一种喷油器故障诊断系统的制作方法

本发明涉及柴油机高压共轨喷油器领域，尤其是一种喷油器故障诊断系统。

背景技术：

喷油器是柴油机重要的核心零部件，目前市面上常见的喷油器故障诊断技术大多是功能诊断，即针对喷油器驱动电路是否存在短路、断路的故障现象进而判断是否存在故障，但喷油器电磁阀渐进老化会引起电感参数的变化，从而导致电磁阀的电磁力不足，影响到喷油器的喷油特性，这是一个缓慢变化的过程，在这一过程中并不会直接引发短路或断路的故障现象，现有的故障诊断技术无法识别。

技术实现要素：

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种喷油器故障诊断系统，本发明的技术方案如下：

一种喷油器故障诊断系统，所述喷油器故障诊断系统包括主控制器、逻辑模块、高端集成驱动电路、低端集成驱动电路、低端电流调理电路、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管和采样电阻，所述主控制器连接到所述逻辑模块，所述逻辑模块连接到所述高端集成驱动电路和低端集成驱动电路，所述高端集成驱动电路连接到所述第一开关管的栅极和所述第二开关管的栅极，所述第一开关管的漏极连接到电池电源获取电池电压、源极连接到所述第一二极管的正极，所述第一二极管的负极连接到所述第二二极管的负极，所述第二二极管的正极接地，所述第二开关管的漏极连接到驱动电源获取驱动高压，所述第二开关管的源极连接到第一二极管的负极、第二二极管的负极和喷油器的喷油器电磁阀电感的一端，所述喷油器电磁阀电感的另一端连接到第三二极管的正极和所述第三开关管的漏极，所述第三二极管的负极连接到驱动电源获取驱动高压，所述低端集成驱动电路连接到所述第三开关管的栅极，所述第三开关管的源极连接到所述采样电阻，所述采样电阻的另一端接地，所述采样电阻的两端分别连接到所述低端电流调理电路，所述低端电流调理电路连接到所述逻辑模块，

所述主控制器获取所述第二开关管的源极的高端驱动脉冲信号，当检测到所述高端驱动脉冲信号的脉冲宽度或者脉冲周期异常时确定所述喷油器存在故障。

其进一步的技术方案为，所述喷油器的驱动过程依次包括高压开放阶段、一阶维持阶段和二阶维持阶段，所述当检测到所述高端驱动脉冲信号的脉冲宽度和/或脉冲周期异常时确定所述喷油器存在故障，包括：

所述主控制器在所述喷油器处于高压开放阶段时获取到第一脉冲宽度、在所述喷油器处于一阶维持阶段获取到第二脉冲宽度和第一脉冲周期、在所述喷油器处于二阶维持阶段时获取到第三脉冲宽度和第二脉冲周期；

则所述主控制器在检测到所述第一脉冲宽度与第一预定宽度不同时确定所述喷油器存在故障；

或者，在检测到所述第二脉冲宽度与第二预定宽度不同或第一脉冲周期与第一预定周期不同时确定所述喷油器存在故障；

或者，在检测到所述第三脉冲宽度与第三预定宽度不同或第二脉冲周期与第二预定周期不同时确定所述喷油器存在故障。

其进一步的技术方案为，所述系统还包括：

在实验阶段，所述第二开关管的源极引出高端驱动脉冲信号并连接到所述主控制器，所述主控制器在所述喷油器处于所述高压开放阶段获取所述第一预定宽度，

所述主控制器在所述喷油器处于所述一阶维持阶段获取所述第二预定宽度和所述第一预定周期，

所述主控制器在所述喷油器处于所述二阶维持阶段获取所述第三预定宽度和所述第二预定周期。

其进一步的技术方案为，所述喷油器故障诊断系统还包括限压电路，所述第二开关管的源极通过所述限压电路连接到所述主控制器，

所述限压电路将所述高端驱动脉冲信号的电压幅值限制为所述主控制器兼容的电平。

其进一步的技术方案为，所述主控制器包括高速时间处理单元、控制单元和存储单元，所述高速时间处理单元、控制单元和存储单元依次连接。

其进一步的技术方案为，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管均为nmos管。

其进一步的技术方案为，所述喷油器电磁阀电感控制喷油器电磁阀的通断。

其进一步的技术方案为，所述逻辑模块包括cpld。

本发明的有益技术效果是：高端驱动脉冲信号的脉冲宽度或者脉冲周期变化直接反映了喷油器电磁阀电感参数的变化，喷油器电磁阀电感参数的变化将会直接影响喷油器的喷油特性，高端驱动脉冲信号的脉冲宽度或者脉冲周期变化就可以判断出喷油器的喷油特性是否存在故障，相比于传统的功能诊断方法，本系统更能时刻掌握喷油器的当前状态。

附图说明

图1是本申请的喷油器驱动电路的电路结构图。

图2是本申请的喷油器驱动电路的电路相位图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

如图1所示，一种喷油器故障诊断系统，包括主控制器mcu、逻辑模块、高端集成驱动电路、低端集成驱动电路、低端电流调理电路、第一开关管m1、第二开关管m2、第三开关管m3、第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3和采样电阻r，其中逻辑模块包括cpld(complexprogrammablelogicdevice复杂可编程逻辑器件)，可现场调节其内部的逻辑，cpld内部的逻辑根据外部输入信号和需要输出的逻辑信号而生成，第一开关管m1、第二开关管m2和第三开关管m3均为nmos管。

