專利名稱：汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是對(duì)車用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元的改進(jìn)，尤其涉及一種優(yōu)化燃燒，控制精度高，并能有效降低成本的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元(ECU, Electronic Control Unit)主要用于協(xié)調(diào)噴油、點(diǎn)火、進(jìn)氣，有效控制發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)部燃燒，最大限度減少燃燒過(guò)程污染物排放，是整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)大腦。
目前汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元設(shè)計(jì)方案中，普遍采用按每個(gè)功能電路單獨(dú)采用一個(gè)集成芯片，甚至幾個(gè)集成芯片實(shí)現(xiàn)，然后由主控制單元協(xié)調(diào)控制，即電控單元?jiǎng)澐譃橹骺刂茊卧⒌∷俨竭M(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、電源管理單元、復(fù)位處理單元、低邊驅(qū)動(dòng)輸出單元、K線通訊單元、CAN通訊單元、爆震信號(hào)處理單元、存儲(chǔ)單元、點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)單元、噴油驅(qū)動(dòng)單元，各單元采用獨(dú)立的專用集成芯片，再組合開(kāi)關(guān)量輸入單元、頻率信號(hào)輸入單元、模擬信號(hào)輸入單元(圖1)。這樣整個(gè)電控單元采用的芯片數(shù)量較多，成本相對(duì)較高。另一種通過(guò)增加協(xié)處理單元，例如中國(guó)專利CN101235786公開(kāi)的發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元(圖2)，除主控制單元外，增加了兩個(gè)協(xié)處理單元， 一個(gè)協(xié)處理單元用于協(xié)助驅(qū)動(dòng)怠速步進(jìn)電機(jī)，另外一個(gè)協(xié)處理單元采用軟件方法處理點(diǎn)火反饋，協(xié)處理單元處理后的數(shù)據(jù)傳送給主控制單元來(lái)執(zhí)行。此結(jié)構(gòu)的電控單元，更是由于增加了協(xié)處理單元，不僅導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行速度和效率的降低，而且增加協(xié)助處理單元更造成了成本的提高。
此外，上述電控單元中開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)處理電路，采用固定的上拉電阻或下拉電阻方式實(shí)現(xiàn)，當(dāng)電控單元應(yīng)用于不同的車型時(shí)，由于開(kāi)關(guān)信號(hào)的有效信號(hào)類型不一致，導(dǎo)致電控單元通用性差，不同車型需要設(shè)計(jì)不同開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)處理電路，增加了開(kāi)發(fā)成本。
檢測(cè)尾氣成分的氧傳感器，它起作用需要達(dá)到一定的溫度，當(dāng)車輛啟動(dòng)時(shí)，溫度較低，氧傳感器不能有效工作，只有當(dāng)車輛啟動(dòng)一段時(shí)間，當(dāng)尾氣溫度達(dá)到氧傳感器工作溫度時(shí)，氧傳感器才能工作。而現(xiàn)有技術(shù)為了使氧傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)就起作用，通常采用強(qiáng)制加熱的方法，使氧傳感器提前工作，以達(dá)到控制減少啟動(dòng)階段的排放物?，F(xiàn)有技術(shù)氧傳感器加
3熱采用集成芯片驅(qū)動(dòng)，集成芯片驅(qū)動(dòng)加熱能力相對(duì)不足，易導(dǎo)致氧傳感器起作用的時(shí)間延遲，實(shí)際造成發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)階段排放物減少減量不明顯，仍會(huì)出現(xiàn)超標(biāo)。雖然可以通過(guò)并聯(lián)集成芯片多個(gè)驅(qū)動(dòng)通道以增加加熱能力，但這樣不僅會(huì)過(guò)多占用芯片通道，造成集成芯片功能利用的降低，而且多通道用于加熱也會(huì)導(dǎo)致芯片發(fā)熱量的增加，客觀散熱困難，會(huì)加速芯片老化、降低可靠性。
