专利名称：全数字化喷油器驱动和故障检测电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种喷油器数字驱动和故障诊断电路。特别是涉及一种能够实现对喷油 器'的高、低压分时控制，数字化设计，结构简单，功耗小，控制精确，易于实施的全数 字化喷油器驱动和故障检测电路。
背景技术：
为了实现高压共轨系统多脉冲燃油喷射模式的灵活控制技术，要求高压共轨喷油器 要具有更高的开启和关闭响应速度，这不仅对共轨喷油器的性能提出了更高的要求，而 且要求有高性能的驱动电路，同时还要确保共轨喷油在恶劣的环境下可靠、安全地工作， 这就对共轨喷油器的驱动电路和故障诊断电路设计提出了挑战。根据喷油器电磁阀的工 作特性，其理想驱动方式为在衔铁吸合时，应先对电磁阀线圈以尽可能快的速率注入 峰值电流，使其迅速吸合。吸合后，磁路气隙减小，磁阻降低，电磁阀仅需较小的维持 电流即可以可靠地维持吸合。在释放时，为了减少电磁阀的释放延时，应尽可能快地切 断驱动电流，释放电磁阀的电势能。在维持吸合阶段采用较小的维持电流， 一方面可以 加快电磁阀的释放速度，另一方面还可以减小蓄电池的能量消耗，并减少电磁阀线圈以 及功率驱动单元的热负荷。
为了实现这种理想的驱动方式，国内外研究机构开发了多种各具特色的驱动电路， 其实质都是对电磁阀在开启阶段和吸合阶段施加不同的电压或电流。驱动方式采用如图4
所示的驱动信号，这种驱动信号由主脉冲a、零脉冲b和PWM保持波c三部分合成。主脉 冲使电磁阀线圈电流迅速达到足够大的吸合电流而使电磁阀能快速开启，PWM保持波使电 磁阔线圈工作于足以维持电磁阀开启的理想电流，零脉冲使驱动电流迅速从峰值电流回 落到保持电流。这种驱动信号是符合电磁阀驱动的最优控制信号，这里我们简称他为优 化波，如图4中的d所示。
虽然，现存的驱动电路大都可以比较理想的控制电磁阀不同工作阶段的电流，但驱 动电路现实的方式确各不一样。总结起来传统的方法有下面一些情况，就驱动信号的合 成而言，有两种方式， 一种是由集成芯片的计数器/定时器利用中断服务程序触发得到驱 动信号中的各脉冲，再由逻辑运算单元合成实现，这种方法不仅要占用大量的硬件中断 资源，而且中断服务程序结构复杂，参数调用频繁，占用了宝贵的CPU资源，而逻辑合 成后的信号由于中断延时存在滞后效应，即便使用带有强大定时处理功能的eTPU单元的 32位发动机专用微处理器，驱动信号的精度也难以保证。另一种方式由混合电路设计实 现，其中利用电流采样反馈电路产生保持波驱动信号，从而控制电磁阀回路中的保持电 流；采用延时触发器产生主脉冲信号，从而控制电磁阀回路中峰值电流的大小；同时电
路中要涉及大量的采样电阻、运放、比较器、触发器和逻辑运算单元等。这种方法虽然 减少了对CPU资源的利用，但是外部电路器件较多，涉及高频的数字电路和敏感的模拟 电路混合设计，给电路设计工作带来较大的困难，不符合电路设计数字化和集成化的趋 势。就电磁阀驱动电压而言，也有两种方式， 一种是单一高压驱动，这种方式使电磁阀 驱动电路的设计更简洁，易于实现，但他对升压转换器转换的功率密度提出了很高的要 求，有时需要多路升压转换器才能满足电磁阀对功率的需求，很难实现升压模块的小型 化，也不适宜在ECU中安装。另一种方式是高、低压(24V)分时驱动，这种方式使电磁 阀驱动电路的设计略有复杂，但对升压转换器的要求大大降低，通常一路升压就能满足 多路电磁阀的功率的需求，也可以降低升压电路的热负荷，但高、低压驱动信号的合成 是设计中难点，需要寻找合理的简洁的设计方案。
可编程逻辑器件是大部分数字电路设计工程师实现其设计目标的重要手段，不管逻 辑是简单的I/O还是复杂的状态机，大部分可编程逻辑是使用硬件描述语言编写的，并 且在可编程的逻辑元件上执行。可编程逻辑元件(PLD)是应用最广泛的用户定制的数字 IC，用户可以根据自己的需要来编写逻辑运算程序，并且将逻辑运算程序写入到可编程 逻辑元件就可以实现自己的设计目标。在20世纪90年代，出现了更为复杂的PLD，即 CPLD。 CPLD具有更为丰富的逻辑资源和门，是基于电子设计自动化(EDA)技术的芯片， 其具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功能可以灵活修改，大大 提高电子系统设计的通用性。而基于CPLD可以很方便地对电磁阀驱动信号进行逻辑合成， 同时合理的设计也可以最大限度的简化驱动电路的结构。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够实现对喷油器的高、低压分时控制， 数字化设计，结构简单，功耗小，控制精确，易于实施的全数字化喷油器驱动和故障检 测电路。.
