse width modulation (PWM) signal to control the electromagnetic valve adaptive type new drive circuit, so as to realize the high pressure startup electromagnetic valve, low pressure maintain electromagnetic valve injection purpose? Combined with advanced engineering simulation software AMESim preliminary simulation to verify the correctness of the theory, in this guidance verified the reliability of the design of the hardware and software, and a preliminary simulation experiment. System operation results show that the system is not only simple hardware circuit, software programming easy, but also low cost, and high control precision, response sensitive.lt can realize control electromagnetic valve nozzle pressure through low pressure to maintain the injection process, the electric control gas nozzle drive design has certain guiding significance.Keywords: electric gas engine; Pulse width modulation; New type of drive circuit; High pressure to keep low前言:传统的电控天然气喷嘴驱动电路仅是简单的采用了电压控制MOSFET管,该电 路在喷射信号道来之后,电磁阀线圈和MOSFET管屮电流开始上升,当电磁力克服了喷嘴 弹簧预紧力与天然气背压之后,电磁阀开启,但通过的电流仍然继续上升到山电源电压与电 路阻抗确定的最大电流,并将一直持续到喷射信号结束为止,这样该电路工作时不仅要消耗 较人的能量,MOSFET管和电磁阀线圈的发热量也明显增加,加人了散热的难度,并可能 降低元器件和系统工作的稳定性和可靠性,为了解决这一问题很多学者进行了大量的研究设 ii-m r二种比较常见的电控天然气喷嘴驱动电路。第-?种为RC型喷嘴电磁阀驱动电路,该 驱动电路由电容放电提供电磁阀开启时足够的驱动电流,由于大电容放电具冇延迟性,会导 致开启不够灵敏,而电容值越大这种延迟越明显。笫二种为靠反相器内部门限值斩波,其原 理是通过二路电流来保证喷嘴开启时冇足够的驱动电流,当喷嘴开启后自动切断一路电流, 该屮方法虽然能够实现喷嘴开启时响应迅速,但存在电路过于复杂,控制过程较难,经济性 不高等缺点。本文综合考虑以上因素,结合以上喷嘴驱动方法的优缺点,采用-?种能够实现 电流随电磁阀的开康状态口动改变的软硕件驱动电路,通过示波器检验喷嘴电磁阀电阻的输 出波形,并结合AMESim软件进行了一个完整喷射过程的模拟,验证了方案的可行性。1 电控天然气喷嘴工作原理在如图1的整个机构中,当电磁线圈通电吋产生一个磁场,衔铁(顶杆)在电磁力的作 用下,克服天然气背压和复位弹簧的预紧力而升起,打开喷嘴阀门,天然气喷出。衔铁(顶 杆)在未达到最人升程前,市于流通而积的不断增人,引起喷孔处压力的降低,导致了喷嘴 环
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