专利名称：喷油器驱动诊断与保护电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种喷油器驱动诊断与保护电路，具体涉及柴油机电控燃油喷射系统中喷油器驱动故障的诊断与保护。
背景技术：
喷油器驱动的故障模式有在喷油器驱动的AR两端出现A端对电源短路、A端对地短路、B端对电源短路、B端对地短路、A端与B端短路、A端或B端断路等六种故障模式。 现有的喷油器驱动诊断与保护电路中，国外技术是采用专用芯片来实现；国内技术多采用可编程逻辑器件(CPLD)替代专用芯片来实现喷油器驱动诊断与保护，且仅对A端与B端短路、A端或B端断路这两种故障模式进行诊断与保护，未实现对以上六种故障模式进行诊断与保护。采用可编程逻辑器件(CPLD)的喷油器驱动诊断与保护电路结构由微控制器单元 (MCU)、可编程逻辑器件、驱动电路、诊断与保护电路组成，该电路设计成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种喷油器驱动诊断与保护电路，对以上六种故障模式进行诊断与保护，它可以降低电路设计成本，加快对故障的响应速度，改善控制适时性。为了解决以上技术问题，本发明提供了一种喷油器驱动诊断与保护电路；包括 微控制器单元、驱动电路和诊断与保护电路；微控制器单元输出控制信号给驱动电路和诊断与保护电路，接收来自诊断与保护电路的反馈信号，根据反馈信号判别出故障模式；驱动电路包括高边高压驱动、高边低压驱动、低边驱动，微控制器单元和诊断与保护电路可以输出控制信号关闭驱动电路；电流在采样电阻上的电压降信号经采样放大电路处理后，输出电压信号到诊断与保护电路中的电压比较器进行比较；诊断与保护电路包括电压比较器和两个信号锁存器电路，电压比较器输出高边高压过流反馈、高边高压欠流反馈、低边过流反馈、低边欠流反馈、高边低压过流反馈等5路反馈信号给锁存器电路1 ；锁存器电路1输出4 路诊断信号给锁存器电路2，并输出3路控制信号关闭驱动电路，锁存器电路2将4路诊断信号进行锁存，微控制器单元通过读取锁存器电路2中的诊断信号来判别出故障模式。本发明的有益效果在于电路设计成本低，对故障的响应速度快，控制适时性好。 能够保护发动机控制单元(ECU)内喷油器驱动器件，并将喷油器驱动故障状态反馈给MCU 进行处理，保证了在故障发生时喷油器驱动不被损坏，在故障消除后ECU能正常工作。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。图1是本发明实施例所述喷油器驱动诊断与保护电路结构的示意图；图2是本发明实施例所述采样电阻1的电流波形示意图3是本发明实施例所述喷油器驱动诊断与保护控制方法流程图；图4是本发明实施例所述锁存器电路1、2的示意图。
具体实施例方式本发明涉及柴油机电控燃油喷射系统中喷油器驱动故障的诊断与保护，电路结构包括微控制器单元(MCU)、驱动电路、诊断与保护电路，见图1。MCU输出控制信号给驱动电路和诊断与保护电路，接收来自诊断与保护电路的反馈信号，根据反馈信号判别出故障模式。驱动电路由高边高压驱动、高边低压驱动、低边驱动等组成，MCU和诊断与保护电路都能够输出控制信号用于关闭驱动电路。电流在采样电阻上的电压降信号经采样放大电路处理后，输出电压信号到诊断与保护电路中的电压比较器进行比较。喷油器的开启分为两个步骤高边高压驱动与低边驱动先开启工作一段时间；然后高边高压驱动关闭，高边低压驱动与低边驱动开启工作一段时间。诊断与保护电路由电压比较器和两个信号锁存器电路组成。电压比较器输出高边高压过流反馈、高边高压欠流反馈、低边过流反馈、低边欠流反馈、高边低压过流反馈等5 路反馈信号给锁存器电路1 ；锁存器电路1输出4路诊断信号给锁存器电路2，并输出3路控制信号用于关闭驱动电路。