再就是，現(xiàn)有技術(shù)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，點(diǎn)火反饋信號(hào)采用電阻分壓采集點(diǎn)火信號(hào)，輸入到主控制單元，通過(guò)電壓值判斷是否有效點(diǎn)火控制噴油。但由于點(diǎn)火信號(hào)電壓高到上百伏，并且點(diǎn)火過(guò)程中電壓信號(hào)波動(dòng)較大。采用此結(jié)構(gòu)電路，分壓后電壓同樣會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，使得通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換得到電壓數(shù)值也容易產(chǎn)生波動(dòng)，從而造成對(duì)點(diǎn)火有效性判斷的不準(zhǔn)確，因而不能有效控制噴油，也會(huì)影響排放達(dá)標(biāo)。其次，電阻分壓采集點(diǎn)火信號(hào)還有一個(gè)缺點(diǎn)，即對(duì)于每一缸點(diǎn)火輸出信號(hào)都需要有一個(gè)點(diǎn)火反饋電路，分別檢測(cè)每一缸點(diǎn)火輸出，造成發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)越多，重復(fù)電路越多，導(dǎo)致成本增加。上述這些均導(dǎo)致現(xiàn)有汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，難以確?？刂苾?yōu)化燃燒達(dá)到嚴(yán)格排放要求例如國(guó)四標(biāo)準(zhǔn)，此已成為目前很多電控系統(tǒng)廠家面臨的技術(shù)難題。因此仍有值得改進(jìn)的地方。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種不僅能夠較大降低電控單元成本，而且能夠確保優(yōu)化燃燒，滿足高標(biāo)準(zhǔn)排放要求例如達(dá)到國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元。
本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)，主要改進(jìn) 一是優(yōu)化組合部分非功率功能電路將其集成，選擇采用一個(gè)集成芯片處理，從而精簡(jiǎn)整個(gè)電控單元構(gòu)成電路，減少功能電路芯片使用數(shù)量，達(dá)到降低成本；二是將由集成芯片控制的氧傳感器加熱驅(qū)動(dòng)電路，改用分立器件構(gòu)建，以提高加熱驅(qū)動(dòng)能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)氧傳感器的快速加熱，使其達(dá)到與發(fā)動(dòng)機(jī)工作幾乎同步工作；三是將點(diǎn)火反饋分壓檢測(cè)電路，改為采用比較電路實(shí)現(xiàn)，不僅提高了點(diǎn)火檢測(cè)的可靠性，降低因失火噴油未燃燒而造成排放增加，從而確保能滿足高標(biāo)準(zhǔn)排放要求，而且還可以實(shí)現(xiàn)多缸共用一個(gè)檢測(cè)電路，大大減少了多個(gè)重復(fù)電路。從而克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。具體說(shuō)，本發(fā)明汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，包括主控制芯片、模擬量輸入信號(hào)處理單元、開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)處理單元、電源和復(fù)位管理單元、通訊單元、頻率信號(hào)輸入單元、步進(jìn)電機(jī)
4驅(qū)動(dòng)和故障診斷電路、低邊驅(qū)動(dòng)和故障診斷電路、爆震信號(hào)處理單元、數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)單元、點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)與點(diǎn)火反饋電路、噴油驅(qū)動(dòng)和故障診斷電路、氧傳 感器加熱和故障診斷電路按控制功能組合，其特征在于電控單元中的電 源和復(fù)位管理單元、通訊i元、頻率信號(hào)輸入單元中的曲軸信號(hào)處理電路，
由一個(gè)L9741集成芯片完成；氧傳感器加熱驅(qū)動(dòng)電路，由功率開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電 路構(gòu)成；點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)單元中的點(diǎn)火反饋檢測(cè)電路，由滯環(huán)比較電路組成。
本發(fā)明電控單元中各功能控制單元實(shí)現(xiàn)技術(shù)功能與現(xiàn)有技術(shù)相同，因 此本發(fā)明中除改進(jìn)的電路單元外，其它實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的現(xiàn)有技術(shù)電路單元， 均可以在本發(fā)明中被應(yīng)用，為節(jié)省篇幅就不一一詳細(xì)展開(kāi)細(xì)說(shuō)。
