一種柴油機顆粒淨化器用高壓電源的製作方法

2023-12-02 07:08:01 4

專利名稱：一種柴油機顆粒淨化器用高壓電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種柴油機顆粒淨化器用高壓電源，具體說是用於對柴油機汽車顆粒淨化器中的顆粒打火使顆粒起燃的高壓電源。
背景技術：
本人實用新型了一種申請號為「 201120209011. 2 」的電擊穿式柴油機尾氣顆粒淨化器，用過濾陶瓷捕捉尾氣中的顆粒，當陶瓷中的顆粒達一定量時進行再生；再生的工作原理是高壓直流電源的正端、負端分別接過濾陶瓷內的電極，電極之間構成一靜電場，靜電場電壓為5KV至8KV，過濾陶瓷過濾的顆粒為導電物質，當陶瓷內顆粒層較薄時，不會產生擊穿，當陶瓷內顆粒積累到一定量時，擊穿電壓降低而產生電火花，電火花使顆粒積熱、起燃。要求將柴油機汽車的車載電源即蓄電池電源轉換成高壓電源並且輸出電壓穩定，市場上的高壓電源一般用於靜電除塵，其體積較大，在柴油機汽車上使用受空間限制，其工作電 源來自市電不適合在汽車上工作。
發明內容為滿足上述的要求本實用新型提供一種柴油機顆粒淨化器用高壓電源，要解決的技術問題是將車載蓄電池的電源轉換成穩定的高壓電源並且工作時消耗的電能少。該高壓電源包括蓄電池組I、直流穩壓電路2、信號運算電路3、信號調製電路4、功率放大電路5、升壓變壓器6及其高壓輸出整流電路7、高壓信號採樣電路8、電流採樣電路9 ;所述的蓄電池組I的輸出端U2接到直流穩壓電路2的輸入端，直流穩壓電路2的輸出端21向高壓電源裝置中的電路提供工作電源；所述的信號運算電路3具有設定信號的設定信號輸入端31、反饋信號的反饋信號輸入端32、以及設定信號與反饋信號進行減運算的運算結果信號輸出端33，設定信號輸入端31接直流穩壓電路2的輸出端21，反饋信號輸入端32接高壓信號採樣電路8的輸出端81 ；所述的信號調製電路4具有二路運算結果信號的輸入端41、42、用於調製運算結果信號的二路方波信號的輸入端45、46以及經調製後的交流信號輸出端43、44，所述的輸入端41、42接信號運算電路3的輸出端33 ；所述的功率放大電路5具有輸入端51、52以及輸出端53、54，輸入端51、52分別與信號調製電路4的輸出端43、44連接，輸出端53、54分別接於升壓變壓器6的初級線圈L的兩端，所述的升壓變壓器6的初級線圈L的中心抽頭Le接到蓄電池組的另一輸出端Ul ；所述的高壓信號採樣電路8的輸入端與升壓變壓器6的次級線圈L2連接；所述的電流採樣電路9的輸入端串接在高壓輸出整流電路7的電流迴路中；其特徵是所述的高壓電源還包括一單片機IC1，單片機ICl的I/O 口的腳Pl. 6、Pl. 7分別與所述的信號調製電路4的輸入端45、46連接，腳Pl. 5與電流採樣電路9的輸出端92連接，腳Pl. 6、Pl. 7可輸出相位彼此相反的方波。在上述的技術方案中設定信號具有穩定的幅值與高壓反饋信號運算後其運算結果信號的幅值經放大後可使輸出的高壓電壓值穩定；在信號調製電路中調製運算結果信號的方波信號來自單片機的輸出，將運算結果信號調製成交流信號，該交流信號經功率放大電路放大及升壓變壓器耦合將蓄電池的直流電變成高壓交流電，供柴油機顆粒淨化器再生時用；柴油機顆粒淨化器中顆粒需要一段時間積累才達到再生點，在顆粒積累的時間段內，單片機可間斷地輸出方波使逆變間斷地發生，從而使高壓電源裝置向蓄電池吸取電能大大降低。為提高所述的高壓電源的輸入功率蓄電池組I中的蓄電池為串聯連接，其輸出端Ul的電壓為各蓄電池的電壓之和。