本发明所采用的技术方案是 一种全数字化喷油器驱动和故障检测电路，包括有 依次连接的发动机控制单元、可编程逻辑单元、驱动和检测单元以及由多个喷油器构成 的喷油器组。
所述的发动机控制单元包括有为可编程逻辑单元提供时钟信号的时钟信号、输出 给可编程逻辑单元的喷油器组控制信号以及用于对喷油器的检测信号做出分析和诊断的 定时模块。
所述的可编程逻辑单元包括有接收可编程逻辑单元的喷油器组控制信号，分离出 驱动电路的高边控制信号的高压驱动信号分离器；接收可编程逻辑单元的喷油器组控制 信号优化出驱动电路的低边控制信号的优化波合成器；为高压驱动信号分离器和优化波 合成器提供低频时钟基准的时钟分频器；以及对可编程逻辑单元的信号进行逻辑或运算
并输出到发动机控制单元的逻辑运算器。
所述的喷油器组是由六个喷油器构成的喷油器组。
所述的驱动和检测单元包括有与可编程逻辑单元的高压驱动信号分离器和优化波 合成器相连的且与多个喷油器相对应的多个高、低边驱动模块；与高、低边驱动模块相 连并向喷油器组输出信号的多个功率驱动模块；以及与喷油器组相连接收其信号并向可 编程逻辑单元的逻辑运算器输出检测信号的多个检测模块。
所述的每一个高、低边驱动模块包括有高、低边功率管驱动芯片U20，其中，U20中 1脚接12V电源，还通过电容C148、 C149的并联接地；4脚接地；2脚接可编程逻辑单元 的高压驱动信号分离器的输出HIN-DRIBVER端;3脚接可编程逻辑单元的优化波合成器的 输出LIN-DRIBVER端；5、 7脚为信号输出端接功率驱动模块的输入端，6、 8脚为信号输 入端接功率模块的输出端。
所述的每一个功率驱动模块包括有高边功率管Q9和低边功率管Q12，其中，由高、 低边驱动模块的7脚输出的信号通过电阻R158连接高边功率管Q9的栅极，高边功率管 Q9的栅极还通过稳压二极管D61与其源极以及与24V电源相连的整流管D88 —起至输出 端INJECTOR—H端口，而高边功率管Q9的漏极接110V电源；从高、低边驱动模块的5脚 输出的信号，通过电阻R161连接低边功率管Q12的栅极，低边功率管Q12的源极连接检 测模块，低边功率管Q12的漏极至INJECTOR一L端口 ，还通过整流二极管D64至24V电源； 高、低边驱动模块的8脚还通过二极管D58与电阻R153的串联接高边功率管Q9的漏极， 还通过二极管D58与电阻R154的串联接地；高、低边驱动模块的8脚还通过电容C142、 C143的并联和6脚一起至功率驱动模块的输出端INJECTOR—H端口；所述的INJECTOR—H 端口和INJECTOR—L端口分别对应连接喷油器电磁阀的两个接线柱上。
所述的每一个检测模块包括有比较器U16B和运算放大器U17B，其中，从功率驱动模 块的低边功率管Q12的源极过来的信号，通过电阻R173、 R174采样后分别经电阻R164 至运算放大器U17B的同相输入端5脚，以及至运算放大器U17B的反相输入端6脚；运 算放大器U17B的同相输入端5脚还通过电容C155接地；运算放大器U17B的4脚接地、 6脚通过电阻R179接输出端7脚、8脚接3.3V电源；运算放大器U17B的输出端7脚通 过电阻R165接比较器U16B的反相输入端6脚，还通过电阻R165与电容C156的串联接 地；比较器U16B的同相输入端脚5接3. 3V电源，还通过电容C154接地，比较器U16B 的4脚接地，8脚接3.3V电源，比较器U16B的输出端7脚通过电阻R166接3.3V电源， 输出端7脚还至输出端CHECK端，输出端C服CK端与可编程逻辑单元的逻辑运算器相连。 本发明所采用的另一技术方案是 一种全数字化喷油器驱动和故障检测电路，包括 有依次连接的发动机控制单元、简单可编程逻辑器件或现场可编程门列阵、驱动和检 测单元以及由多个喷油器构成的喷油器组。
