专利名称：通用四缸柴油机电控单元的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种通用四缸柴油机电控单元，特别是一种在计 算机系统控制下实现的电子自动燃油喷射的柴油机电控单元。
背景技术：
柴油机的显著优点就是油耗低。而在排放方面，虽然柴油机排
气中CO、 HC等的排放量相当低，但其微粒的排放量很高，是汽油机 的几十倍甚至更多。要想完善缸内燃烧从而得到较好的柴油机性能 就必须对各喷射参数，如喷油压力、喷油量、喷油正时、喷油率等， 按照不同工况进行最优控制。但是，传统机械式燃油喷射系统难以 做到这一点，这是因为1、控制自由度小。在机械式燃油喷射系 统中其喷油量、喷油正时等参数的控制设计是兼顾多种工况的折衷 方案，不能在实际的即时工况中实现燃油喷油参数的最优化。例如 由于油泵的供油压力随转速的升高而升高，所以低速时，因喷射压 力低而导致柴油滴雾化质量差，燃烧不充分。喷油正时的确定大多 以标定工况为基准， 一旦确定，在柴油机运行过程中也是不能随意 改变的。2、控制精度低。这主要是因为机械系统惯性较大，系统中 的各零部件总是有间隙摩擦等，从而限制了控制精度。
实用新型内容
(一) 要解决的技术问题
本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种柴油 机燃油喷射电控单元，它能根据变化的空气量、发动机工作参数、 温度等信号对燃油喷射系统时时自动修正。
(二) 技术方案为实现上述目的，本实用新型釆用如下技术方案
本实用新型所述的通用四缸柴油机电控单元，其特征在于，包括: 主控芯片；
用于存储所述主控芯片运行程序的FLASH芯片； 用于存储所述主控芯片处理时的中间数据的外部RAM芯片、 EEPR0M芯片。
与所述主控芯片进行数据通信的信号处理模块；
与所述主控芯片进行数据通信的开关信号处理模块；
与所述主控芯片进行数据通信的用于驱动四路喷油器的驱动模
块i;
与所述主控芯片进行数据通信的用于驱动高压油泵的驱动模块
2;
与所述主控芯片进行数据通信的控制器局域网CAN总线通信电路。
其中还包括一个用于与外接设备进行数据通信的串行通讯模块。 其中与所述信号处理模块包括脉冲信号处理模块和模拟信号处 理模块。
所述脉冲信号处理模块包括发动机转速信号电路、车速信号电路 和凸轮轴信号电路。
所述模拟信号处理模块包括油门踏板信号电路、共轨压力信号电 路、增压压力信号电路、燃油温度信号电路、冷却水温信号电路。
其中还包括一个将模拟信号转换成数字信号的A/D转换模块。
(三)有益效果
本实用新型所述的通用四缸柴油机电控单元的优点和积极效果 是本实用新型能够实现理想的混合气空燃比，在柴油机达到低排 放、低油耗要求的同时输出高动力，提高发动机的工作性能。
图i是本实用新型的功能模块图2a是主控芯片(Freescale公司的32位单片机MPC565);
图2b是存储程序的FLASH芯片(Freescale公司的M58BW016);
图2c是存储数据的外部RAM芯片；
图2d是EEPROM芯片；
图3a是曲轴位置信号处理电路；
图3b是凸轮轴位置信号处理电路；
图3c是压力信号处理电路图4是燃油喷射模块电路图5是高压油泵控制电路图6a是K线通讯模块电路图6b是CAN线通讯模块电路图。
具体实施方式
以下结合附图，进一步详细说明本实用新型所述的通用四缸柴 油机电控单元的具体实施方式
，但不用来限制本实用新型的保护范 围。
如图1所示，本实用新型中的主要功能模块包括l)信号釆集处 理模块，就是把外围的各传感器采集到的信号送给单片机处理。 2)32位的单片机模块，包括主控制器、外部FLASH、RAM、EEPROM, 处理采集到的信号并送到各控制模块里。3)通讯模块，主要是CAN LINE, K LINE串行通讯。CAN LINE是用来和标定工具通讯的，对 ECU进行标定，使我们的控制算法更准确。串行KLINE用来下载程 序和功能诊断。4)喷油控制模块，把主控制器输出的喷油信号，通 过功率器件转换出来后驱动喷油嘴。5)高压油泵驱动模块，把主控 制器输出的信号，通过功率器件转换出来的信号来驱动高压油泵，控制燃油压力。6)多通道开关，对低怠速、巡航控制、空调等开关量 的控制。
如图2a、图2b、图2c、图2d所示，本实用新型的主控制器是 Freescale公司(前身是Motorola半导体)的32位单片机MPC565芯片， 外面加一个存储程序的FLASH芯片是Freescale公司的M58BW016, — 个外部RAM，一个EEPROM，构成了最小的系统。