其中，“高边高压过流输出”用于关闭高边高压驱动，“高边低压过流输出”用于关闭高边低压驱动，“低边过流输出”用于关闭低边驱动，从而实现对驱动电路的保护。锁存器电路2将4路诊断信号进行锁存，MCU通过读取锁存器电路2中的诊断信号，从而判别出喷油器驱动的故障模式。由于诊断与保护电路是直接采用硬件关闭驱动电路及锁存诊断信号，对故障的响应快，控制适时性好。喷油器驱动诊断与保护控制方法如下在高边高压驱动开启之前，MCU先读取锁存器电路2中的诊断信号，判别出故障模式并进行故障处理；故障处理包括记录故障和置位或清除故障标志，若故障标志置位，则 MCU关闭驱动电路。对于驱动电路发生A端或B端断路故障，MCU清除该故障标志，不关闭驱动电路；对于驱动电路发生另外5种故障中某一种故障，MCU在检测到该故障若干次后， 置位该故障标志，关闭驱动电路。然后MCU输出CLR信号将锁存器电路1与锁存器电路2 复位。在喷油器的开启过程中，喷油器驱动诊断与保护分为两部分1.在高边高压驱动工作时间段的诊断与保护设定电流采样时间窗[T2，T3]，T2 < t < T3，见图2。在时间为t时，MCU输出CLK 信号给锁存器电路2将4路诊断信号进行锁存。如果驱动电路发生故障，锁存器电路1中 “高边高压过流输出”关闭高边高压驱动，“低边过流输出”关闭低边驱动。即在高边高压驱动工作时间段内，对喷油器驱动故障进行保护，并对诊断信号进行锁存。在图2中各曲线和符号的意义为曲线1 :B端对地短路时采样电阻1的电流波形；曲线2 =B端对电源短路时采样电阻1的电流波形；曲线3 =A端对地短路时采样电阻1的电流波形；曲线4 =A端对电源短路时采样电阻1的电流波形；曲线5 =A端与B端短路时采样电阻1的电流波形；
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曲线6 =A端或B端断路时采样电阻1的电流波形；I_below 欠流反馈对应的电流阀值；I_over 过流反馈对应的电流阀值；TO 高边高压驱动开启时的时间；Tl 曲线1中电流上升到I_below时的时间；T2 曲线5中电流下降到I_c时的时间、曲线2中电流上升到I_a时的时间；T3 曲线1中电流上升到I_b时的时间；T4 曲线1中电流上升到I_over时的时间；其中 TO < Tl < T2 < t < T3 < T4 ；I_below < I_c < I_a < I_b < I_over2.在高边低压驱动工作时间段的诊断与保护高边低压驱动开启后，如果驱动电路发生故障，锁存器电路1中“高边低压过流输出”关闭高边低压驱动，“低边过流输出”关闭低边驱动，但锁存器电路2不对诊断信号进行锁存。即在高边低压驱动工作时间段内，只对喷油器驱动故障进行保护。喷油器驱动诊断与保护控制方法流程图见图3。可以采用可编程逻辑器件(CPLD)来替代锁存器电路1与锁存器电路2实现上述诊断与保护功能。电流采样时间窗[T2，T3]的确定方法如下在高边高压驱动工作时间段，喷油器驱动的六种故障模式中，各故障模式所对应的采样电阻1的电流波形是不同的，见图2。A端或B端断路时，采样电阻1的电流为回路漏电流，大小接近于0。B端对地短路、B端对电源短路时，采样电阻1的电流会经过喷油器，电流回路的阻抗为采样电阻1的电阻Rsl、高边高压驱动MOSFET导通电阻Ronl和喷油器电阻Rinj，总阻抗为Rsl+Ronl+Rinj。A端对地短路、A端对电源短路时，采样电阻1的电流不经过喷油器，电流回路的阻抗为采样电阻1的电阻Rsl、高边高压驱动MOSFET导通电阻Ronl，总阻抗为Rsl+Ronl。