專利名稱：噴油器驅動診斷與保護電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種噴油器驅動診斷與保護電路，具體涉及柴油機電控燃油噴射系統中噴油器驅動故障的診斷與保護。
背景技術：
噴油器驅動的故障模式有在噴油器驅動的AR兩端出現A端對電源短路、A端對地短路、B端對電源短路、B端對地短路、A端與B端短路、A端或B端斷路等六種故障模式。 現有的噴油器驅動診斷與保護電路中，國外技術是采用專用芯片來實現；國內技術多采用可編程邏輯器件(CPLD)替代專用芯片來實現噴油器驅動診斷與保護，且僅對A端與B端短路、A端或B端斷路這兩種故障模式進行診斷與保護，未實現對以上六種故障模式進行診斷與保護。采用可編程邏輯器件(CPLD)的噴油器驅動診斷與保護電路結構由微控制器單元 (MCU)、可編程邏輯器件、驅動電路、診斷與保護電路組成，該電路設計成本高。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種噴油器驅動診斷與保護電路，對以上六種故障模式進行診斷與保護，它可以降低電路設計成本，加快對故障的響應速度，改善控制適時性。為了解決以上技術問題，本發明提供了一種噴油器驅動診斷與保護電路；包括 微控制器單元、驅動電路和診斷與保護電路；微控制器單元輸出控制信號給驅動電路和診斷與保護電路，接收來自診斷與保護電路的反饋信號，根據反饋信號判別出故障模式；驅動電路包括高邊高壓驅動、高邊低壓驅動、低邊驅動，微控制器單元和診斷與保護電路可以輸出控制信號關閉驅動電路；電流在采樣電阻上的電壓降信號經采樣放大電路處理后，輸出電壓信號到診斷與保護電路中的電壓比較器進行比較；診斷與保護電路包括電壓比較器和兩個信號鎖存器電路，電壓比較器輸出高邊高壓過流反饋、高邊高壓欠流反饋、低邊過流反饋、低邊欠流反饋、高邊低壓過流反饋等5路反饋信號給鎖存器電路1 ；鎖存器電路1輸出4 路診斷信號給鎖存器電路2，并輸出3路控制信號關閉驅動電路，鎖存器電路2將4路診斷信號進行鎖存，微控制器單元通過讀取鎖存器電路2中的診斷信號來判別出故障模式。本發明的有益效果在于電路設計成本低，對故障的響應速度快，控制適時性好。 能夠保護發動機控制單元(ECU)內噴油器驅動器件，并將噴油器驅動故障狀態反饋給MCU 進行處理，保證了在故障發生時噴油器驅動不被損壞，在故障消除后ECU能正常工作。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。圖1是本發明實施例所述噴油器驅動診斷與保護電路結構的示意圖；圖2是本發明實施例所述采樣電阻1的電流波形示意圖3是本發明實施例所述噴油器驅動診斷與保護控制方法流程圖；圖4是本發明實施例所述鎖存器電路1、2的示意圖。
具體實施例方式本發明涉及柴油機電控燃油噴射系統中噴油器驅動故障的診斷與保護，電路結構包括微控制器單元(MCU)、驅動電路、診斷與保護電路，見圖1。MCU輸出控制信號給驅動電路和診斷與保護電路，接收來自診斷與保護電路的反饋信號，根據反饋信號判別出故障模式。驅動電路由高邊高壓驅動、高邊低壓驅動、低邊驅動等組成，MCU和診斷與保護電路都能夠輸出控制信號用于關閉驅動電路。電流在采樣電阻上的電壓降信號經采樣放大電路處理后，輸出電壓信號到診斷與保護電路中的電壓比較器進行比較。噴油器的開啟分為兩個步驟高邊高壓驅動與低邊驅動先開啟工作一段時間；然后高邊高壓驅動關閉，高邊低壓驅動與低邊驅動開啟工作一段時間。診斷與保護電路由電壓比較器和兩個信號鎖存器電路組成。電壓比較器輸出高邊高壓過流反饋、高邊高壓欠流反饋、低邊過流反饋、低邊欠流反饋、高邊低壓過流反饋等5 路反饋信號給鎖存器電路1 ；鎖存器電路1輸出4路診斷信號給鎖存器電路2，并輸出3路控制信號用于關閉驅動電路。