信号处理模块由曲轴位置传感器处理电路、凸轮轴传感器处理电 路、进气压力传感器处理电路、冷却水温度传感器处理电路、燃油温 度传感器处理电路、油门踏板位置传感器处理电路、共轨油压压力传 感器处理电路、节气门位置传感器处理电路组成。它们的连接关系为 第l、曲轴位置信号处理电路。见图3a，该电路由曲轴位置传感器输 入信号、R40、 R41、 R42、 R43、 R94、 A21、 A22、 A104、 A105、 A106、 A160、 A162、 A175、 C73组成，曲轴模拟信号转换成脉冲信 号，供主控制器用来确定喷油时刻正时。第2、凸轮轴位置信号处理 电路。见图3b,该电路由凸轮轴位置传感器输入信号、R147、 RP8C、 C155、 C234组成，凸轮轴模拟信号转换成脉冲信号供给主控制器。第 3、冷却水温度信号处理电路、燃油温度信号处理电路、节气门位置 信号处理电路跟凸轮轴位置信号处理电路是一样的控制原理。第4、 进气压力信号处理电路。该电路由压力传感器输入信号、RP2B、C149、 C42组成。压力传感器经RP2B接到主控制器上。见图3c,进气温度压 力传感器信号处理电路、油门踏板位置传感器信号处理电路跟压力传 感器信号处理电路是一样的控制原理。
图4是燃油喷射控制模块的电路图，因为是四缸发动机，所以有 四路喷油控制电路，该喷油电路由芯片U3，电阻R66、 R67、 R68、 R69、 R125、 R126、 R127、 R128、 R165,电容C168、 C169、 C170、 C172,三极管Q13、 Q14、 Q15、 Q16, 二极管D12、 D14、 D16、 D17组成。从主控制器的23脚输出高电平经电阻R66到喷油芯片，从喷油 芯片输出12V电压通过线東给喷油器。如图4。另三路喷油控制原理 和前一路一样，从而实现了燃油喷射功能。
图5是高压油泵控制电路，该电路由集成电路AD8200组成，L9935 的6脚接电源VCC, 2、 7脚接地，8脚接入高压油泵传感器模拟信号， 经过芯片AD8200的放大、滤波后，由第5脚接入主控制器芯片进行运 算处理。
图6是通讯模块电路，图6a是K线转换电路，把KLINE转换 成串口的收发两路。该电路由CY317芯片、电阻R19、 R20、 R21、 R22、 A38、 A39和电容C106、 C89组成，K线1通过R21接上拉，接C106滤 波，通过R20接CY317,把K线1转换成串口的收发两路(RXD1、 RXD2)，接主控制器。K线2和K线l路一样。图6b是CANLINE通 讯电路，A82C250芯片的2脚接地，3脚接电源5V, 1、 4脚接主控制 器，分别是CAN的发送和接受，6、 7脚通过处理分别接线束CANH、 CANL。
本实用新型应用了现有的控制器局域网CAN线通信技术和K线 通信技术。
控制器局域网CAN (Controller Area Network),是国际上应用最 广泛的现场总线之一。CAN最初出现在80年代末的汽车工业中，由德 国Bosch公司最先提出。当时，由于消费者对于汽车功能的要求越来 越多，而这些功能的实现大多是基于电子操作的，这就使得电子装置 之间的通讯越来越复杂，同时意味着需要更多的连接信号线。提出 CAN总线的最初动机就是为了解决现代汽车中庞大的电子控制装置 之间的通讯，减少不断增加的信号线。于是，他们设计了一个单一的 网络总线，所有的外围器件可以被挂接在该总线上。1993年，CAN已 成为国际标准IS011898(高速应用)和IS011519 (低速应用)。目前，CAN广泛被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载
各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如 发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌 入CAN控制装置。CAN是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计 规范要求有高的位速率，高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任 何错误。当信号传输距离达到10Km时，CAN仍可提供高达50Kbit/s
的数据传输速率。
电控单元具有一条K线对外的通信线，其中K线用于自诊断仪器 向ECU的双向数据传输，可用于串行通信的初始化。
