柴油机高压共轨高速电磁阀驱动控制平台设计

论文摘要

随着发动机排放法规的制定和实施日趋严格,各种应用于发动机的节能减排技术成为该领域的重要研究内容。柴油机高压共轨技术大幅度提升柴油机经济性能、排放性能。本文以高压共轨技术的核心技术高速电磁阀驱动控制技术为研究内容。针对高压共轨高速电磁阀驱动控制技术建立数学模型,分析高压共轨高速电磁阀驱动电路中放电电容容量,高压驱动电压对电磁阀响应实时性的影响,为不同负载电磁阀驱动电路参数匹配提供理论依据。在理论分析的基础上,根据电磁阀响应实时性要求,匹配设计高压共轨高速电磁阀驱动电路参数。在此基础上依据高低压驱动方式设计高压共轨高速电磁阀实验平台。实验平台由升压电路,电磁阀驱动控制电路,电流采样电路,通讯电路,监控界面和曲轴转速脉冲发生电路组成。在高速电磁阀实验平台硬件系统基础上编写C语言驱动程序,曲轴脉冲发生器程序。程序中,高低压驱动时间,高低压维持电流可通过配套编写的Labview上位机监控界面程序进行在线修改。进行高速电磁阀驱动实验,电磁阀电感测量值618uH,放电电容容量440uF,采样电阻10mΩ,升压电压81V。实验结果表明,电磁阀开启时间小于150us,关断时间小于100us,电容电压下降5V,满足高压共轨高速电磁阀响应实时性要求。进而针对三种不同型号电磁阀进行驱动实验,电磁阀电感值分别为618uH,253uH,259uH,高压驱动电压仍为81V,放电电容440uF。将实验结果和理论计算结果进行比较,三种电磁阀驱动电流理论值和实验值误差分别为6.6%,8.0%,3.9%,电磁阀驱动理论计算方法可以作为电磁阀驱动系统设计依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 发动机燃油喷射控制系统发展历程
• 1.2.1 泵管嘴系统
• 1.2.2 泵喷嘴系统
• 1.2.3 高压燃油共轨系统（Common Rail）
• 1.3 国内外发动机电控技术现状
• 1.4 柴油机共轨系统的一般研究方法
• 1.5 本文的主要工作
• 1.6 本章小结
• 第2章 高速电磁阀驱动理论分析和驱动控制系统设计
• 2.1 数学模型
• 2.2 理论分析和设计
• 2.2.1 电容选择分析
• 0选择分析'>2.2.2 升压电压U₀选择分析
• 2.2.3 驱动回路参数设计
• 2.3 高压共轨实验平台框架
• 2.4 控制芯片选型
• 2.5 控制系统子系统功能
• 2.5.1 主控电路
• 2.5.2 喷射控制逻辑单元
• 2.5.3 升压电路
• 2.5.4 半桥自举驱动电路
• 2.6 本章小结
• 第3章 高速电磁阀驱动电路设计
• 3.1 功率电路电流计算
• 3.1.1 电磁阀驱动回路电流
• 3.1.2 单片机及其接口电路电流
• 3.1.3 DC-DC升压电路电流计算
• 3.2 主控电路
• 3.3 信号发生器电路
• 3.4 DC-DC电路
• 3.5 驱动电路
• 3.6 电流采样电路
• 3.7 CAN通讯电路
• 3.8 本章小结
• 第4章 高速电磁阀驱动软件设计
• 4.1 转速测量曲轴相位计算软件
• 4.1.1 转速测量曲轴相位计算单元
• 4.1.2 曲轴相位计算方法
• 4.2 高速电磁阀驱动软件
• 4.2.1 时间控制模块
• 4.2.2 驱动电流控制模块
• 4.2.3 两种电流控制方法比较
• 4.3 曲轴脉冲信号发生器软件
• 4.3.1 脉冲计时功能
• 4.3.2 加减速功能
• 4.4 数据通讯软件、界面
• 4.4.1 CAN通讯协议
• 4.4.2 上位机界面
• 4.5 本章小结
• 第5章 高速电磁阀驱动验证实验
• 5.1 高速电磁阀驱动控制验证实验
• 5.1.1 高速电磁阀驱动控制试验设计
• 5.1.2 高速电磁阀驱动控制可控性、适应性试验
• 5.1.3 高速电磁阀驱动电流自动调节实验
• 5.1.4 高速电磁阀驱动理论计算方法验证实验
• 5.2 曲轴脉冲信号发生器功能验证
• 5.3 监控界面通讯功能验证
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