專利名稱：柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)ecu后向噴射控制模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)ECU后向噴射控制模塊，特別是涉 及一種6缸A801柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)后向噴射控制的電子控制模塊。
技術(shù)背景目前國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品主要分為兩種方式，一種是直接采用國(guó)外專用芯片ASIC，另一 種是采用各種智能器件搭建。兩種方式都存在著一定的優(yōu)缺點(diǎn)，直接采用國(guó)外專用芯片 ASIC:優(yōu)點(diǎn)，價(jià)格比較便宜，集成度比較高，各保護(hù)措施比較完善，應(yīng)用簡(jiǎn)單方便；缺點(diǎn)，首 先，我們學(xué)不到先進(jìn)的技術(shù)，國(guó)外出售給我們的大多是比較落后的、國(guó)外接近淘汰，使用較 少的芯片，該類芯片只對(duì)我們有一小部分的學(xué)習(xí)價(jià)值，而距國(guó)外目前使用的技術(shù)有很大的 差距；其次，我們?cè)诓少徳擃愋酒瑫r(shí)還要受采購數(shù)量的限制。國(guó)外廠家嚴(yán)格控制著我國(guó)該 類專有芯片的總體數(shù)量，從而控制了我國(guó)汽車廠家某類型汽車的總的生產(chǎn)量，限制了我國(guó) 汽車在世界市場(chǎng)上的銷售總額，也限制了我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)在世界市場(chǎng)上的地位。采用各種智 能器件搭建優(yōu)點(diǎn)，不受國(guó)外各芯片廠家銷售數(shù)量的限制，各個(gè)芯片本身價(jià)格比較便宜；缺 點(diǎn)，各器件本身設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，但在整個(gè)電路中整合比較復(fù)雜，占用空間較大，綜合成本比 較高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)ECU后向噴射控制模 塊，其采用可編程邏輯器件為主要控制單元，內(nèi)部主要功能模塊_噴射控制模塊根據(jù)外部 輸入的選缸信號(hào)、噴射控制類信號(hào)進(jìn)行邏輯處理，對(duì)后向6路噴油器進(jìn)行噴射控制；是一種 設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單、運(yùn)行速率快、集成度高、可靠性強(qiáng)，不受國(guó)外采購數(shù)量限制。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)ECU噴射模 塊，其特征在于由主控制單元可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)控制；主控制單元可編程邏輯器件內(nèi) 集成了時(shí)鐘模塊、信號(hào)處理模塊、SPI通信模塊、保護(hù)模塊、90V控制模塊、后向噴射控制模 塊；其信號(hào)處理模塊配合外部信號(hào)輸入模塊、噴射模塊完成對(duì)噴油器的整體控制；外部信 號(hào)輸入模塊將外部信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理模塊傳輸?shù)街骺刂茊卧删幊踢壿嬈骷?，?jīng)主控制單 元可編程邏輯器件處理后對(duì)噴射模塊發(fā)出指令，控制噴油器開閥、噴油；其信號(hào)處理模塊與 噴射控制模塊、保護(hù)模塊和90V控制模塊電連接；90V控制模塊根據(jù)信號(hào)處理模塊處理后 的信息，對(duì)90V電壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整；通信模塊通過SPI控制噴射電流大小，傳送各模塊的診 斷信息；噴射控制模塊利用信號(hào)處理模塊的選缸信號(hào)和噴射控制信號(hào)對(duì)6個(gè)噴油器進(jìn)行選 缸控制和進(jìn)行峰值-保持型電流控制，控制噴油量和噴油時(shí)間；保護(hù)模塊根據(jù)后向噴射模 塊工作過程中的反饋信號(hào)信息，對(duì)各模塊進(jìn)行斷路、過流、短路保護(hù)；時(shí)鐘模塊，倍頻外部時(shí) 鐘，給90V模塊提供所需時(shí)鐘。所述的主控制單元可編程邏輯器件采用ACTEL的APA075芯片，工作頻率4MHZ。所述的噴射控制模塊要由4路高端驅(qū)動(dòng)信號(hào)和6路低端驅(qū)動(dòng)信號(hào)組合控制6路噴
3油器。所述的保護(hù)模塊要為各模塊提供斷路診斷、短路保護(hù)和過流保護(hù)。所述的90V控制模塊與外部BOOST電路配合，給噴油器提供穩(wěn)定的工作電壓。所述的SPI通信模塊分為主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)兩種工作模式，與主ECU進(jìn)行診斷信息 的傳輸。所述的內(nèi)部信號(hào)處理模塊與外部信號(hào)處理模塊相通，處理高端開關(guān)信號(hào)和低端開