本发明的全数字化喷油器驱动和故障检测电路，实现了对喷油器的高、低压分时控 制，数字化设计，结构简单，功耗小，控制精确，易于实施；设计紧凑，集成度高，诊 断方便、快捷；同时采用了放电电路，提高了喷油器开启和关闭的响应，驱动电路不需
要额外的辅助元件，大大降低了设计成本。本发明适用于所有电磁式执行器，也可以对 其驱动通道进行扩展，使其适用于更多缸数的发动机。
图l是本发明的整体框图2是本发明的可编程逻辑单元的电路原理图； 图3是本发明的驱动和检测单元的电路原理图； 图4是喷油器电磁阀的最优控制信号图。
具体实施例方式
下面结合实施例和附图对本发明的全数字化喷油器驱动和故障检测电路做出详细说明。
如图1所示，本发明的全数字化喷油器驱动和故障检测电路，包括有依次连接的
发动机控制单元ECU、可编程逻辑单元CPLD、驱动和检测单元DR-CH以及由多个喷油器 构成的喷油器组INJe所述的喷油器组INJ是由六个喷油器构成的喷油器组。
本发明的全数字化喷油器驱动和故障检测电路，还可以是包括有依次连接的发动 机控制单元ECU、简单可编程逻辑器件PLD或现场可编程门列阵FPGA、驱动和检测单元 DR-CH以及由多个喷油器构成的喷油器组INJ。 gp，用简单可编程逻辑器件PLD或现场 可编程门列阵FPGA代替可编程逻辑单元CPLD。
所述的发动机控制单元ECU包括有为可编程逻辑单元CPLD提供时钟信号的时钟信 号El、输出给可编程逻辑单元CPLD的喷袖器组控制信号E2以及用于对喷油器的检测信 号做出分析和诊断的定时模块E3。
所述的可编程逻辑单元CPLD包括有接收可编程逻辑单元CPLD的喷油器组控制信 号E2，分离出驱动电路的高边控制信号的高压驱动信号分离器C2;接收可编程逻辑单元 CPLD的喷油器组控制信号E2优化出驱动电路的低边控制信号的优化波合成器C3;为高 压驱动信号分离器C2和优化波合成器C3提供低频时钟基准的时钟分频器Cl;以及对可 编程逻辑单元CPLD的信号进行逻辑或运算并输出到发动机控制单元ECU的逻辑运算器 C4。本发明中的可编程逻辑单元CPLD采用如图2所示的型号为MAX3064A的模块。
所述的驱动和检测单元DR-CH包括有与可编程逻辑单元CPLD的高压驱动信号分离 器C2和优化波合成器C3相连的且与多个喷油器相对应的多个高、低边驱动模块P1;与 高、低边驱动模块Pl相连并向喷油器组INJ输出信号的多个功率驱动模块P2;以及与喷 油器组INJ相连接收其信号并向可编程逻辑单元CPLD的逻辑运算器C4输出检测信号的 多个检测模块P3。
如图3所示，所述的每一个高、低边驱动模块Pl包括有高、低边功率管驱动芯片U20， 其中，U20中1脚接12V电源，还通过电容C148、 C149的并联接地；4脚接地；2脚接
可编程逻辑单元CPLD的高压驱动信号分离器C2的输出HIN-DRIBVER端；3脚接可编程逻 辑单元CPLD的优化波合成器C3的输出LIN-DRIBVER端；5、 7脚为信号输出端接功率驱 动模块P2的输入端，6、 8脚为信号输入端接功率模块P2的输出端。
所述的每一个功率驱动模块P2包括有.高边功率管Q9和低边功率管Q12，其中，由高、 低边驱动模块Pl的7脚输出的信号通过电阻R158连接高边功率管Q9的栅极，高边功率 管Q9的栅极还通过稳压二极管D61与其源极以及与24V电源相连的整流管D88 —起至输 出端INJECTOR—H端口，而高边功率管Q9的漏极接110V电源；从高、低边驱动模块Pl 的5脚输出的信号，通过电阻R161连接低边功率管Q12的栅极，低边功率管Q12的源极 连接检测模块P3，低边功率管Q12的漏极至INJECTOR—L端口，还通过整流二极管D64 至24V电源；高、低边驱动模块Pl的8脚还通过二极管D58与电阻R153的串联接高边 功率管Q9的漏极，还通过二极管D58与电阻R154的串联接地；高、低边驱动模块Pl的 8脚还通过电容C142、 C143的并联和6脚一起至功率驱动模块P2的输出端INJECTOR—H 端口；所述的顶JECT0RJ1端口和INJECTOR—L端口分别对应连接喷油器电磁阀的两个接 线柱上。