本發(fā)明通過(guò)對(duì)控制單元電路功能分析，采用將電源和復(fù)位管理單元、 通訊單元、頻率信號(hào)輸入單元中的曲軸信號(hào)處理電路，由分立獨(dú)立芯片改 為集成組合由一個(gè)L9741集成芯片完成，不僅減少了三個(gè)分立的電路單元， 顯著減少集成芯片的使用量，從而達(dá)到降低成本的目的；而且減少器件使 得電路板結(jié)構(gòu)緊湊，減少了電路板占位面積。選擇對(duì)于不同種類車型電控 單元通用的非功率功能電路單元，優(yōu)化組合由一個(gè)集成電路芯片完成，是 本發(fā)明的一個(gè)創(chuàng)新，不僅集成后具有通用性，而且非功率驅(qū)動(dòng)的電路沒(méi)有 大量發(fā)熱。根據(jù)上述構(gòu)思，技術(shù)人員應(yīng)該能夠理解到，具有能夠?qū)崿F(xiàn)上述 功能的類似集成芯片，也可以替代本發(fā)明L9741集成芯片應(yīng)用。
氧傳感器加熱驅(qū)動(dòng)電路，改用分立器件構(gòu)建的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，可以實(shí) 現(xiàn)大功率控制，能夠滿足發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)初期氧傳感器的快速加熱，現(xiàn)有技術(shù) 分立器件構(gòu)成的功率開(kāi)關(guān)電路均可以采用，例如一種較簡(jiǎn)便采用大功率 MOS管開(kāi)關(guān)電路。此外為檢測(cè)驅(qū)動(dòng)輸出端的電氣故障， 一種較好為在開(kāi)關(guān) 驅(qū)動(dòng)電路輸出端設(shè)置有故障檢測(cè)電路。故障檢測(cè)電路一種較好為采用電阻 分壓電路檢測(cè)電路，較其他檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。為了限制流入主控芯片電 流， 一種較好是在MOS管門極加入限流電阻。
本發(fā)明為嚴(yán)格控制發(fā)動(dòng)機(jī)排放， 一種更好是在三元催化劑前后端各設(shè) 置一個(gè)氧傳感器，因此上述氧傳感器加熱驅(qū)動(dòng)電路有兩個(gè)。
點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)單元中的點(diǎn)火反饋檢測(cè)電路，采用滯環(huán)比較電路，由于滯環(huán) 比較電路具有遲滯效應(yīng)，在基準(zhǔn)電壓上下波動(dòng)的點(diǎn)火輸出信號(hào)，因此其電 壓波動(dòng)會(huì)被遲滯效應(yīng)消除，因而比較器輸出的信號(hào)是穩(wěn)定的，不會(huì)隨電壓 波動(dòng)而出現(xiàn)高低電平反復(fù)跳變，因此可以確保每次點(diǎn)火與否判斷準(zhǔn)確，從 而達(dá)到有效檢測(cè)失火，避免檢測(cè)不準(zhǔn)未有效點(diǎn)火時(shí)仍然發(fā)生噴油，導(dǎo)致排放超標(biāo)。現(xiàn)有技術(shù)中滯環(huán)比較電路在本發(fā)明中均可以被利用。本發(fā)明一種 較簡(jiǎn)便方式為采用分壓鉗位電路、滯環(huán)比較器與電壓基準(zhǔn)電路組成滯環(huán)比 較電路。通過(guò)分壓鉗位電路對(duì)點(diǎn)火輸出信號(hào)降壓，降壓后的信號(hào)輸入到滯 環(huán)比較器同向輸入端，基準(zhǔn)電壓連接滯環(huán)比較器的反向輸入端，如果降壓 后的信號(hào)高于基準(zhǔn)信號(hào)，則表明為有效點(diǎn)火，則輸出一低電平，通過(guò)主控
制芯片實(shí)現(xiàn)正常噴油；如果降壓后的信號(hào)低于基準(zhǔn)信號(hào)，則表明未點(diǎn)火成 功，則輸出一高電平，通過(guò)主控制芯片禁止噴油。并且，發(fā)動(dòng)機(jī)各缸呈順 序點(diǎn)火或分組點(diǎn)火，沒(méi)有點(diǎn)火重疊，因此可以將多個(gè)點(diǎn)火信號(hào)連接到分壓 鉗位端，實(shí)現(xiàn)一個(gè)檢測(cè)電路同時(shí)檢測(cè)多路點(diǎn)火信號(hào)，減少了器件使用數(shù)量, 降低了成本。
本發(fā)明汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，由于采用上述改進(jìn)，較現(xiàn)有技術(shù)，不僅 可以減少控制單元組成電路，降低控制單元成本；而且可以實(shí)現(xiàn)氧傳感器 與發(fā)動(dòng)機(jī)工作幾乎同步，有效控制了發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)階段的排放超標(biāo)，并且還 能降低此部分電路成本；點(diǎn)火反饋分壓檢測(cè)電路采用比較電路，不僅提高 了點(diǎn)火撿測(cè)的可靠性，確保噴油與有效點(diǎn)火同步，也降低了因失火噴油未 燃燒而造成排放超標(biāo)，此外還可以實(shí)現(xiàn)多缸共用一個(gè)檢測(cè)電路，減少了多 個(gè)重復(fù)電路。本發(fā)明汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，綜合成本可以較現(xiàn)有技術(shù)降低 約20%左右，而且使發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)工作過(guò)程都能滿足高標(biāo)準(zhǔn)排放要求，從而 能夠滿足國(guó)四排放高標(biāo)準(zhǔn)要求。