關(guān)信號(hào)。本實(shí)用新型的積極效果是一種設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單、運(yùn)行速率快、集成度高、可靠性強(qiáng)， 不受國(guó)外采購數(shù)量限制。

圖1為本實(shí)用新型的主控單元可編程邏輯器件模塊框圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述如圖1所示一種柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī) 電控系統(tǒng)ECU噴射模塊，其特征在于由主控制單元可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)控制；主控制單 元可編程邏輯器件內(nèi)集成了時(shí)鐘模塊、信號(hào)處理模塊、SPI通信模塊、保護(hù)模塊、90V控制模 塊、后向噴射控制模塊；其信號(hào)處理模塊配合外部信號(hào)輸入模塊、噴射模塊完成對(duì)噴油器的 整體控制；外部信號(hào)輸入模塊將外部信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理模塊傳輸?shù)街骺刂茊卧删幊踢壿嬈?件后，經(jīng)主控制單元可編程邏輯器件處理后對(duì)噴射模塊發(fā)出指令，控制噴油器開閥、噴油； 其信號(hào)處理模塊與噴射控制模塊、保護(hù)模塊和90V控制模塊電連接；90V控制模塊根據(jù)信號(hào) 處理模塊處理后的信息，對(duì)90V電壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整；通信模塊通過SPI控制噴射電流大小， 傳送各模塊的診斷信息；噴射控制模塊利用信號(hào)處理模塊的選缸信號(hào)和噴射控制信號(hào)對(duì)6 個(gè)噴油器進(jìn)行選缸控制和進(jìn)行峰值_保持型電流控制，控制噴油量和噴油時(shí)間；保護(hù)模塊 根據(jù)后向噴射模塊工作過程中的反饋信號(hào)信息，對(duì)各模塊進(jìn)行斷路、過流、短路保護(hù)；時(shí)鐘 模塊，倍頻外部時(shí)鐘，給90V模塊提供所需時(shí)鐘。所述的主控制單元可編程邏輯器件采用ACTEL的APA075芯片，工作頻率4MHZ。所述的噴射控制模塊要由4路高端驅(qū)動(dòng)信號(hào)和6路低端驅(qū)動(dòng)信號(hào)組合控制6路噴油器。所述的保護(hù)模塊要為各模塊提供斷路診斷、短路保護(hù)和過流保護(hù)。所述的90V控制模塊與外部BOOST電路配合，給噴油器提供穩(wěn)定的工作電壓。所述的SPI通信模塊分為主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)兩種工作模式，與主ECU進(jìn)行診斷信息 的傳輸。所述的內(nèi)部信號(hào)處理模塊與外部信號(hào)處理模塊相通，處理高端開關(guān)信號(hào)和低端開
關(guān)信號(hào)。工作時(shí)信號(hào)處理模塊，對(duì)外部送來的高端開關(guān)信號(hào)HS_I01到HS_I0n，低端開關(guān)信 號(hào)LS_I01到LS_I0n，選缸信號(hào)Seln進(jìn)行濾波處理，將處理后的信號(hào)送給SPI通信模塊、噴 射控制模塊、90V控制模塊和保護(hù)模塊使用；時(shí)鐘模塊，提供可編程邏輯器件所需要使用的時(shí)鐘，外部輸入CLKn時(shí)鐘頻率為4M，內(nèi)部工作所需時(shí)鐘頻率為4M和20M兩種，時(shí)鐘模塊處理外部輸入的4M時(shí)鐘，一部分以 4M頻率輸出，另一部分以20M頻率輸出，分別提供給不同的功能模塊。SPI通信模塊，兩種工作模式作為通信的主節(jié)點(diǎn)、作為通信的從節(jié)點(diǎn)。CS為SPI通 信模塊工作的片選信號(hào)，低電平有效，CS有效期內(nèi)SPI通信模塊才能工作。CLK為SPI通信 模塊工作的時(shí)鐘，一個(gè)時(shí)鐘傳送一個(gè)數(shù)據(jù)位。M0SI主出從入，MIS0主入從出，SPI通信模塊 的數(shù)據(jù)輸入輸出端，當(dāng)SPI通信模塊作為通信網(wǎng)絡(luò)中的主節(jié)點(diǎn)時(shí)，MIS0為數(shù)據(jù)輸入端，M0SI 為數(shù)據(jù)輸出端；當(dāng)SPI通信模塊作為通信網(wǎng)絡(luò)中的從節(jié)點(diǎn)時(shí)，MIS0為數(shù)據(jù)輸出端，M0SI為 數(shù)據(jù)輸入端；SPI通信模塊作為從節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)接收主控ECU發(fā)送的命令信息，同時(shí)上傳各模塊 的信息狀態(tài)給主控ECU ；作為主節(jié)點(diǎn)發(fā)動(dòng)命令信息給外部DA模塊，控制產(chǎn)生需要的電流值。噴射控制模塊，噴射控制模塊分為兩部分，每個(gè)部分控制3路噴油器。