[发明专利]一种柴油机位置控制式执行器的驱动电路

说明书

本发明的目的在于提供一种柴油机位置控制式执行器的驱动电路，包括驱动信号输入电路、过电流保护电路、驱动电流反馈电路、脉冲反馈电路以及急停信号输入电路。本发明的优点为：1)利用光电耦合器、MOSFET作为主要逻辑变换元件实现驱动逻辑的输出，元器件类型选择简便，容易实现；2)系统可根据反馈的驱动电流和驱动脉冲，对PWM控制信号进行调节，实现了系统的自动调节；3)具有过电流保护功能，当电流过大时过流保护电路可将执行器低端控制开关Q8关闭，防止电流过大而损害电路4)当驱动电路失效时，通过急停信号输入电路，独立地将执行器及时关闭，具有安全保护作用。

技术领域

本发明涉及的是一种柴油机电控装置，具体地说是柴油机电控执行器。

背景技术

随着电子器件的快速发展，柴油机控制已经由传统的机械式转变为电子式。目前在国内由于技术的限制，位置控制式执行器较时间控制式和共轨式仍应用最广。对于位置式执行器，是由集成电路控制系统输出不同占空比的PWM控制信号，经过其外部的驱动电路将PWM控制信号转换为大小不同的电流值，对比例电磁铁执行机构进行驱动，通过比例电磁铁产生不同的电磁力使齿条处于不同位置，进而控制柴油机的运行。

目前，柴油机的执行器从工作原理上分为机械式、液压式、气动式以及电磁式。机械式执行器的灵敏度和调节特性较差；液压式执行器的结构复杂，维修维护技术水平要求高；气动式执行器对压力感应元件的要求较高。而电磁式执行器具有比机械式高的灵敏度和精度的，且相对于液压式来说结构简单，维护维修容易，因此电磁式执行器的应用仍然占多数。在设计柴油机位置控制式执行器的驱动电路时，需要解决以下问题：1)驱动脉冲和驱动使能是控制执行器工作的关键信号，为保证执行器能准确驱动，开关器件需要同时接收两种信号后，才能动作；2)流过驱动电路的驱动电流很大，需要限制其电流不超过额定值，防止电路因过电流而烧坏；3)当驱动电路的驱动信号失效时(不能对柴油机进行有效控制)，需要通过外部电路控制切断驱动电流，使执行器能及时停止工作；4)驱动电路需要驱动脉冲反馈以及驱动电流反馈来及时调节PWM控制信号的占空比，进一步调节比例电磁铁执行机构中驱动电流大小，进而调节齿条的位置，对柴油机进行调速控制。

《内燃机学报》(2002Vol.20)中刊登的“柴油机齿条位置执行器及电控调速系统的研究”一文中设计了一种位置式执行器控制系统电路硬件结构，其控制系统包含CPU、光隔功放电路、两个对齿条位置信号处理的放大滤波电路以及处理柴油机转速信号的整形滤波电路，其硬件结构的核心是通过两路齿条位置反馈分别对齿条的全部行程和对喷油量影响最大的部分行程进行采样，从而调节齿条的位移，调节柴油机的油门，达到调速的目的。该控制系统硬件结构没有涉及电路的过电流保护，以及当驱动信号失效时电路硬件如何实现执行器的急停。

《现代车用动力》(2012Vol.1)中刊登的“柴油机执行器驱动电路的故障诊断系统设计”一文中涉及了一种高压共轨柴油机执行器的驱动电路故障诊断系统的硬件设计，包括电流采样电路、信号处理电路、阀值设定电路、比较器电路、振荡器、锁存电路、逻辑运算电路、以及执行器驱动电路。该硬件结构通过电流采样电路将电流信号转换为电压信号并进行滤波放大，与短路阀值电压比较，比较结果通过锁存电路锁存，并与MCU的驱动信号通过逻辑电路运算，直接驱动执行器的驱动电路。该系统硬件需要依靠逻辑运算电路将比较器的电压信号与MCU的驱动信号进行逻辑运算后对执行器驱动电路进行关闭驱动信号，没有考虑到当驱动信号失效时(不能对柴油机进行有效的控制)，如何关闭驱动电路开关，使执行器停止工作。