以下結(jié)合一個(gè)優(yōu)化具體實(shí)施例，示例性說(shuō)明及幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明， 但實(shí)施例具體細(xì)節(jié)僅是為了說(shuō)明本發(fā)明，并不代表本發(fā)明構(gòu)思下全部技術(shù) 方案，因此不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明總的技術(shù)方案限定， 一些在技術(shù)人員看來(lái), 不偏離本發(fā)明構(gòu)思的非實(shí)質(zhì)性增加和/或改動(dòng)，例如以具有相同或相似技術(shù) 效果的技術(shù)特征簡(jiǎn)單改變或替換，均屬本發(fā)明保護(hù)范圍。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)一種電控單元結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)另一種電控單元結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明電控單元結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為圖3中L9741集成芯片中曲軸信號(hào)處理電路。
圖5為圖3中L9741集成芯片中電源和復(fù)位管理電路。
圖6為圖3中L9741集成芯片中通訊電路。
圖7本發(fā)明分立器件搭建一種典型的點(diǎn)火反饋電路。圖8本發(fā)明分立器件搭建一種典型的氧傳感器加熱驅(qū)動(dòng)和故障診斷電路。
圖9為本發(fā)明實(shí)施例模擬量輸入信號(hào)處理單元中的進(jìn)氣壓力信號(hào)處理 電路。
圖10為本發(fā)明實(shí)施例模擬量輸入信號(hào)處理單元中的節(jié)氣門位置信號(hào)處 理電路。
圖11為本發(fā)明實(shí)施例模擬量輸入信號(hào)處理單元中的進(jìn)氣溫度信號(hào)處理 電路。
圖12為本發(fā)明實(shí)施例模擬量輸入信號(hào)處理單元中的冷卻液溫度信號(hào)處 理電路。
圖13為本發(fā)明實(shí)施例模擬量輸入信號(hào)處理單元中的空調(diào)蒸發(fā)器溫度信 號(hào)處理電路。
圖14為本發(fā)明實(shí)施例模擬量輸入信號(hào)處理單元中的上游氧傳感器信號(hào) 處理電路。
圖15為本發(fā)明實(shí)施例模擬量輸入信號(hào)處理單元中的下游氧傳感器信號(hào) 處理電路。
圖16為本發(fā)明實(shí)施例模擬量輸入信號(hào)處理單元中的點(diǎn)火開(kāi)關(guān)電壓信號(hào) 處理電路。
圖17為本發(fā)明實(shí)施例模擬量輸入信號(hào)處理單元中的蓄電池電壓處理電路。
圖18為本發(fā)明實(shí)施例開(kāi)關(guān)量出入信號(hào)處理單元中的大燈開(kāi)關(guān)信號(hào)處理 電路。
圖19為本發(fā)明實(shí)施例開(kāi)關(guān)量出入信號(hào)處理單元中的空調(diào)請(qǐng)求信號(hào)處理 電路。
圖20為本發(fā)明實(shí)施例開(kāi)關(guān)量出入信號(hào)處理單元中的空調(diào)壓縮機(jī)開(kāi)關(guān)信 號(hào)處理電路。
圖21為本發(fā)明實(shí)施例頻率信號(hào)處理單元中的凸輪軸信號(hào)處理電路。
圖22為本發(fā)明實(shí)施例頻率信號(hào)處理單元中的車速信號(hào)處理電路。
圖23為本發(fā)明實(shí)施例爆震信號(hào)處理單元。
圖24為本發(fā)明實(shí)施例點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路。
圖25為本發(fā)明實(shí)施例噴油驅(qū)動(dòng)與故障診斷電路。
