内驱电控点火系统的故障诊断电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及发动机的电控点火技术领域，特别是涉及一种内驱电控点火系统的故障诊断电路。
【背景技术】
[0002]随着汽车工业的蓬勃发展，车辆综合成本的增加和排放相关的环境保护受到越来越多的关注。汽车工业加速研究新的动力系统以降低燃油消耗、提高功率密度和增强车辆鲁棒性。作为汽车动力系统的重要部分，点火系统对系统效率的提高、排放污染的降低和鲁棒性的增加做出了显著贡献。
[0003]线圈点火是当前汽油发动机、天然气发发动机、氢气发动机和其他燃料发动机的主要点火形式。线圈点火系统的点火控制通过电子控制单元(Electronic Control Unit，简称ECU)中的微处理器来控制，依靠曲轴传感器和凸轮轴传感器提供的发动机位置信息实现点火正时的精确控制。线圈点火系统主要由点火线圈、点火驱动功率级(即功率开关管)、E⑶和火花塞组成。
[0004]按照点火驱动功率级的所在位置分为内驱和外驱两种。内驱就是点火线圈的驱动功率级在ECU内部，外驱就是点火线圈的驱动功率在点火线圈内部。对于内驱，目前市场上发动机管理系统的ECU大部分都不具备内驱点火的诊断功能和保护功能，若长时间或多次发生过流、短路等故障，会导致ECU内部的点火驱动器件烧毁，从而导致整个ECU报废，在车辆运行中，甚至带来安全风险。相对于仅其他部件如点火线圈的损毁，内驱点火无诊断保护功能造成的损害更大，维修成本更高。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于，提供一种内驱电控点火系统的故障诊断电路，可以在全工况下有效地诊断多种故障，电路结构简单，方法实现方便。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种内驱电控点火系统的故障诊断电路，
[0007]所述内驱电控点火系统包括微处理器、预驱动元件以及功率开关管，所述微处理器的一输出端通过所述预驱动元件连接所述功率开关管的栅极或基极，所述功率开关管的集电极连接一点火线圈，所述功率开关管的发射极接地，所述故障诊断电路包括:
[0008]采样模块，对流经所述功率开关管的电流进行采样，得到采样电流值；
[0009]计算模块，连接所述计算模块，所述计算模块接收所述采样电流，根据所述采样电流得到一能量积分；
[0010]比较模块，连接所述采样模块和计算模块，所述比较模块接收所述采样电流和能量积分，将所述采样电流与一电流阈值进行比较，并将所述能量积分与能量阈值进行比较；以及
[0011]判断模块，连接所述比较模块，根据所述比较模块的比较结果，判断所述点火线圈所在的缸是否出现故障。
[0012]进一步的，在所述内驱电控点火系统的故障诊断电路中，
[0013]在所述功率开关管的充电期间:
[0014]所述比较模块接收所述采样电流，将所述采样电流与电流阈值进行比较，所述判断模块根据所述采样电流是否大于等于所述电流阈值，判断所述点火线圈所在的缸是否出现短路故障；同时，所述计算模块接收所述采样电流，所述计算模块根据所述采样电流得到一过流积分，所述比较模块接收所述过流积分，将所述过流积分与一过流阈值进行比较，所述判断模块根据所述过流积分是否大于等于所述过流阈值，判断所述点火线圈所在的缸是否出现过流故障；
[0015]在所述功率开关管的放电期间:
[0016]所述计算模块接收所述采样电流，所述计算模块根据所述采样电流得到一过能量积分，所述比较模块接收所述过能量积分，将所述过能量积分与一过能量阈值进行比较，所述判断模块根据所述过能量积分是否大于等于所述过能量阈值，判断所述点火线圈所在的缸是否出现过能量故障。
[0017]进一步的，在所述内驱电控点火系统的故障诊断电路中，在所述功率开关管的充电期间，所述判断模块还根据所述点火线圈是否无电流，判断所述点火线圈所在的缸是否出现开路故障。