其中，“高邊高壓過流輸出”用于關閉高邊高壓驅動，“高邊低壓過流輸出”用于關閉高邊低壓驅動，“低邊過流輸出”用于關閉低邊驅動，從而實現對驅動電路的保護。鎖存器電路2將4路診斷信號進行鎖存，MCU通過讀取鎖存器電路2中的診斷信號，從而判別出噴油器驅動的故障模式。由于診斷與保護電路是直接采用硬件關閉驅動電路及鎖存診斷信號，對故障的響應快，控制適時性好。噴油器驅動診斷與保護控制方法如下在高邊高壓驅動開啟之前，MCU先讀取鎖存器電路2中的診斷信號，判別出故障模式并進行故障處理；故障處理包括記錄故障和置位或清除故障標志，若故障標志置位，則 MCU關閉驅動電路。對于驅動電路發生A端或B端斷路故障，MCU清除該故障標志，不關閉驅動電路；對于驅動電路發生另外5種故障中某一種故障，MCU在檢測到該故障若干次后， 置位該故障標志，關閉驅動電路。然后MCU輸出CLR信號將鎖存器電路1與鎖存器電路2 復位。在噴油器的開啟過程中，噴油器驅動診斷與保護分為兩部分1.在高邊高壓驅動工作時間段的診斷與保護設定電流采樣時間窗[T2，T3]，T2 < t < T3，見圖2。在時間為t時，MCU輸出CLK 信號給鎖存器電路2將4路診斷信號進行鎖存。如果驅動電路發生故障，鎖存器電路1中 “高邊高壓過流輸出”關閉高邊高壓驅動，“低邊過流輸出”關閉低邊驅動。即在高邊高壓驅動工作時間段內，對噴油器驅動故障進行保護，并對診斷信號進行鎖存。在圖2中各曲線和符號的意義為曲線1 :B端對地短路時采樣電阻1的電流波形；曲線2 =B端對電源短路時采樣電阻1的電流波形；曲線3 =A端對地短路時采樣電阻1的電流波形；曲線4 =A端對電源短路時采樣電阻1的電流波形；曲線5 =A端與B端短路時采樣電阻1的電流波形；
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曲線6 =A端或B端斷路時采樣電阻1的電流波形；I_below 欠流反饋對應的電流閥值；I_over 過流反饋對應的電流閥值；TO 高邊高壓驅動開啟時的時間；Tl 曲線1中電流上升到I_below時的時間；T2 曲線5中電流下降到I_c時的時間、曲線2中電流上升到I_a時的時間；T3 曲線1中電流上升到I_b時的時間；T4 曲線1中電流上升到I_over時的時間；其中 TO < Tl < T2 < t < T3 < T4 ；I_below < I_c < I_a < I_b < I_over2.在高邊低壓驅動工作時間段的診斷與保護高邊低壓驅動開啟后，如果驅動電路發生故障，鎖存器電路1中“高邊低壓過流輸出”關閉高邊低壓驅動，“低邊過流輸出”關閉低邊驅動，但鎖存器電路2不對診斷信號進行鎖存。即在高邊低壓驅動工作時間段內，只對噴油器驅動故障進行保護。噴油器驅動診斷與保護控制方法流程圖見圖3。可以采用可編程邏輯器件(CPLD)來替代鎖存器電路1與鎖存器電路2實現上述診斷與保護功能。電流采樣時間窗[T2，T3]的確定方法如下在高邊高壓驅動工作時間段，噴油器驅動的六種故障模式中，各故障模式所對應的采樣電阻1的電流波形是不同的，見圖2。A端或B端斷路時，采樣電阻1的電流為回路漏電流，大小接近于0。B端對地短路、B端對電源短路時，采樣電阻1的電流會經過噴油器，電流回路的阻抗為采樣電阻1的電阻Rsl、高邊高壓驅動MOSFET導通電阻Ronl和噴油器電阻Rinj，總阻抗為Rsl+Ronl+Rinj。A端對地短路、A端對電源短路時，采樣電阻1的電流不經過噴油器，電流回路的阻抗為采樣電阻1的電阻Rsl、高邊高壓驅動MOSFET導通電阻Ronl，總阻抗為Rsl+Ronl。