A端与B端短路时，采样电阻1的电流也不经过喷油器，电流回路的阻抗为采样电阻1的电阻Rsl、高边高压驱动MOSFET导通电阻Ronl、低边驱动MOSFET导通电阻Ron3、采样电阻3的电阻Rs3，总阻抗为Rsl+Ronl+Ron3+Rs3。由于喷油器电阻Rinj大于Ron3+RS3，既采样电阻1的电流经过喷油器时的总阻抗比不经过喷油器时的总阻抗要大；且喷油器线圈影响电流上升速率，所以图2中曲线1、2 的电流上升速率和下降速率要比曲线3、4、5慢。从曲线5中得到电流下降到I_c时的时间T2，从曲线1中得到电流上升到I_b时的时间T3，从而确定了电流采样时间窗[T2，T3]。在t(T2 < t < T3)时刻，曲线1、2的电流在(I_a，I_b)区间内，曲线3、4、5的电流在(0，I_c)区间内，而I_c < I_a，即曲线1、2 的电流与曲线3、4、5的电流是区分开的，这样就将B端对地短路、B端对电源短路与A端对地短路、A端对电源短路区分开了。本发明涉及柴油机电控燃油喷射系统中喷油器驱动故障的诊断与保护，驱动电路由线与逻辑电路、MOSFET预驱动、M0SFET、采样电阻和采样放大电路等组成，见图1。其中，采样放大电路由信号差分放大器组成。MCU和诊断与保护电路的输出信号经过线与逻辑电路后，控制MOSFET预驱动开启或关闭MOSFET。诊断与保护电路由电压比较器、锁存器电路1和锁存器电路2等组成，见图1。锁存器电路1由反向器U3和D触发器U1组成，锁存器电路2由D触发器U2组成，见图4。D触发器Ul的真值表为
权利要求
1.一种喷油器驱动诊断与保护电路；其特征在于，包括微控制器单元、驱动电路和诊断与保护电路；微控制器单元输出控制信号给驱动电路和诊断与保护电路，接收来自诊断与保护电路的反馈信号，根据反馈信号判别出故障模式；驱动电路包括高边高压驱动、高边低压驱动、低边驱动，微控制器单元和诊断与保护电路可以输出控制信号关闭驱动电路；电流在采样电阻上的电压降信号经采样放大电路处理后，输出电压信号到诊断与保护电路中的电压比较器进行比较；诊断与保护电路包括电压比较器和两个信号锁存器电路，电压比较器输出高边高压过流反馈、高边高压欠流反馈、低边过流反馈、低边欠流反馈、高边低压过流反馈5路反馈信号给锁存器电路1 ；锁存器电路1输出4路诊断信号给锁存器电路2，并输出3路控制信号关闭驱动电路，锁存器电路2将4路诊断信号进行锁存，微控制器单元通过读取锁存器电路 2中的诊断信号来判别出故障模式。
2.如权利要求1所述的喷油器驱动诊断与保护电路；其特征在于，所述锁存器电路1 输出的高边高压过流输出关闭高边高压驱动，高边低压过流输出关闭高边低压驱动，低边过流输出关闭低边驱动。
全文摘要
本发明公开了一种喷油器驱动诊断与保护电路；包括微控制器单元、驱动电路和诊断与保护电路；微控制器单元输出控制信号给驱动电路和诊断与保护电路，接收来自诊断与保护电路的反馈信号，根据反馈信号判别出故障模式；驱动电路包括高边高压驱动、高边低压驱动、低边驱动，微控制器单元和诊断与保护电路可以输出控制信号关闭驱动电路；诊断与保护电路包括电压比较器和两个信号锁存器电路。本发明电路设计成本低，对故障的响应速度快，控制适时性好。能够保护发动机控制单元内喷油器驱动器件，并将喷油器驱动故障状态反馈给MCU进行处理，保证了在故障发生时喷油器驱动不被损坏，在故障消除后ECU能正常工作。
文档编号F02D41/22GK102486131SQ20101057568
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者孙琦, 岳少鹏, 王雄波, 童毅, 韩本忠 申请人:联创汽车电子有限公司