所述的每一个检测模块P3包括有比较器U16B和运算放大器U17B，其中，从功率驱 动模块P2的低边功率管Q12的源极过来的信号，通过电阻R173、 R174采样后分别经电 阻R164至运算放大器U17B的同相输入端5脚，以及至运算放大器U17B的反相输入端6 脚；运算放大器U17B的同相输入端5脚还通过电容C155接地；运算放大器U17B的4脚 接地、6脚通过电阻R179接输出端7脚、8脚接3. 3V电源；运算放大器U17B的输出端7 脚通过电阻R165接比较器U16B的反相输入端6脚，还通过电阻R165与电容C156的串 联接地；比较器U16B的同相输入端脚5接3. 3V电源，还通过电容C154接地，比较器U16B 的4脚接地，8脚接3.3V电源，比较器U16B的输出端7脚通过电阻R166接3.3V电源， 输出端7脚还至输出端CHECK端，输出端CHECK端与可编程逻辑单元CPLD的逻辑运算器 C4相连。
下面结合附图进一步说明本发明的工作原理。
本发明主要应用于六缸发动机，所以喷油器组控制信号E2中有六个喷油器控制通 道，高压驱动信号分离器C2和优化波合成器C3也分别有六输出端口，高、低边驱动模 块Pl、功率驱动模块P2和检测模块P3也分别有六个功能和结构相同的电路，INJECTOR 单元是六个喷油器构成的喷油器组。图3中仅绘出了第一缸喷油器的驱动和检测电路图， 以及其他五缸的连接端口，端口名称中的字母名称代表电路图中的连接位置，端口名称 中的数字代表第几缸的连接端口。在图2和图3中端口名称一致的两个端口表示有电器 连接属性。
发动机控制单元ECU主要采用FREESCALE公司的32位汽车发动机专用芯片MCF5235 为微处理，其主要提供三个功能模块，分别为时钟信号E1、喷油器组控制信号E2和定 时器模块E3。时钟信号El主要为可编程逻辑单元CPLD提供时钟信号，通过发动机控
制单元ECU中的时钟电路输出到可编程逻辑单元CPLD (MAX3064A)的CLOCK端口 (如 图2)。喷油器组控制信号E2为喷油器提供喷射控制信号，输出控制喷油器的喷油时 亥ij、喷油脉宽和喷油模式，喷油器组控制信号E2中共有六个控制通道，分别输出六路 喷油器控制信号到可编程逻辑单元CPLD (MAX3064A)的TPU8 — 13端口。定时器模块E3 为发动机控制单元ECU (MCF5235)的定时器模块，用于对喷油器的检测信号做出分析 和诊断。
可编程逻辑单元CPLD单元主要有四部分功能模块，分别为时钟分频器C1、高压驱 动信号分离器C2、优化波合成器C3和逻辑运算器C4，这些功能模块是基于可编程逻辑 单元CPLD (MAX3064A)利用VHDL (超高速集成电路硬件描述语言)软件编程来实现，其 中时钟分频器C1、高压驱动信号分离器C2和优化波合成器C3由三个平行进程实现。时 钟分频器Cl的功能主要是为高压驱动信号分离器C2和优化波合成器C3模块提供低频的 时钟基准，这里使用一个8位的计数器来实现，来自时钟信号E1的时钟频率为25MHZ， 连接在可编程逻辑单元CPLD (MAX3064A)的CLOCK端口 (图2)，程序中计数器每数25 次，输出一个时钟信号，则实现25倍的分频，就可以得到1MHZ的时钟信号，高压驱动 信号分离器C2和优化波合成器C3模块就在时钟分频器Cl设定的时钟频率下工作；高压 驱动信号分离器C2的功能是利用来自喷油器组控制信号E2的控制信号分离出驱动电路 的高边控制信号，这里使用一个100位的二进制移位寄存器来实现，移位寄存器中存储 有100个连续的'1'，时钟频率为1MHZ时，高压驱动信号分离器C2则分离出高电平为 