圖I是本實用新型結構方框圖。 圖2是本實用新型優選實施例的電路原理圖。圖3是單片機的程序流程圖。圖4是圖3中方波輸出的子程序。圖5本實用新型的低壓直流穩壓電路圖。
具體實施方式
現對照附圖說明本實用新型的優選實施例。該高壓電源裝置包括蓄電池組I、低壓直流穩壓電路2、信號運算電路3、信號調製電路4、功率放大電路5、升壓變壓器6、高壓輸出整流電路7、高壓信號採樣電路8、電流採樣電路9、單片機IC1。所述的蓄電池組I為車載蓄電池，蓄電池組由多個蓄電池串聯組成其一輸出端Ul電壓24V、另一輸出端U2電壓為12V。所述的低壓直流穩壓電路2向所述的高壓電源裝置中的電路提供穩定工作電源，它由電感LG、電容C5 — C7、穩壓集成電路IC2(型號為7805)組成；電感LG的一端通過開關K2與蓄電池U2的正極連接，電感LG的另一端與穩壓集成電路IC2的I腳連接、該連接點通過電容C5接地，穩壓集成電路IC2的2腳接地，穩壓集成電路IC2的3腳與地之間並聯有濾波電容C6、C7，穩壓集成電路IC2的3腳輸出+5V電源；蓄電池組一般與發電機連接，發電時蓄電池組上的電壓紋波較大，選用電感可有效的抑制紋波。所述的信號運算電路3由電阻R2 — R5、電位器RW1、三極體Tl組成；電阻R2的一端(設定信號輸入端31)接+5V電源(輸出端21);其另一端通過電位器RWl與電阻R3的一端連接；電阻R3的另一端(反饋信號輸入端32)接高壓信號採樣電路8中整流器QL2的輸出端的負極(輸出端81)，電位器RWl的滑臂端通過電阻R4與三極體Tl的基極連接，三極體Tl的發射極(運算結果輸出端33)通過電阻R5接地，其集電極接+5V電源。在信號運算電路3中設定信號與反饋信號進行減運算，其運算結果經輸出放大可使高壓電壓輸出保持穩定；調節電位器RWl可改變高壓輸出電壓值；信號運算也可用運算放大器來實現，但使用運算放大器需要正、負穩壓電源，並且該穩壓電源需要與蓄電池隔離，這樣增加高壓電源裝置的製造成本。所述的信號調製電路4由電阻R8 — R11、三極體T2、T3、電容C8、C9、二極體D2、D3組成，三極體T2的基極通過電阻R8(方波信號輸入端45)與單片機ICl的腳Pl. 6連接，三極體T2的集電極通過電阻RlO (運算結果信號輸入端41)與三極體Tl的發射極腳連接，電容C8的一端接三極體T2的集電極、電容C8的另一端(交流信號輸出端43)通過二極體D2接地，三極體T2的發射極接地；三極體T3的基極通過電阻R9 (方波信號輸入端46)與單片機ICl的腳Pl. 7連接，三極體T3的集電極通過電阻Rll (運算結果信號輸入端42)與三極體Tl的發射極腳連接，電容C9的一端接三極體T3的集電極、電容C9的另一端(交流信號輸出端44)通過二極體D3接地，三極體T3的發射極接地；單片機ICl內裝有程序使腳Pl. 7、腳Pl. 6上產生相位相反的方波，方波頻率為40KHZ ;該方波可使三極體T2、T3交替導通、截止，對運算結果信號進行斬波，使運算結果信號由直流信號變成交流信號，通過電容C8、C9輸出。所述的功率放大電路由三極體T4一T7、升壓變壓器6的初級線圈L組成，對信號 極管T4的基極(輸入端51)接電容C8的輸出端43，三極體T4、T5的集電極(輸出端53)接變壓器初級線圈L的一端，三極體T5的發射極接地；三極體T6、I7構成另一複合管，三極體T6的基極(輸入端52)接電容C9的輸出端44，三極體T6、T7的集電極(輸出端54)接變壓器初級線圈L的另一端，三極體T7的發射極接地，變壓器初級線圈L的中心抽頭Le通過開關Kl與蓄電池組的輸出端Ul連接。