[0018]进一步的，在所述内驱电控点火系统的故障诊断电路中，所述故障诊断电路还包括一选择模块，所述选择模块根据一过流对象参数表选择对过流最薄弱的部件进行选择，所述过流对象参数表包括在不同工况下过流最薄弱的部件，所述选择模块连接所述计算模块，所述计算模块根据所述选择模块的选择结果，计算所述最薄弱的部件的过流积分。
[0019]进一步的，在所述内驱电控点火系统的故障诊断电路中，所述最薄弱的部件为功率开关管，所述计算模块计算过流积分的公式为:
[0020]Wl = kl f Ic (t) dt
[0021]其中，Wl为所述功率开关管的过流积分，kl为常数，Ic为所述采样电流，t为时间。
[0022]进一步的，在所述内驱电控点火系统的故障诊断电路中，所述最薄弱的部件为电阻，所述计算模块计算过流积分的公式为:
[0023]Wl' = Rf Ic2(t)dt
[0024]其中，W1’为所述电阻的过流积分，R为所述电阻的阻值，Ic为所述采样电流，t为时间。
[0025]进一步的，在所述内驱电控点火系统的故障诊断电路中，所述计算模块计算过能量积分的公式为:
[0026]W2 = k2 f Ic (t) dt
[0027]其中，W2为所述功率开关管的能量积分，k2为常数，Ic为所述采样电流，t为时间。
[0028]进一步的，在所述内驱电控点火系统的故障诊断电路中，所述采样模块包括一采样电阻，所述采样电阻的一端连接在所述功率开关管的源极或发射极，所述采样电阻的另一端接地。
[0029]进一步的，在所述内驱电控点火系统的故障诊断电路中，所述采样模块还包括一模数转换器，所述模数转换器连接所述采样电阻、计算模块和比较模块，所述模数转换器为所述微处理器的模数转换器，所述计算模块为所述微处理器的计算模块，所述比较模块为所述微处理器的比较模块，所述判断模块为所述微处理器的判断模块。
[0030]进一步的，在所述内驱电控点火系统的故障诊断电路中，所述内驱电控点火系统包括多个所述功率开关管，所有的所述功率开关管共用同一个所述采样模块；或，多个所述功率开关管各自单独连接一个所述采样模块；或，依次间隔的所述功率开关管共用同一个所述采样模块。
[0031]与现有技术相比，本实用新型提供的内驱电控点火系统的故障诊断电路具有以下优点:
[0032]在本实用新型提供的内驱电控点火系统的故障诊断电路中，对流经所述功率开关管的电流进行采样，得到采样电流值，根据所述采样电流得到一能量积分，将所述采样电流与电流阈值进行比较，并将所述能量积分与能量阈值进行比较，从而可以根据所述采样电流或由所述采样电流计算得到的所述能量积分，在全工况下有效地诊断多种故障，并有效地保护所述内驱电控点火系统，故障诊断电路结构简单，故障诊断方法实现方便。
【附图说明】
[0033]图1为本实用新型一实施例中内驱电控点火系统的故障诊断电路的示意图；
[0034]图2为本实用新型一实施例中内驱电控点火系统的故障诊断电路的原理图；
[0035]图3为本实用新型一实施例中内驱电控点火系统的故障诊断电路在进行故障诊断时的流程图；
[0036]图4为本实用新型一实施例中内驱电控点火系统在功率开关管的充电开始时出现短路故障的电流示意图；
[0037]图5为本实用新型一实施例中内驱电控点火系统在功率开关管的充电期间出现短路故障的电流示意图；
[0038]图6为本实用新型一实施例中内驱电控点火系统在功率开关管的充电期间出现过流故障的电流示意图；
[0039]图7为本实用新型一实施例中内驱电控点火系统在功率开关管的放电期间出现过能量故障的电流示意图。
【具体实施方式】
[0040]下面将结合示意图对本实用新型的内驱电控点火系统的故障诊断电路进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术