100us的脉冲，来自喷油器组控制信号E2六个通道的控制信号在时间上依次发生的，其 上升沿依次触发高压驱动信号分离器C2，其中TPU8 — 13端口上的控制信号依次触发高压 驱动信号分离器C2，而依次分离出的高边控制信号分别由HIN-DRIBVER1—6端口 (图2) 对应输出；优化波合成器C3的功能是利用来自喷油器组控制信号E2的控制信号优化出 驱动电路的低边控制信号，这里使用两个位移寄存器来实现， 一个位移寄存器有150位， 用来产生低边控制信号的主脉冲和零脉冲，其中寄存器的前100位写入，后50位 写入'0'，当时钟频率为1MHZ时，则优化波合成器C3先后产生出100us的主脉冲和50us 的零脉冲，随后再利用一个100位的位移寄存器循环产生出PWM，即保持波，当时钟频率 为1MHZ，寄存器的前40位写入'1，，后60位写入'0，，则保持波的占宽比为40%， 从而优化波合成器C3优化出了驱动电路的低边控制信号，由TPU8—13端口上的控制信 号依次触发优化波合成器C3，而依次优化出的低边控制信号分别由LIN-DRIBVER1—6端 口 (图2)对应输出。逻辑运算器C4是喷油器故障诊断功能的一部分，主要对可编程逻 辑单元CPLD (MAX3064A)的CHECK1-6端口上的信号进行逻辑或运算，经过逻辑合成的信 号再输出到发动机控制单元ECU (MCF5235)的1/0 (输入/输出)引脚，由定时器模块E3 进行故障分析和诊断。
如图l、图3所示，驱动和检测单元DR-CH主要有三部分功能，分别为高、低边驱动 模块Pl、功率驱动模块P2和检测模块P3组成。高、低边驱动模块Pl的HIN-DRIBVER1
端口连接的是3. 3V高边控制信号，而LIN-DRIBVER1端口连接的是3. 3V低边控制信号， 这两路TTL电平信号驱动能力很有限，必须使用专门的功率管驱动芯片，这里采用高、 低边功率管驱动芯片U20(型号IR2101S)来产生12V的高边控制信号和12V的低边控制 信号，分别驱动高边功率管Q9 (型号IRF3415S)和低边功率管Q12 (型号2SK3225)。 12V的高边控制信号由高、低边功率管驱动芯片U20的第7引脚通过电阻R158连接在高 边功率管Q9的栅极，12V的低边控制信号由高、低边功率管驱动芯片U20的第5引脚通 过电阻R161连接在低边功率管Q12的栅极，同时功率驱动模块P2中的INJECT0R1一H和 INJECT0R1—L端口连接在第一缸喷油器电磁阀线圈的两个接线柱上(其他五缸喷油器连接 相同)。当高边控制信号和低边控制信号到来时，高边功率管Q9 (IRF3415S)和低边功 率管Q12 (2SK3225)同时打开，110V和24V被整流管D88 (MURB1620CT)隔离，这时仅 高压110V对喷油器驱动，喷油器回路中的电流迅速上升到峰值。随着高压控制信号的结 束，IIOV电源关断，这时24V通过整流管D88开始为喷油器提供驱动电源，通过底边控 制信号中的零脉冲使电流回落，再由保持波使电流稳定在一定范围，从而最终实现对喷 油器驱动电流的最优控制。同时喷油器回路中利用整流二极管D64(SK34)设计了放电电 路，在低边控制信号结束时，使喷油器电磁线圈的电能通过D64(SK34)快速放回低压电源 (24V)，从而提高了喷油器的关断速率。在功率驱动模块P2中，电阻R153、 R154为分 压电路，和整流管D88 (MURB1620CT)组合起来为高、低边功率管驱动芯片U20的第8 引脚提供36V的电源支持，而稳压二极管D61 (IN5349B)这里主要是保持高边功率管Q9 的栅极和源极电压差不超过12V，提供对高边功率管Q9栅极端的过压保护。检测模块P3 是喷油器检测电路，其功能是完成对喷油器回路中电流的检测，同时结合逻辑运算器C4 和定时器模块E3 (图1)共同实现喷油器故障检测和诊断的功能。