本实用新型的过程控制如下描述电脑板(ECU)是电控系统的 核心，它是一个由微处理器、程序数据存储器、供电电源电路及各类 输入、输出接口电路组成的数字计算机。系统能实现发动机各工况控 制。1、起动工况控制主控制器通过转速(N)信号识别起动工况 和运行工况，转速信号通过曲轴位置传感器得到。当转速(N)低于 一定值时，进入启动工况；当转速(N)高于一定值时，进入运行工 况。2、怠速工况控制通过软件里的一个怠速工况变量来识别怠速 工况的，发动机进入怠速工况，这时怠速步进电机根据发动机负荷的 情况，经步进电机调节节气门位置转感器大小，将节气门位置传感器 上的电阻值转换成电信号，输送给主控制器，主控制器根据输入信号 控制喷油器的喷油量，进而控制发动机在一定范围内怠速稳定。3、 部分负荷与全负荷工况控制，主控制器通过节气门位置传感器信号的 大小来识别负荷与全负荷。当节气门位置传感器信号小于该相应转速 的全负荷节气门限值时，进入部分负荷工况；反之则进入全负荷工况。 4、加减速过渡工况控制主控制器是通过节气门位置传感器的信号 变化率(TPS)的大小和正负来识别加减过渡工况的。当节气门位置 传感器信号变化率(TPS)增大且超过一定值(TPS1)时，进入加速工况，当信号变化率(TPS)减少且低于一定值(TPS2)时，则进入 减速工况。通过增大或减少喷油修正量，保证加速迅速平稳，减速节 油并降低排放。
本实用新型所述的通用四缸柴油机电控单元包括电脑板ECU，电 脑板ECU包括控制程序的中央处理单元CPU、用于存储程序或数据的 FLASH、 RAM、 EEPROM、系统电源模块、通讯模块、信号采集模 块，喷油模块，高压油泵模块，节气门控制模块以及多通道控制输出 模块。发动机工作时，曲轴位置传感器检测曲轴的旋转信号，并发送 到信号釆集模块，曲轴位置信号釆取一系列脉冲的形式，其中每个脉 冲都由曲轴上的预定点在旋转时经过传感器上产生，曲轴位置信号的 脉冲频率指示发动机曲轴的转速，ECU以此信号为基准来确定喷油正
时，以及配合凸轮轴信号判断发动机各缸的工作状态。考虑柴油机转 速和负荷的影响，根据柴油机水温、油温、大气压力温度、油门踏板 位置等信号对喷油量进行自动的修正，实现喷油的精确控制。
以上为本实用新型的最佳实施方式，依据本实用新型公开的内 容，本领域的普通技术人员能够显而易见地想到的一些雷同、替代 方案，均应落入本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种通用四缸柴油机电控单元，其特征在于，包括主控芯片；用于存储所述主控芯片运行程序的FLASH芯片；用于存储所述主控芯片处理时的中间数据的外部RAM芯片、EEPROM芯片。与所述主控芯片进行数据通信的信号处理模块；与所述主控芯片进行数据通信的开关信号处理模块；与所述主控芯片进行数据通信的用于驱动四路喷油器的驱动模块1；与所述主控芯片进行数据通信的用于驱动高压油泵的驱动模块2；与所述主控芯片进行数据通信的控制器局域网CAN总线通信电路。
2. 根据权利要求1所述的通用四缸柴油机电控单元，其特征在 于还包括一个用于与外接设备进行数据通信的串行通讯模块。
3. 根据权利要求1或2所述的通用四缸柴油机电控单元，其特 征在于与所述信号处理模块包括脉冲信号处理模块和模拟信号处理 模块。
4. 根据权利要求3所述的通用四缸柴油机电控单元，其特征在 于所述脉冲信号处理模块包括发动机转速信号电路、车速信号电路和 凸轮轴信号电路。
5. 根据权利要求3所述的通用四缸柴油机电控单元，其特征在 于所述模拟信号处理模块包括油门踏板信号电路、共轨压力信号电 路、增压压力信号电路、燃油温度信号电路、冷却水温信号电路。
6. 根据权利要求5所述的通用四缸柴油机电控单元，其特征在 于还包括一个将模拟信号转换成数字信号的A/D转换模块。
专利摘要本实用新型涉及一种在计算机系统控制下实现的电子自动燃油喷射的柴油机电控单元。包括主控芯片；用于存储所述主控芯片运行程序的FLASH芯片；用于存储所述主控芯片处理时的中间数据的外部RAM芯片、EEPROM芯片。分别与主控芯片进行数据通信的信号处理模块、开关信号处理模块、用于驱动四路喷油器的驱动模块1、用于驱动高压油泵的驱动模块2和控制器局域网CAN总线通信电路；本实用新型能够实现理想的混合气空燃比，在柴油机达到低排放、低油耗要求的同时输出高动力，提高发动机的工作性能。
文档编号F02D41/30GK201159110SQ20082007886
公开日2008年12月3日 申请日期2008年1月31日 优先权日2008年1月31日
发明者孙丽苹, 李朝晖, 高志远 申请人:华夏龙晖(北京)汽车电子科技有限公司