共轨压电式执行器驱动电路的优化设计.pdf

《共轨压电式执行器驱动电路的优化设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第5期2010年10月内燃机InternalCombustionEnginesNO．50ct．2010；共轨压电式执行器驱动电路的优化设计!日女★t，^，Ft^ll-t‘’★ft^t★t★★t★'t★★t'，★tt★★t'★★：x：，：宋国民，，陆召振，闾6雒，洗’姘-：t_=-：t：t：+：t：无锡油泵油嘴研究所，^征苏。无铹Zt406Y)。+。。，+。‘■，‘☆⋯f，★⋯'t★★★t★t★'■★t★t★★★★^￡^★t★t霄摘要：在压电共轨喷射系统研究的基础上，对压电执行器驱动电路进行分析，并利用PSPICE软件进行电路仿真，对压电执行器驱动回路电感、充电信号、放电信号

2、参数进行优化，最后进行相关试验，为下一步压电式共轨系统市场应用奠定了基础。关键词：压电执行器；仿真；优化；共轨中图分类号：TK421文献标识码：B文章编号：1000—6494(2010)05—0026-05OptimizationDesignofDrivingCircuitforCommonRailPiezoelectricActuatorSONGGuo—min，LUZhao-zhen，ZHOUWei，SHENYah(WuxiFuelInjectionEquipmentResearchInstitute，Wuxi214063，China)Abstract：Drivingci

3、rcuitofpiezoelectricinjectorwasanalyzedbasedonthestudyofcommonrallsystemwithpiezoelectricactuator,andsimulationsoftwareofPSPICEisusedtoanalyzedrivingcircuit．Parametersofdrivingcircuitinductance，chargingsignalanddischargingsignalwereoptimizedbasedonresultsofsimulationsoft．Finallyfueltestben

4、chexperi—mentswerecarriedout，thereforeitwilllayasolidfoundationformarketapplicationdevelopmentofpiezoelectriccommonrailsystem．Keywords：piezoelectricactuator；,simulation；optimization；commonrail0前言喷射系统执行器的发展方向。自从1876年德国人奥托研制出第一台四冲程(进气、压缩、做功和排气)内燃机，“奥托循环”由此诞生。内燃机自诞生以来，节能、减排始终是推动内燃机发展的动力。随着世界范

5、围内能源价格的攀升及排放法规的日益严格，用户对节能、环保的意识也越来越强，电控技术的发展使得柴油机性能得以提升。因此，有着高效及出色燃油经济陛，并能降低发动机噪声等优势使得柴油机市场需求不断扩大。排放法规的提升，要求燃油喷射系统具有更高的控制精确性及灵活性，压电执行器作为快速响应执行器的一种，其优势也越来越明显，基本代表着未来燃油基金项目：江苏省基础研究计划(自然科学基金)资助项目，BK2008535作者简介：宋国民(1972一)，高级工程师，博士，主要研究方向为发动机电子控制技术、故障诊断及现场总线通讯。收稿日期：2010--06—041压电执行器驱动基本原理第一代共轨系

6、统喷油器是基于电磁阀电磁力工作，最新共轨技术要求燃油系统进行多次喷射，以进一步优化发动机燃烧过程，同时降低发动机噪声。对多次喷射而言，需执行器具有快速响应能力，压电执行器利用压电材料的逆压电效应工作，即压电材料在施加电压后产生机械应力，压电石英晶体用量是仅次于单晶硅的电子材料，用于制造选择和控制频率的电子元器件，广泛应用于电子信息产业各领域，如彩电、空调、电脑、DVD、无线通讯等，尤其在高性能电子设备及数字化设备中应用日益扩大。压电式共轨系统是压电材料典型应用的一种，图1给出了压电执行器的工作原理示意图口I。压电式执行器作为一种新型敏感材料，除了在电子行业中的广泛应用外，在

7、共轨喷射系统中的应用优势在于：由于压电石英晶格的形变速度只有数十微秒，且压电晶体驱动时的变形力与常规电磁阀第5期未极化的压电陶瓷宋国民等：共轨压电式执行器驱动电路的优化设计加电后压电晶体，电压和电流加电后的压电晶体，喷油器打开图1压电执行器工作原理相比要大一个数量级，因此，压电喷油器的开关响应速度比电磁阀更快。这样对于同样的燃油喷射量，只需更短的喷油持续时间，提高了喷油系统的响应速度。压电晶体作为特殊的执行器，其驱动方式也不同于常规电磁式执行器，驱动过程中类似电容充、放电，因此，驱动必须严格控制回路电流及电压上升速