它根據(jù)信號(hào) 處理模塊送來的選缸信號(hào)Seln，進(jìn)行編碼處理，確定應(yīng)該噴油工作的具體缸號(hào)。根據(jù)噴射時(shí) 間長(zhǎng)度控制信號(hào)TTL確定具體的噴射控制時(shí)間長(zhǎng)度。根據(jù)H0信號(hào)確定噴油Pull_in段的 時(shí)間長(zhǎng)度。Ipeak，Iholdl, Ihold2為噴射控制模塊中噴油電流控制信號(hào)；INJECT_GH1噴油 器噴射控制的高端90V輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，INJECT_CH2為噴油器噴射控制的高端24V輸出驅(qū)動(dòng) 信號(hào)，INJECT_GL1為噴油器噴射控制的低端輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。噴射控制模塊具體說明噴射 控制模塊分為三個(gè)階段Peak_Up階段、Pull_in階段和Holding階段。首先H0信號(hào)變?yōu)?高電平有效，接著TTL信號(hào)變?yōu)楦唠娖接行В趪娚淇刂菩盘?hào)TTL有效期間內(nèi)，噴射模塊根 據(jù)選缸信號(hào)Sell_Sel3編碼確定此次應(yīng)該噴射的噴油器，從而確定要輸出的高低端驅(qū)動(dòng)信 號(hào)；首先高端90V驅(qū)動(dòng)信號(hào)INJECT_GH1和低端驅(qū)動(dòng)信號(hào)INJECT_GL1打開處于驅(qū)動(dòng)有效狀 態(tài)，噴油器動(dòng)作電流上升到達(dá)設(shè)定的Ipeak電流值，此時(shí)開關(guān)量信號(hào)Ipeak翻轉(zhuǎn)，關(guān)閉高端 驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)INJECT_GH1，此階段稱為Peak_Up階段，使用高端90V驅(qū)動(dòng)信號(hào)使噴油器快 速動(dòng)作打開；高端驅(qū)動(dòng)信號(hào)INJECT_GH1關(guān)閉后，進(jìn)入Pull_in階段，由于高端驅(qū)動(dòng)信號(hào)的關(guān) 閉，電流開始下降，當(dāng)電流下降到設(shè)定的Iholdl電流值時(shí)，開關(guān)量信號(hào)Iholdl翻轉(zhuǎn)，由于電 路設(shè)定遲滯，所以信號(hào)Iholdl會(huì)保持該電平一段時(shí)間，在此段時(shí)間內(nèi)高端24V驅(qū)動(dòng)信號(hào)打 開，電流上升，當(dāng)電流超過設(shè)定的Iholdl電流值時(shí)，開關(guān)量信號(hào)Iholdl再次翻轉(zhuǎn)，高端24V 驅(qū)動(dòng)信號(hào)關(guān)閉，電流下降，當(dāng)電流下降到設(shè)定的Iholdl電流值時(shí)，開關(guān)量信號(hào)Iholdl翻轉(zhuǎn) 重復(fù)上面的控制過程，直到H0信號(hào)變低結(jié)束Pull_in階段，該段結(jié)束后噴油器閥芯完全打 開。H0信號(hào)變低后，低端驅(qū)動(dòng)信號(hào)INJECT_GL1關(guān)閉，高端24V驅(qū)動(dòng)信號(hào)INJECT_GH1打開， 進(jìn)入自由卸放階段，電流快速下降。該段由定時(shí)器控制10us后結(jié)束，關(guān)閉高端24V驅(qū)動(dòng)信號(hào) INJECT_GH1，打開低端驅(qū)動(dòng)信號(hào)INJECT_GL1，電流緩慢下降，當(dāng)電流下降到設(shè)定的Ihold2 電流值時(shí)，開關(guān)量信號(hào)Ihold2翻轉(zhuǎn)，由于電路設(shè)定遲滯，所以信號(hào)Ihold2會(huì)保持該電平一 段時(shí)間，在此段時(shí)間內(nèi)高端24V驅(qū)動(dòng)信號(hào)打開，電流上升，當(dāng)電流超過設(shè)定的Ihold2電流 值時(shí)，開關(guān)量信號(hào)Ihold2再次翻轉(zhuǎn)，高端24V驅(qū)動(dòng)信號(hào)關(guān)閉，電流下降，當(dāng)電流下降到設(shè)定 的Ihold2電流值時(shí)，開關(guān)量信號(hào)Ihold2翻轉(zhuǎn)重復(fù)上面的控制過程，直到TTL信號(hào)變低結(jié)束 Holding階段，Holding階段維持噴油器處于打開狀態(tài)。TTL信號(hào)變低后，高端24V驅(qū)動(dòng)信 號(hào)關(guān)閉，低端驅(qū)動(dòng)信號(hào)關(guān)閉，再次進(jìn)入快速卸放階段，電流快速下降。三個(gè)階段結(jié)束后該噴 油器此次工作結(jié)束，噴油器恢復(fù)初始狀態(tài)，等待下一噴油周期的到來。其它噴油器工作控制 方式與此相同。保護(hù)模塊，根據(jù)噴油器工作過程中的電流變化產(chǎn)生的開關(guān)量信號(hào)Vbst_CUR、Vbat_CUR、BANKL_CUR狀態(tài)信息及各噴射器噴油時(shí)間，對(duì)各噴油器電路進(jìn)行斷路診斷及短路、過流 保護(hù)。 90V控制模塊，控制外部BOOST電路產(chǎn)生的90V電壓，使之在要求的范圍內(nèi)變化，滿 足噴油器開閥瞬間的電壓要求，提供足夠的能量，使噴油器在打開的過程中穩(wěn)定平穩(wěn)的工作。
