高速脉冲电磁阀电气驱动器
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本发明涉及一种高速脉冲电磁阀电气驱动器，特别涉及一种与用电子技术改普通柴油机为天然气/柴油双燃料发动机相配套的高速脉冲电磁阀电气驱动器。
现有的高频、大功率脉冲信号发生器种类很多，但它们大都不能直接用于高速脉冲电磁阀的电气驱动。这是因为这类电磁阀的激磁线圈的L/RL较大（L为线圈电感、RL为线圈直流电阻），在线圈得电的初始时刻，激磁电流将很小;加之此时电磁阀阀芯与阀体间的磁通气隙为最大、磁路中的磁阻为最大，磁感应强度为最小，因此此时弱小的电磁力很难对阀芯的运动作出快速响应，在线圈断电的瞬间，线圈的自感反电动势又会使线圈电流的变化减慢，从而延长电磁阀阀芯的复位时间，阀芯动作与控制信号不能很好的同步。
本发明克服上述不足，设计一种与用电子技术改普通柴油机为天然气/柴油双燃料发动机相配套的一种高速脉冲电磁阀电气驱动器，以保证在小于0.02秒的时间内，使阀芯的动作与控制电信号接近于同步，并要求阀芯的开启时间小于0.002秒，关闭时间小于0.003秒。
该电气驱动器也可以驱动其他类似的高频大功率感性负载。
以下将结合附图对本实用新型作进一步的描述。
图1是高速脉冲电磁阀电气驱动器的电气原理图。
图2A-2E是控制信号、阀芯位移及供气压力特性图。
参照图1，这是一种特殊设计的强脉冲信号发生器。IC1为5G1555时基电路。IC1及其外围元器件三极管BG1、电阻R1～R8、二极管D1、电容C1～ C3组成一个单稳态触发器、电阻R9、R10、三极管BG2、BG3组成脉冲放大器，电源V1、电阻R11、电容C3、C4为脉冲强励电路，D4为齐纳保护二极管，电阻和电容R12、D和R12′、D2′构成同步信号指示器。
由柴油机曲轴转角同步器（或其他同步信号发生器）输出的同步脉冲信号Vλ，经BG1放大、反相和整形后，经C1输入到IC1的S端，这时的输入称为Vi，当Vλ为最小值时Vi＝VCC，在Vλ为最大值时Vi (R4)/(R4+R3) ×VCC＝ 1/4 VCC＜1/3VCC，VCC为IC1的工作电压。由于IC1的R端和disch端在外部短接于一起，并加接在由电阻为R7、R8和电容C3组成的定时网络上，MR端接VCC，所以触发器在通电后的初始状态为稳定状态，IC1的Vo端输出为0，当输入至S端的负脉冲信号Vi低于1/3VCC时，单稳电路进入暂稳状态T3，暂稳时间T3＝1.1（R7+R8）·C3（秒），调节R7或R8、C3，可以得到脉冲电磁阀的开启时间，即柴油机所需的燃气供给时间。
由于脉冲电磁阀一般处于脉冲工作状态，所以设计时可取V1＝（2～3）V2（V1为电磁阀激励线圈J1的控制电压，V2为脉冲电磁阀的额定工作电压），在单稳电路处于稳定状态时，电源V1经电阻R11、二极管D3给电容C4充电，充电时间常数τ1＝R11C4，放电时间常数τ2＝ 1/2 RLC4，设计时使τ1＜＜T4（T4是同步脉冲信号Vλ的周期），τ2≤T3，则当集成块IC1的Vo端输出正脉冲信号时，晶体复合管BG2、BG3饱和导通，在导通的初始瞬间，电容C4经电磁阀激磁线圈J1对地放电，放电电流I1大于I2，因此脉冲强励电流在线圈J1得电的初始时刻能加速电磁阀阀芯的运动速度;当电容C4放电结束时，阀芯与阀体间的气隙距离已大大缩小，这时阀芯靠电源V1经电阻R11 提供的电流I2（I2为脉冲电磁阀的额定工作电流）使阀芯继续运动并维持吸合，吸合时间等于单稳态时间，此时二极管D2、D2′发光。
在电路回到稳态时，Vo端输出为0电位，三极管BG2、BG3截止，激磁线圈J1断电，由于J1的电感较大，感应出较大的逆向电压会危及BG3管的安全，若在J1的二端反向并接一只续流二极管虽然会泄放掉逆向电压，但这样一来会延长线圈J1的断电时间，从而延长了电磁阀的关闭时间，因此此常规做法在这里不可取。现在在BG3的集一射极间并接一只稳压二极管D4并使2V1＜Vm＜BVceo（Vm为稳压管稳压值，BVceo为BG3集射反向击寄电压），当BG3截止时，J1感应的逆向电压大于Vm时，稳压管D4齐纳导通，这样既提高了J1关闭速度，又可使BG3管免受过电压而被击穿。
图2a-2e是控制信号、阀芯位移及供气压力特性图。图2a是柴油机曲轴转角同步信号的波形Vλ，周期T4= (1.2×105)/(曲轴转速RPM) （秒），波形、幅值不一定是规则的。图2b的波形Vi是图2a中Vλ经BG1放大、整形、反相后的输出信号，也是IC1的输入信号，其周期T3为单稳电路暂稳时间，在双燃料控制电路中其数值等于发动机进汽时间-进排排汽重迭时间。图2c是激磁线圈电流的波形，T3′是激磁线圈J1的强励时间，设计时取
T3’= ((2～3)RLC4)/2 ＜T3。图2d是电磁阀阀芯位移信号的波形，T311是电磁阀阀芯开启至复位的时间，设计取T311＝T3+3ms。图2e是电磁阀阀前供汽压力的波形图。在以上各图中，横坐标wt是曲轴转角时间，P为电磁阀阀前供汽压力，I、I1、I0分别是电磁阀线圈的励磁电流、强励电流和吸合电流。
上述驱动器已应用在4146柴油机的双燃料改造上，用高灵敏度AKC-6IA压力传感器进行气/电转换测试，脉冲电磁阀的开关时间小于0.02秒，脉冲前沿为2ms左右，后沿为3ms左右，能满足1000～1500RPM高速柴机双燃料发动机改造的需要，改造后的发动机的以汽代油率能达到80%左右。
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