基于L9707芯片的GDI喷油器驱动电路设计及实验验证.pdf

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1、2010年第1期(总第115期)内燃机与动力装置I．C．E&Powerplant2010年2月【设计研究】基于L9707芯片的GDI喷油器驱动电路设计及实验验证陈琛，李云清，王德福(北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京100191)摘要：本文基于L9707芯片设计了缸内直喷发动机用喷油器的驱动电路，讨论了喷油器驱动电路的电流模式。搭建了GDI喷油器特性测量实验台架，并通过台架实验对GDI喷油器的驱动特性进行了测量和分析，验证了驱动电路的可行性。关键词：驱动电路；台架实验；喷油器驱动特性中图分类号：TK413．8文献标识码：A文章编号：1673—63

2、97(2010)01-0001-06TheDesignofDrivingCircuitofGDIInjectorandExperimentalVerificationbasedonL9707ChipCHENChen，LIYun—qing，WANGDe—fu(SchoolofTransportationScienceandEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：ThispaperintroducesthedesignondrivingcircuitofGDIInjectorba

3、sedonL9707chipanddiscussesthecurrentmodesofdrivingcircuitofGDIInjector．TheexperimentalbenchisbuiltformeasurementoftheGDIinjectorcharacteristics．Onthisbench，thecharacteristicsofGDIinjectoraremeasuredandanalyzedandthefeasibilityofthedrivingcircuitisverified．KeyWords：DrivingCircuit

4、；PlatformExperiment；InjectorDrivingCharacteristics引言随着能源危机和环境污染问题的日益突出，改变传统汽油机的燃烧方式以便获得更高的燃油经济性和更好的排放水平已经成为当今内燃机领域一项重要的研究课题。汽油机缸内直喷技术(GasolineDirectInjection，即GDI)以较高的燃油经济性和在降低排放方面的潜在优势，被认为是当前内燃机领域中最有前途的技术之一。在汽油机缸内直喷(GDI)系统中，喷油器以较高压力(10一15MPa)将汽油直接喷入气缸，GDI发动机气缸模型如图l所示。在GDI系统中，部分

5、负荷时，燃油在压缩行程后期喷入，保持节气门全开，采用质调节实现分层稀薄燃烧；在全负荷时，燃油在进气行程喷入，采用量调节实现均质燃烧。可见，要提高缸内直喷发动机的性能就要精确控制燃油的喷射时刻和喷油量，为此要深入研究喷油器的驱动特性。本文采用意法半导体公司的L9707芯片设计驱动电路，并通过台架实验研究了喷油器的驱动特性，验证了驱动电路的可行性。图1GDI发动机气缸模型1GDI喷油器及其驱动方式作者简介：陈琛(1986一)，男，安徽巢湖人，硕士研究生，主要研究方向为内燃机电子控制。内燃机与动力装置2010年2月1．1GDI喷油器简介GDI喷油器是一种电磁

6、阀结构的喷油器，主要由针阀、针阀座和电磁线圈组成。当线圈通电时，线圈铁芯声生磁力，吸引针阀开启，燃油从针阀和针阀座的间隙中喷出。电控系统根据发动机的工作状态给喷油器一个喷油脉冲，脉冲宽度的大小就决定了喷油器每次喷射的燃油量。在GDI系统中，经常使用的是涡流式喷油器，这种喷油器可以在垂直于喷油器轴线方向上产生一个燃油的旋转运动。这种旋转运动即使在较低的喷油压力下也可以获得良好的雾化效果⋯。1．2GDI喷油器驱动方式喷油器的喷油由开启、关闭和全开三个过程组成，其中前两个过程是非稳定过程。开启过程义分为开启触动过程和开启运动过程。开启喷油器的驱动方式有电压驱

7、动式和电流驱动式两种。本文采用电流驱动式，这种方式利用电流控制器实现驱动电流的波形控制。喷油器在开启时为了加速开启动作，需要采用较大的驱动电流；在开启状态稳定后，采用较小电流维持喷油器的导通状态，防止电磁线圈过热。为了使喷油器迅速开启，需要先给喷油器提供一个能量脉冲，电压在80V左右，这时的电流峰值可达12．4A。然后，使用较小电流(2—5A)保持喷油器开启直到计量的燃油喷射完成。GDI喷油器的典型控制电流形状如图2示。图2GDI喷油器的典犁控制电流2基于L9707的驱动电路设计‘41‘51喷油器控制系统从组成上分为控制电路和驱动电路两个部分，控制电路

8、以微控制器为核心，接收传感器信号和上位机控制信号，确定满足发动机运转状态的燃油喷射量，并计算喷