所述的升壓變壓器6具有中心抽頭的初級線圈L、次級線圈L1、L2，次級線圈LI為升壓線圈，當初級線圈L的中心抽頭的直流電壓24V時次級線圈LI的輸出電壓為交流6KV左右，次級線圈L2為採樣線圈其輸出電壓為交流4V左右，所述的線圈套在一高頻磁芯上，採用高頻磁芯可使變壓器體積減小。所述的高壓輸出整流電路7由整流器QL1、電容C3組成，整流器QLl的輸入端與次級線圈LI連接、整流器QLl的輸出端並聯電容C3、其輸出的直流電壓為7. 2KV左右。所述的電流採樣電路9由脈衝變壓器B2、電阻R12、R13、三極體T8、二極體Dl組成，脈衝變壓器B2的初級一端接高壓輸出整流電路7中的電容C3的負極、另一端接負載，脈衝變壓器B2次級的b』端接地、b端通過電阻R12接三極體T8的基極，三極體T8的集電極通過電阻Rl3接+5V電源，三極體T8的基極、發射極之間接有二極體Dl，三極體T8的集電極(輸出端92)接單片機ICl的腳Pl. 5 ;電流採樣電路9的功能是當電火花產生時在高壓電源裝置的輸出迴路中會產生脈衝電流，脈衝變壓器B2的次級會感應出電壓，經三極體T8放大給單片機ICl輸送電火花信號。所述的高壓信號採樣電路8包括整流器QL2、濾波電容C4、光耦GR1、電阻R6、R7，整流器QL2的輸入端與升壓變壓器的次級線圈L2的a、a』端連接、整流器QL2的輸出端與濾波電容C4並聯連接，整流器QL2的輸出端的正極接地，其負極(輸出端81)接信號運算電路3中的電阻R3的一端(反饋信號輸入端32);光耦GRl的輸入端2腳接濾波電容C4的負極、光耦GRl的輸入端I腳通過電阻R6與濾波電容C4的正極連接，光耦GRl的輸出端3腳接地、光耦GRl輸出端4腳通過電阻R7接+5V電源，光耦GRl輸出端4腳(輸出端82)接單片機ICl的腳Pl. 4 ;當高壓電源裝置工作正常時升壓變壓器的次級線圈L2應有感應電壓，光耦GRl的輸入端有電流通過其輸出端4腳為低電平，當高壓電源裝置出現故障時升壓變壓器的次級線圈L2無感應電壓，光耦GRl輸出端4腳為高電平，據此可判斷高壓電源裝置工作是否正常。所述的單片機ICl其型號為AT89C2051，由於單片機的結構及工作原理已為一般的電子技術人員所了解因此在圖2中只畫出部分I/O 口的引腳，支持單片機工作的振蕩電路和復位電路沒畫出。所述的單片機的腳Pl. 7、Pl. 6作為方波輸出端，腳Pl. 7、Pl. 6上的方波其相位彼此相反，腳Pl. 7通過電阻R9接三極體T3的基極、腳Pl. 6通過電阻R8接三極體T2的基極，腳Pl. 5作為電火花信號輸入端、腳Pl. 5接三極體T8的集電極，腳Pl. 4作為高壓電源工作信號輸入端、腳Pl. 4接光耦GRl的4腳，腳Pl. 3作為高壓電源正常工作指示信號輸出端、腳Pl. 3接發光二極體LEDl的負極、發光二極體LEDl的正極通過電阻R14接+5V電源，腳Pl. 2作為高壓電源故障報警信號輸出端、腳Pl. 2接發光二極體LED2的負極、發光二極體LED2的正極通過電阻Rl5接+5V電源。現對照圖3、圖4說明單片機中程序的執行步驟A、令腳Pl. 3為0 (低電平)、腳Pl. 2為I (高電平)，使工作指示燈發光二極體LEDl亮、故障報警指示燈發光二極體LED2滅；B、調用方波輸出子程序在腳Pl. 7、Pl. 6上產生相位彼此相反的方波，持續30秒；C、在方波輸出的正半周期間檢測腳Pl. 