權(quán)利要求柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)ECU后向噴射控制模塊，其特征在于由主控制單元可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)控制；主控制單元可編程邏輯器件內(nèi)集成了時(shí)鐘模塊、信號(hào)處理模塊、SPI通信模塊、保護(hù)模塊、90V控制模塊、后向噴射控制模塊；其信號(hào)處理模塊配合外部信號(hào)輸入模塊、噴射模塊完成對(duì)噴油器的整體控制；外部信號(hào)輸入模塊將外部信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理模塊傳輸?shù)街骺刂茊卧删幊踢壿嬈骷螅?jīng)主控制單元可編程邏輯器件處理后對(duì)噴射模塊發(fā)出指令，控制噴油器開閥、噴油；其信號(hào)處理模塊與噴射控制模塊、保護(hù)模塊和90V控制模塊電連接；90V控制模塊根據(jù)信號(hào)處理模塊處理后的信息，對(duì)90V電壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整；通信模塊通過SPI控制噴射電流大小，傳送各模塊的診斷信息；噴射控制模塊利用信號(hào)處理模塊的選缸信號(hào)和噴射控制信號(hào)對(duì)6個(gè)噴油器進(jìn)行選缸控制和進(jìn)行峰值-保持型電流控制，控制噴油量和噴油時(shí)間；保護(hù)模塊根據(jù)后向噴射模塊工作過程中的反饋信號(hào)信息，對(duì)各模塊進(jìn)行斷路、過流、短路保護(hù)；時(shí)鐘模塊，倍頻外部時(shí)鐘，給90V模塊提供所需時(shí)鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)ECU后向噴射控制模塊，其特征 在于所述的主控制單元可編程邏輯器件采用ACTEL的APA075芯片，工作頻率4MHZ。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)ECU后向噴射控制模塊，其特征 在于所述的噴射控制模塊要由4路高端驅(qū)動(dòng)信號(hào)和6路低端驅(qū)動(dòng)信號(hào)組合控制6路噴油器o
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)ECU后向噴射控制模塊，其特征 在于所述的保護(hù)模塊要為各模塊提供斷路診斷、短路保護(hù)和過流保護(hù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)ECU后向噴射控制模塊，其特征 在于所述的90V控制模塊與外部BOOST電路配合，給噴油器提供穩(wěn)定的工作電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)ECU后向噴射控制模塊，其特征 在于所述的SPI通信模塊分為主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)兩種工作模式，與主ECU進(jìn)行診斷信息的傳 輸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)ECU后向噴射控制模塊，其特征 在于所述的內(nèi)部信號(hào)處理模塊與外部信號(hào)處理模塊相通，處理高端開關(guān)信號(hào)和低端開關(guān)信號(hào)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)ECU噴射模塊，其特征在于由主控制單元可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)控制；主控制單元可編程邏輯器件內(nèi)集成了時(shí)鐘模塊、信號(hào)處理模塊、SPI通信模塊、保護(hù)模塊、90V控制模塊、后向噴射控制模塊；其信號(hào)處理模塊配合外部信號(hào)輸入模塊、噴射模塊完成對(duì)噴油器的整體控制；外部信號(hào)輸入模塊將外部信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理模塊傳輸?shù)街骺刂茊卧删幊踢壿嬈骷?，?jīng)主控制單元可編程邏輯器件處理后對(duì)噴射模塊發(fā)出指令，控制噴油器開閥、噴油；是一種設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單、運(yùn)行速率快、集成度高、可靠性強(qiáng)，不受國(guó)外采購數(shù)量限制。
文檔編號(hào)F02D41/30GK201581999SQ200920094629
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者劉鵬飛, 王瑩 申請(qǐng)人:中國(guó)第一汽車集團(tuán)公司