主控制器mcu连接到逻辑模块，逻辑模块连接到高端集成驱动电路和低端集成驱动电路，高端集成驱动电路连接到第一开关管m1的栅极和第二开关管m2的栅极，第一开关管m1的漏极连接到电池电源获取电池电压、源极连接到第一二极管d1的正极，第一二极管d1的负极连接到第二二极管d2的负极，第二二极管d2的正极接地，第二开关管m2的漏极连接到驱动电源获取驱动高压，第二开关管m2的源极连接到第一二极管d1的负极、第二二极管d2的负极和喷油器电磁阀电感l的一端，喷油器电磁阀电感l控制喷油器电磁阀的通断。喷油器电磁阀电感l的另一端连接到第三二极管d3的正极和第三开关管m3的漏极，第三二极管d3的负极连接到驱动电源获取驱动高压，低端集成驱动电路连接到第三开关管m3的栅极，第三开关管m3的源极连接到采样电阻r，采样电阻r的另一端接地，采样电阻r的两端分别连接到低端电流调理电路，低端电流调理电路连接到逻辑模块。

由于电感的饱和特性，即电流越大，电感特性损失的越大，电感特性损失速度的快慢是电磁阀特性的重要指标，而电磁阀的特性和喷油器的喷油特性存在高度的相关，而喷油器电磁阀电感l控制喷油器电磁阀的通断。

主控制器mcu获取第二开关管m2的源极的高端驱动脉冲信号，当检测到高端驱动脉冲信号的脉冲宽度或者脉冲周期异常时确定喷油器存在故障。

进一步的，如图2所示，逻辑模块连接主控制器mcu并接收驱动使能信号，高端驱动脉冲信号和驱动使能信号在开启和关闭阶段均存在延时，通常喷油器的驱动过程依次包括高压开放阶段t0-t1、一阶维持阶段t1-t2和二阶维持阶段t2-t3，当检测到高端驱动脉冲信号的脉冲宽度和/或脉冲周期异常时确定喷油器存在故障，包括：

主控制器mcu在喷油器处于高压开放阶段时获取到第一脉冲宽度t0、在喷油器处于一阶维持阶段获取到第二脉冲宽度t1和第一脉冲周期t1+t2、在喷油器处于二阶维持阶段时获取到第三脉冲宽度t3和第二脉冲周期t3+t4；

特定型号喷油器驱动电流的三个脉冲宽度以及第一脉冲周期和第二脉冲周期都有相应的标定值。

则主控制器mcu在检测到第一脉冲宽度与第一预定宽度不同时确定喷油器存在故障；

或者，在检测到第二脉冲宽度与第二预定宽度不同或第一脉冲周期与第一预定周期不同时确定喷油器存在故障；

或者，在检测到第三脉冲宽度与第三预定宽度不同或第二脉冲周期与第二预定周期不同时确定喷油器存在故障。

每个脉冲宽度和脉冲周期反应了不同驱动电流时，喷油器电磁阀电感参数的变化。可先选取批量特定型号的喷油器，这些喷油器都存在不同程度喷油特性改变的故障。通过对这些故障喷油器做喷油性能试验来标定脉冲宽度、脉冲周期和喷油量的关系表。脉冲宽度，脉冲周期反应的是喷油器电磁阀电感参数的变化情况，因此三个脉冲宽度以及二个脉冲周期的变化规律都是一致的。每次驱动结束后，就可获得实际的脉冲宽度和脉冲周期的值，根据该关系表能获得实际的喷油量是多少，根据获取的喷油量值可判断喷油器的喷油特性是否在正常范围还是存在故障，还可进一步判断故障的严重程度。

进一步的，为了获取预定数值，在使用前需在实验阶段获取预定数值，该预定数值通过批量正常的喷油器测量得到的，第二开关管m2的源极引出高端驱动脉冲信号并连接到主控制器mcu，主控制器mcu在喷油器处于高压开放阶段获取第一预定宽度，

主控制器mcu在喷油器处于一阶维持阶段获取第二预定宽度和第一预定周期，

主控制器mcu在喷油器处于二阶维持阶段获取第三预定宽度和第二预定周期。

该系统还包括限压电路，第二开关管m2的源极通过限压电路连接到主控制器，由于第二开关管m2的源极的实际信号的脉冲幅值比较大，限压电路将高端驱动脉冲信号的电压幅值限制为主控制器mcu兼容的电平。

主控制器mcu包括高速时间处理单元tpu、控制单元dma和存储单元ram，高速时间处理单元tpu、控制单元dma和存储单元ram依次连接，使用主控制器的mcu的高速时间处理单元tpu和控制单元dma能够自动获取高端驱动脉冲信号的脉冲宽度和脉冲周期并自动保存到存储单元ram中，达到节省主控制器mcu空间的目的。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。