5上的電火花信號，如有電火花信號則轉到H步驟輸出方波10分鐘，使高壓電源有高壓電壓輸出持續打火使淨化器中的顆粒積熱、起燃，然後轉到C步驟；如無電火花信號則轉D步驟；D、在方波輸出的負半周期間檢測腳Pl. 4上的高壓電源工作信號如工作正常則轉到E步驟，如出現故障則轉到G步驟令腳Pl. 7、Pl. 6為0，停止方波輸出，腳Pl. 3為I、腳Pl. 2為0，使工作指示燈發光二極體LEDl滅、故障報警指示燈發光二極體LED2亮，程序執7TT結束；E、如果方波輸出達60秒轉F步驟，如未到60秒則轉到C步驟；F、當方波輸出達60秒時，令腳Pl. 7、Pl. 6為0，停止方波輸出4分鐘以減少電能的消耗，然後轉到B步驟。方波輸出子程序的步驟是bl、令腳 P1.7 為 I、腳 P1.6為 0;b2、延時半個周期時間；b3、令腳 P1.7 為O、腳 P1.6為 I ;b4、延時半個周期時間；b5、返回。柴油機顆粒淨化器中所過濾的顆粒要經過一段時間積累才達到再生點，在此時間內，高壓電源裝置不需要一直輸出高壓，可採取間斷輸出高壓的方法來減少電能的消耗，當柴油機顆粒淨化器達到再生點時再使高壓持續輸出以產生電火花使顆粒積熱、起燃。當高壓電源裝置出現故障時需給出一報警信號，以便採取措施。單片機ICl內設置的程序可令腳Pl. 7、Pl. 6上產生方波並持續一段時間，使三極體T2、T3交替導通、截止，高壓電源裝置的輸出持續一段時間；然後令腳Pl. 7、Pl. 6處於低電平一段時間，在該段時間內三極體T2、T3截止，高壓電源裝置沒有輸出，以減少電能消耗；在高壓電源裝置有輸出期間，訪問腳Pl. 5判斷是否有電火花產生，如有保持高壓輸出10分鐘，在此時間段內能使柴油機顆粒淨化器中的顆粒積熱、起燃；如沒有繼續執行間斷輸出高壓電壓的程序。所述的高壓信號採樣電路8中的光耦GRl的輸出端接單片機ICl的腳Pl. 4，當高壓電源裝置無輸出時光耦GRl的輸出端4腳為高電平，高壓電源裝置有輸出時光耦GRl的輸出端4腳為低電平；單片機ICl內的程序在有高壓電壓輸出的期間訪問單片機ICl的腳Pl. 4，當腳Pl. 4上電平為低時，令單片機ICl的腳Pl. 3為低電平使發光二極體LEDl亮、腳Pl. 2為高電平使發光二極體LED2滅，表示高壓電源裝置運行正常；當腳Pl. 4上電平為高 時令發光二極體LEDl滅、發光二極體LED2亮，表示高壓電源裝置運行出現故障，不能對柴油機顆粒淨化器進行再生。
權利要求1.一種柴油機顆粒淨化器用高壓電源，包括蓄電池組(I)、直流穩壓電路(2)、信號運算電路(3)、信號調製電路(4)、功率放大電路(5)、升壓變壓器(6)及其高壓輸出整流電路(7)、高壓信號採樣電路(8)、電流採樣電路(9)； 所述的蓄電池組(I)的一輸出端U2接到直流穩壓電路(2)的輸入端，直流穩壓電路(2)的輸出端(21)向高壓電源裝置中的電路提供工作電源； 所述的信號運算電路(3)具有設定信號的設定信號輸入端(31)、反饋信號的反饋信號輸入端(32)、以及設定信號與反饋信號進行減運算的運算結果信號輸出端(33)，設定信號輸入端(31)接直流穩壓電路(2)的輸出端(21)，反饋信號輸入端(32)接高壓信號採樣電路(8)的輸出端(81)； 所述的信號調製電路(4)具有二路運算結果信號的輸入端(41、42)、用於調製運算結果信號的二路方波信號的輸入端(45、46)以及經調製後的交流信號輸出端(43、44)，所述的輸入端(41、42)接信號運算電路(3)的輸出端(33)； 