故障诊断原理是根据 电感单元在上电后，其回路中电流的建立时间和电感单元自身的L/R时间常数成正比关 系，所以在电感单元上电后，其回路中采样电阻端电压总是延迟一定时间后才建立起来。 喷油器是电感元件，如果喷油器短路，则采样电阻两端电压在时间T1后即刻建立起来， Tl的时间很短；如果喷油器正常，则采样电阻两端电压在时间T2后才建立起来，T2的 时间较长；如果喷油器开路，则采样电阻两端的电压在时间T3后还为0电平，T3的时间 更长，这里T1〉T2〉T3。喷油器的故障检测和诊断的整个过程要从电流检测模块开始，如 图3中P3所示，电阻R173和电阻R174为喷油器回路中的精密采样电阻，对喷油器回路 中的电流信号进行采样，然后采样信号由运算放大器U17B (AD8052)放大，电阻R172 和电阻R179用于设定运算放大器U17B的放大系数，放大后的信号输入到比较器U16B (LM2903)的反相输入端，和3. 3V参考电压比较输出检测信号，同时将检测模块P3中 六路喷油器的电流检测信号分别连接在检测模块P3的CHECK1-6端口上，然后输出到逻 辑运算器C4中进行逻辑或运算，逻辑合成后的信号又被输出到发动机控制单元ECU的I/0 通道，由定时器模块E3模块负责短路定时诊断，在喷油器中断服务程序被调用时，同时 开启定时器模块E3中断，在时间Tl后定时器模块E3中断服务程序査询发动机控制单元
ECU的I/0通道的状态，如果是高电平说明相对应的喷油器回路短路，则马上关断喷油器 组控制信号E2对应喷油器通道的控制信号，进行保护，如果为低电平则正常。同理，可 以用定时器模块E3和发动机控制单元ECU的I/O通道來沴断喷油器回路的开路情况，此 时定时器模块E3的中断响应时为间T3。
权利要求
1.一种全数字化喷油器驱动和故障检测电路，其特征在于，包括有依次连接的发动机控制单元(ECU)、可编程逻辑单元(CPLD)、驱动和检测单元(DR-CH)以及由多个喷油器构成的喷油器组(INJ)。
2. 根据权利要求l所述的全数字化喷油器驱动和故障检测电路，其特征在于，所述 的发动机控制单元(ECU)包括有为可编程逻辑单元(CPLD)提供时钟信号的时钟信号(El)、输出给可编程逻辑单元(CPLD)的喷油器组控制信号(E2)以及用于对喷油器 的检测信号做出分析和诊断的定时模块(E3)。
3. 根据权利要求l所述的全数字化喷油器驱动和故障检测电路，其特征在于，所述 的可编程逻辑单元(CPLD)包括有接收可编程逻辑单元(CPLD)的喷油器组控制信号(E2)，分离出驱动电路的高边控制信号的髙压驱动信号分离器(C2);接收可编程逻 辑单元(CPLD)的喷油器组控制信号(E2)优化出驱动电路的低边控制信号的优化波合 成器(C3);为高压驱动信号分离器(C2)和优化波合成器(C3)提供低频时钟基准的 时钟分频器(Cl);以及对可编程逻辑单元(CPLD)的信号进行逻辑或运算并输出到发 动机控制单元(ECU)的逻辑运算器(C4)。
4. 根据权利要求l所述的全数字化喷油器驱动和故障检测电路，其特征在于，所述 的喷油器组(INJ)是由六个喷油器构成的喷油器组。
5. 根据权利要求l所述的全数字化喷油器驱动和故障检测电路，其特征在于，所述 的驱动和检测单元(DR-CH)包括有与可编程逻辑单元(CPLD)的高压驱动信号分离器(C2)和优化波合成器(C3)相连的且与多个喷油器相对应的多个高、低边驱动模块(P1); 与高、低边驱动模块(P1)相连并向喷油器组(INJ)输出信号的多个功率驱动模块(P2); 以及与喷油器组(INJ)相连接收其信号并向可编程逻辑单元(CPLD)的逻辑运算器(C4) 输出检测信号的多个检测模块(P3)。