A端與B端短路時，采樣電阻1的電流也不經過噴油器，電流回路的阻抗為采樣電阻1的電阻Rsl、高邊高壓驅動MOSFET導通電阻Ronl、低邊驅動MOSFET導通電阻Ron3、采樣電阻3的電阻Rs3，總阻抗為Rsl+Ronl+Ron3+Rs3。由于噴油器電阻Rinj大于Ron3+RS3，既采樣電阻1的電流經過噴油器時的總阻抗比不經過噴油器時的總阻抗要大；且噴油器線圈影響電流上升速率，所以圖2中曲線1、2 的電流上升速率和下降速率要比曲線3、4、5慢。從曲線5中得到電流下降到I_c時的時間T2，從曲線1中得到電流上升到I_b時的時間T3，從而確定了電流采樣時間窗[T2，T3]。在t(T2 < t < T3)時刻，曲線1、2的電流在(I_a，I_b)區間內，曲線3、4、5的電流在(0，I_c)區間內，而I_c < I_a，即曲線1、2 的電流與曲線3、4、5的電流是區分開的，這樣就將B端對地短路、B端對電源短路與A端對地短路、A端對電源短路區分開了。本發明涉及柴油機電控燃油噴射系統中噴油器驅動故障的診斷與保護，驅動電路由線與邏輯電路、MOSFET預驅動、M0SFET、采樣電阻和采樣放大電路等組成，見圖1。其中，采樣放大電路由信號差分放大器組成。MCU和診斷與保護電路的輸出信號經過線與邏輯電路后，控制MOSFET預驅動開啟或關閉MOSFET。診斷與保護電路由電壓比較器、鎖存器電路1和鎖存器電路2等組成，見圖1。鎖存器電路1由反向器U3和D觸發器U1組成，鎖存器電路2由D觸發器U2組成，見圖4。D觸發器Ul的真值表為
權利要求
1.一種噴油器驅動診斷與保護電路；其特征在于，包括微控制器單元、驅動電路和診斷與保護電路；微控制器單元輸出控制信號給驅動電路和診斷與保護電路，接收來自診斷與保護電路的反饋信號，根據反饋信號判別出故障模式；驅動電路包括高邊高壓驅動、高邊低壓驅動、低邊驅動，微控制器單元和診斷與保護電路可以輸出控制信號關閉驅動電路；電流在采樣電阻上的電壓降信號經采樣放大電路處理后，輸出電壓信號到診斷與保護電路中的電壓比較器進行比較；診斷與保護電路包括電壓比較器和兩個信號鎖存器電路，電壓比較器輸出高邊高壓過流反饋、高邊高壓欠流反饋、低邊過流反饋、低邊欠流反饋、高邊低壓過流反饋5路反饋信號給鎖存器電路1 ；鎖存器電路1輸出4路診斷信號給鎖存器電路2，并輸出3路控制信號關閉驅動電路，鎖存器電路2將4路診斷信號進行鎖存，微控制器單元通過讀取鎖存器電路 2中的診斷信號來判別出故障模式。
2.如權利要求1所述的噴油器驅動診斷與保護電路；其特征在于，所述鎖存器電路1 輸出的高邊高壓過流輸出關閉高邊高壓驅動，高邊低壓過流輸出關閉高邊低壓驅動，低邊過流輸出關閉低邊驅動。
全文摘要
本發明公開了一種噴油器驅動診斷與保護電路；包括微控制器單元、驅動電路和診斷與保護電路；微控制器單元輸出控制信號給驅動電路和診斷與保護電路，接收來自診斷與保護電路的反饋信號，根據反饋信號判別出故障模式；驅動電路包括高邊高壓驅動、高邊低壓驅動、低邊驅動，微控制器單元和診斷與保護電路可以輸出控制信號關閉驅動電路；診斷與保護電路包括電壓比較器和兩個信號鎖存器電路。本發明電路設計成本低，對故障的響應速度快，控制適時性好。能夠保護發動機控制單元內噴油器驅動器件，并將噴油器驅動故障狀態反饋給MCU進行處理，保證了在故障發生時噴油器驅動不被損壞，在故障消除后ECU能正常工作。
文檔編號F02D41/22GK102486131SQ20101057568
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月6日 優先權日2010年12月6日
發明者孫琦, 岳少鵬, 王雄波, 童毅, 韓本忠 申請人:聯創汽車電子有限公司