所述的功率放大電路(5 )具有輸入端(51、52 )以及輸出端(53、54 )，輸入端(51、52 )分別與信號調製電路(4)的輸出端(43、44)連接，輸出端(53、54)分別接於升壓變壓器(6)的初級線圈L的兩端，所述的升壓變壓器(6)的初級線圈L的中心抽頭Le接到蓄電池組的另一輸出端Ul ； 所述的高壓信號採樣電路(8)的輸入端與升壓變壓器(6)的次級線圈L2連接； 所述的電流採樣電路(9)的輸入端串接在高壓輸出整流電路(7)的電流迴路中； 其特徵是所述的高壓電源還包括一單片機ICl，單片機ICl的I/O 口的腳Pl. 6, Pl. 7分別與所述的信號調製電路(4)的輸入端(45、46)連接，腳Pl. 5與電流採樣電路(9)的輸出端(92)連接，腳Pl. 6、Pl. 7可輸出相位彼此相反的方波。
2.如權利要求I所述的一種柴油機顆粒淨化器用高壓電源，其特徵是單片機ICl的I/O 口的腳Pl. 4接所述的高壓信號採樣電路(8)的另一輸出端(82)，腳Pl. 3接發光二極體LEDl的負極、發光二極體LEDl的正極通過電阻R14接+5V電源，腳Pl. 2接發光二極體LED2的負極、發光二極體LED2的正極通過電阻Rl5接+5V電源。
3.如權利要求I所述的一種柴油機顆粒淨化器用高壓電源，其特徵是所述的蓄電池組(I)中的蓄電池為串聯連接，其另一輸出端Ul的電壓為各蓄電池的電壓之和。
4.如權利要求I所述的一種柴油機顆粒淨化器用高壓電源，其特徵是所述的信號運算電路(3)由電阻R2 — R5、電位器RW1、三極體Tl組成；電阻R2的一端接+5V電源；其另一端通過電位器RWl與電阻R3的一端連接；電阻R3的另一端接高壓信號採樣電路(8)中整流器QL2的輸出端的負極，電位器RWl的滑臂端通過電阻R4與三極體Tl的基極連接，三極體Tl的發射極通過電阻R5接地，其集電極接+5V電源。
5.如權利要求I所述的一種柴油機顆粒淨化器用高壓電源，其特徵是所述的信號調製電路(4)由電阻R8 — R11、三極體T2、T3、電容C8、C9、二極體D2、D3組成，三極體T2的基極通過電阻R8與單片機ICl的腳Pl. 6連接，三極體T2的集電極通過電阻RlO與三極體Tl的發射極腳連接，電容C8的一端接三極體T2的集電極、電容C8的另一端通過二極體D2接地，三極體T2的發射極接地；三極體T3的基極通過電阻R9與單片機ICl的腳Pl. 7連接，三極體T3的集電極通過電阻Rll與三極體Tl的發射極腳連接，電容C9的一端接三極體T3的集電極、電容C9的另一端通過二極體D3接地，三極體T3的發射極接地。
專利摘要一種柴油機顆粒淨化器用高壓電源，用於對柴油機汽車顆粒淨化器中的顆粒打火使顆粒起燃，該高壓電源將蓄電池電壓通過逆變轉換成高壓，它包括蓄電池組、直流穩壓電路、信號運算電路、信號調製電路、功率放大電路、升壓變壓器及其高壓輸出整流電路、高壓信號採樣電路、電流採樣電路；其特徵是所述的高壓電源還包括一單片機，單片機的I/O口的腳分別與所述的信號調製電路的輸入端連接、與電流採樣電路的輸出端連接，與信號調製電路的輸入端連接的腳可輸出相位彼此相反的方波。在顆粒積累的時間段內，單片機可間斷地輸出方波使逆變間斷地發生，從而使高壓電源裝置向蓄電池吸取電能大大降低。
文檔編號H02M3/335GK202550883SQ20112044333
公開日2012年11月21日 申請日期2011年11月10日 優先權日2011年11月10日
發明者高玉琴 申請人:高玉琴