6. 根据权利要求5所述的全数字化喷油器驱动和故障检测电路，其特征在于，所述 的每一个高、低边驱动模块(Pl)包括有高、低边功率管驱动芯片U20，其中，U20中 1脚接12V电源，还通过电容C148、 C149的并联接地；4脚接地；2脚接可编程逻辑单元(CPLD)的高压驱动信号分离器(C2)的输出HIN-DRIBVER端；3脚接可编程逻辑单元 (CPLD)的优化波合成器(C3)的输出LIN-DRIBVER端；5、 7脚为信号输出端接功率驱 动模块(P2)的输入端，6、 8脚为信号输入端接功率模块(P2)的输出端。
7. 根据权利要求5所述的全数字化喷油器驱动和故障检测电路，其特征在于，所述 的每一个功率驱动模块(P2)包括有高边功率管Q9和低边功率管Q12，其中，由高、低 边驱动模块(Pl)的7脚输出的信号通过电阻R158连接高边功率管Q9的栅极，高边功 率管Q9的栅极还通过稳压二极管D61与其源极以及与24V电源相连的整流管D88 —起至 输出端INJECT0RJ1端口，而高边功率管Q9的漏极接110V电源；从高、低边驱动模块(P1) 的5脚输出的信号，通过电阻R161连接低边功率管Q12的栅极，低边功率管Q12的源极连接检测模块(P3)，低边功率管Q12的漏极至INJECT0R_L端口，还通过整流二极管D64 至24V电源；高、低边驱动模块(Pl)的8脚还通过二极管D58与电阻R153的串联接高 边功率管Q9的漏极，还通过二极管D58与电阻R154的串联接地；高、低边驱动模块(Pl) 的8脚还通过电容C142、 C143的并联和6脚一起至功率驱动模块(P2)的输出端 INJECT0R_H端口 ；所述的INJECTOR—H端口和INJECTOR一L端口分别对应连接喷油器电磁 阀的两个接线柱上。
8. 根据权利要求5所述的全数字化喷油器驱动和故障检测电路，其特征在于，所述 的每一个检测模块(P3)包括有比较器U16B和运算放大器U17B，其中，从功率驱动模块(P2)的低边功率管Q12的源极过来的信号，通过电阻R173、R174采样后分别经电阻R164 至运算放大器U17B的同相输入端5脚，以及至运算放大器U17B的反相输入端6脚；运 算放大器U17B的同相输入端5脚还通过电容C155接地；运算放大器U17B的4脚接地、 6脚通过电阻R179接输出端7脚、8脚接3. 3V电源；运算放大器U17B的输出端7脚通 过电阻R165接比较器U16B的反相输入端6脚，还通过电阻R165与电容C156的串联接 地；比较器U16B的同相输入端脚5接3. 3V电源，还通过电容C154接地，比较器U16B 的4脚接地，8脚接3. 3V电源，比较器U16B的输出端7脚通过电阻R166接3. 3V电源， 输出端7脚还至输出端C服CK端，输出端CHECK端与可编程逻辑单元(CPLD)的逻辑运 算器(C4)相连。
9. 一种全数字化喷油器驱动和故障检测电路，其特征在于，包括有依次连接的发 动机控制单元(ECU)、简单可编程逻辑器件(PLD)或现场可编程门列阵(FPGA)、驱 动和检测单元(DR-CH)以及由多个喷油器构成的喷油器组(INJ)。
全文摘要
本发明公开一种全数字化喷油器驱动和故障检测电路，有依次连接的发动机控制单元、可编程逻辑单元、驱动和检测单元以及由多个喷油器构成的喷油器组。发动机控制单元有时钟信号、喷油器组控制信号以及定时模块。可编程逻辑单元有喷油器组控制信号、高压驱动信号分离器、优化波合成器、时钟分频器以及逻辑运算器。驱动和检测单元有多个高低边驱动模块、多个功率驱动模块以及多个检测模块。本发明实现了对喷油器的高、低压分时控制，数字化设计，结构简单，集成度高，功耗小，控制精确、诊断方便，提高了喷油器开启和关闭的响应，大大降低了设计成本。本发明适用于所有电磁式执行器，也可以对其驱动通道进行扩展，使其适用于更多缸数的发动机。
文档编号F02D41/22GK101368520SQ20081015227
公开日2009年2月18日 申请日期2008年10月9日 优先权日2008年10月9日
发明者克 李, 苏万华, 郭树满 申请人:天津大学