[發明專利]一種供電電壓自適應的電熱塞控制系統

在審

• 申請號: 201811279740.8
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109630338A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 姚素娟;褚全紅;孟長江;白思春;范燕朝;楊俊恩;曹志義;李亞芬
• 申請（專利權）人: 中國北方發動機研究所（天津）
• 主分類號: F02P19/02
• 分類號: F02P19/02;F02M31/13
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 楊慧玲

本發明提供了一種供電電壓自適應的電熱塞控制系統，包括電熱塞、供電電壓采集模塊、CPU中央處理器、電平轉化模塊、功率驅動模塊、MOSFET功率管、采樣電阻和電流采樣模塊，所述CPU中央處理器采用PID算法對系統進行控制，包含如下處理步驟：1)根據供電電壓采集模塊采集的電壓信號和電流采樣模塊采集的電流信號計算電熱塞的當前工作功率；2)將計算得到的電熱塞的當前工作功率與電熱塞的額定功率相比較，計算偏差值，將偏差值作為PID控制算法的輸入，PCA模塊根據PID控制算法的計算結果輸出PWM脈寬調制信號作為控制量。本發明實現電熱塞能夠適應整車供電電壓的變化，在發動機起動和運行工況均能滿足點火要求；提高了電熱塞控制的供電電源適應性。

技術領域

本發明屬于柴油發動機技術領域，尤其是涉及一種供電電壓自適應的電熱塞控制系統。

背景技術

大功率低壓縮比柴油機在低溫環境下存在起動困難，及運行過程中燃燒不充分導致活塞燒蝕等現象，為解決這些問題通常給柴油機安裝火焰進氣預熱裝置，對于預熱裝置的主要執行部件電熱塞，現有的設計均采用繼電器對其控制。

這種控制方法缺點有二：一、對整車供電的要求比較高，供電電壓必須維持電熱塞的額定供電電壓，以保證電熱塞能工作在額定功率，滿足點火要求同時又不被燒毀。根據GJBXXX，柴油機供電系統，在起動期間，電壓最低可降至16V，起動后恢復28V，這樣電熱塞額定電壓的選型若滿足起動后電壓，在起動期間16V電壓下便不能正常工作；若滿足起動電壓，發動機起動后工作又容易被燒毀。二、繼電器長期使用容易發生觸點粘連故障，導致預熱裝置對電熱塞控制失效，甚至燒毀電熱塞。

因此，發明一種更好的電熱塞控制系統或方法，使其適應柴油機整車供電電壓的變化，在發動機起動和運行期間均能正常工作，是本領域技術人員需要解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種供電電壓自適應的電熱塞控制系統，以實現電熱塞能夠適應整車供電電壓的變化，在發動機起動和運行工況均能滿足點火要求，同時能穩定可靠工作。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種供電電壓自適應的電熱塞控制系統，包括電熱塞、供電電壓采集模塊、CPU中央處理器、電平轉化模塊、功率驅動模塊、MOSFET功率管、采樣電阻和電流采樣模塊，所述供電電壓采集模塊的輸入端連接供電電源，其輸出端連接至CPU央處理器的ADC模塊的輸入端，所述CPU中央處理器的PCA模塊的輸出端連接至電平轉化模塊的輸入端，所述電平轉化模塊的輸出端連接至功率驅動模塊的輸入端，所述功率驅動模塊的輸出端連接至MOSFET功率管的柵極G，所述MOSFET功率管的漏極D連接至電熱塞的第一接口端，所述電熱塞的第二端口連接電源電壓VCC端，所述MOSFET功率管的源極S分別連接至采樣電阻的第一端口及電流采樣模塊的輸入端，所述采樣電阻的第二端口連接至地GND端，所述電流采樣模塊的輸出端連接至CPU中央處理器的ADC模塊的輸入端；

所述CPU中央處理器采用PID算法對系統進行控制，包含如下處理步驟：

1)根據供電電壓采集模塊采集的電壓信號和電流采樣模塊采集的電流信號計算電熱塞的當前工作功率；

2)將計算得到的電熱塞的當前工作功率與電熱塞的額定功率相比較，計算偏差值，將偏差值作為PID控制算法的輸入，PCA模塊根據PID控制算法的計算結果輸出PWM脈寬調制信號作為控制量。

進一步的，所述CPU中央處理器還進行如下處理步驟：

判斷電流采樣模塊采集的電熱塞的工作電流是否大于設定電流值，若是，則通過PCA模塊輸出持續低電平，控制MOSFET功率管斷開。

相對于現有技術，本發明具有以下優勢：