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摘 要

随着柴油机电控技术的发展，高压共轨燃油喷射系统逐步克服了传统柴油机所存在的缺陷，为汽车工业的发展提供了良好的契机^[30]。另外，当今随着能源危机、节能减排法规等越来越深入人心，对汽车排放污染物提出了越来越严格的要求。

本文以汽车工业的发展为出发点，引出电磁阀在汽车喷油系统的重要作用。从电磁阀的基本模型出发，阐述了几种常见的电磁阀驱动模式，并对几种常见的电容储能式电磁阀的模型进行了分析，对它们的优劣进行了比较之后，综合各自的优点，设计了一种改进的双电压脉宽调制式电容储能驱动电路。考虑到简单的boost升压电路输出不够稳定，不符合电磁阀驱动电流的要求，这里使用反激式变压器作为电路中的升压元件，为储能电容及电磁阀线圈提供稳定、精确的驱动电压。对电磁阀驱动系统中的各个部分做了详细的分析，采用合理的方案解决设计中的不足和缺陷。

在此基础上，借助Altium designer winter 09开发平台，进行了电路原理图的绘制，采用层次化原理图设计的方法，完整地绘制了电磁阀驱动电路系统的原理图。

关键词：高压共轨，电磁阀，电容储能，驱动电路

ABSTRACT

With the development of diesel engine electronic control technology, high pressure common rail fuel injection system gradually overcome the shortcomings of traditional diesel engine，which provides a good opportunity for the development of automobile industry[30]. In addition, with energy crisis and regulations about energy-saving emission reduction become more and more popular nowadays, there are more stringent requirements for the pollutants of vehicle emissions.

Started by automobile industry's growth, the important role of solenoid valve in automobile fuel injection system is introduced afterwards in this paper. Based on the basic model of it, several common solenoid valve drive modes are clarified, and some common modes of capacitor-energy-storage solenoid valves are also analyzed in the paper. After comparing their merits and demerits, this paper designs an improved drive circuit based on dual voltage pulse width modulation, which combines the virtues of both. Considering the condition that the output of simple boost circuit is not stable, which doesn't meet the requirements for solenoid valve drive current, a flyback transformer is used as a boost component to supply a stable and accurate drive voltage for the energy storage capacitor and solenoid valve's coil. Various parts of solenoid valve drive system are analyzed in detail and reasonable plans are taken to solve the defects in this design.

On this basis, with the help of Altium designer winter 09 development platform, schematic circuit diagram is drawn, and by designing a hierarchical schematic diagram, this paper completely draws out the schematic diagram of solenoid valve drive circuit system.

KEY WORDS: High Pressure Common Rail, Solenoid Valve, Capacitor Energy Storage, Drive Circuit

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外高速电磁阀的研究现状 1

1.3 典型的电磁阀模型 2

1.3.1 电磁阀模型 2

1.3.2 电磁阀的驱动电流 2

1.3.3 其他影响电磁阀高速操作的因素 3

1.4 本文的主要工作 4

1.5 本章小结 4

第二章 电容储能式电磁阀 5

2.1 几种典型的驱动方式 5

2.1.1 可调电阻式 5

2.1.2 双电压式 6

2.1.3 脉宽调制式 6

2.1.4 双电压脉宽调制式 7

2.2 电容储能式电磁阀的驱动电路 7

2.2.1 一种简单的电容储能式电磁阀的驱动电路 8

2.2.2 带有电压电流检测反馈环的电容储能式电磁阀驱动电路 8

2.2.3 基于功率吸收的电容储能式电磁阀驱动电路 9

2.3 本章小结 9

第三章 功率转换电路建模与分析 10

3.1 功率转换电路的总体要求 10

3.2 电路各主要部分功能介绍 10

3.2.1 电源部分 11

3.2.2 升压、储能部分 11

3.2.3 电容放电 13

3.2.4 MOSFET驱动电路的光耦隔离 13

3.2.5 电压采样 14

3.2.6 电流采样 16

3.2.7 限流部分 17

3.3 关键器件及其技术要求 18

3.3.1 续流二极管 18

3.3.2 反激式变压器 18

3.3.3 LM2903电压比较器 19

3.3.4 TPS28xx系列驱动 19

3.3.5 PIC16C72单片机 19

3.4 本章小结 19

第四章 电路原理图设计 21

4.1 Altium designer winter 09介绍 21

4.2 电路原理图设计的思路 21

4.3 层次化电路原理图的设计 22

4.4 元件库的创建 22

4.5 各部分电路原理图 23

4.5.1 顶层原理图 23

4.5.2 电磁阀控制开关驱动电路 23

4.5.3 电源、采样电压电流比较电路以及单片机 24

4.5.4 升压储能、光耦隔离及限流部分 25

4.6 本章小结 25

第五章 总结与展望 26

参考文献 27

致 谢 29

第一章 绪论

研究背景及意义

历经一百多年，诞生于19世纪的柴油机经过人们的研究，目前已经成为人类社会中不可或缺的一种动力来源，应用于人们生活中的方方面面。也经历了诸如从空气喷射到；从喷射到喷射；从脉动喷射到稳压喷射；从喷射到喷射。柴油机的喷油控制系统经历了从简单控制到精密控制；从单项控制到多项控制；从控制到电子；从控制到时间，从模拟到数字等发展阶段^[1]。这些改变都为柴油发动机的逐渐提高提供支持。如今，在突飞猛进的背景下，柴油机跟结合，产生的柴油机电控系统则成为了一门涉及多。发动机电控技术从最初的辅助功能逐渐向核心功能发展，目前比较成熟的技术有高压共轨控制系统、EGR系统、SCR系统、VGT系统等等。

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