圖26為本發(fā)明實(shí)施例低邊驅(qū)動(dòng)和故障診斷電路。圖27為本發(fā)明實(shí)施例怠速步迸電機(jī)驅(qū)動(dòng)和故障診斷電路。 圖28為本發(fā)明實(shí)施例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。 圖29為本發(fā)明實(shí)施例主控制芯片的第一部分。 圖30為本發(fā)明實(shí)施例主控制芯片的第二部分。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例參見(jiàn)圖3至圖30。圖3是本發(fā)明汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元框圖， 它由主控制芯片連接控制，點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)與點(diǎn)火反饋電路、噴油驅(qū)動(dòng)和故障診 斷電路、低邊驅(qū)動(dòng)和故障診斷電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和故障診斷電路、氧傳 感器加熱和故障診斷電路、模擬量輸入信號(hào)處理單元、開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)處 理單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、爆震信號(hào)處理單元，以及頻率信號(hào)處理電路中的 凸輪軸信號(hào)處理電路和車速信號(hào)處理電路，以及由L9741集成芯片完成的 電源和復(fù)位管理單元、通訊單元、頻率信號(hào)輸入單元中的曲軸信號(hào)處理電 路按圖3連接組成。
圖4、圖5、圖6是集成芯片L9741的電路功能分解圖，其中圖4為曲 軸信號(hào)處理電路圖，圖5為電源和復(fù)位電路圖。圖6為通訊驅(qū)動(dòng)電路圖。
曲軸信號(hào)處理電路(圖4)，主要用于將來(lái)自磁電式曲軸傳感器的類正弦 波信號(hào)，轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)輸出，供給主控制芯片。該電路由分壓電路、濾 波電路、差分滯回輸入模式選擇電路組成。其中分壓電路由電阻R28與曲 軸傳感器內(nèi)阻構(gòu)成，以降低傳感器高電壓輸入時(shí)，芯片IN一P和IN一M端的 電壓幅值；傳感器正端連接由電阻R26與電容C41構(gòu)成濾波電路，負(fù)端連 接有電阻R30和電容C42構(gòu)成濾波電路，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，濾波后信 號(hào)分別連接芯片內(nèi)部差分比較器的輸入端IN一P和IN一M;模式選擇端通過(guò) 一個(gè)上拉電阻R31，選擇為低差分滯回輸入模式。處理后信號(hào)從30腳輸出， 經(jīng)限流電阻R27連接到主控制芯片端口 Crankln。
電源和復(fù)位電路(圖5)，主要用于電源管理和系統(tǒng)復(fù)位。電源管理將電 瓶14V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓，供給整個(gè)電控單元和部分傳感器。電瓶電源有 效，點(diǎn)火鑰匙信號(hào)或電源使能信號(hào)中有一個(gè)有效時(shí)，L9741處理輸出三路 5V電壓，分別為電控單元、進(jìn)氣壓力傳感器和節(jié)氣門位置傳感器供電。汽 車電瓶供電電源從VBat端接入，經(jīng)過(guò)整流(D3)、電容濾波(C22)、防 反向沖擊(TVS管D2)和紋波濾除處理(電容C23、 C24)輸入到L9741 的電源輸入端VBAT;點(diǎn)火鑰匙開(kāi)關(guān)信號(hào)從V一IgnitionKey輸入，經(jīng)過(guò)RC 濾波(C28、 C29禾nR21)、電阻限流(R21)、下拉電阻(R20)電路輸入
8到KEYIN端；主控制芯片輸出的PowerLatchCtrl使能信號(hào)從ENABLE端輸 入。三路5V電源分別從VDD、 VS1、 VS2輸出，5V電源VCC提供電控單 元供電，接入紋波濾除處理(電容C26和C27) ， 5V電源VCC—TMAP提 供進(jìn)氣壓力傳感器供電，接入紋波濾除處理(電容C31、 C32、 C33) ， 5V 電源VCC_S—TP提供節(jié)氣門位置傳感器供電，接入紋波濾除處理(電容C37、 C38、 C39)。復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電控單元在上電時(shí)刻的復(fù)位，保證同步。 L9741內(nèi)部集成復(fù)位處理電路，并聯(lián)連接的電阻R22和電容C30，為內(nèi)部復(fù) 位電路的RC振蕩電路，復(fù)位信號(hào)從Resetln端輸出，連接電控單元其它電 路的復(fù)位信號(hào)輸入端。
通訊驅(qū)動(dòng)電路(圖6)， L9741內(nèi)部集成CAN通訊收發(fā)器和K線通訊收 發(fā)器(實(shí)施例僅用第一路收發(fā)器)。其中CAN通訊用于電控單元與變速箱控 制單元通訊，K線通訊用于電控單元與故障診斷設(shè)備通訊。CAN收發(fā)器輸 入端口 TXC和RXC分別連接主控制芯片的CanTxOut和CanRxIn，輸出端 分別串接兩個(gè)電阻R23和R24(實(shí)施中均采用阻值60.4歐姆，用于匹配通訊 終端阻值)。K線收發(fā)器輸入端口 MTX1和KEY1分別連接主控制芯片的 K—TxOut和K_RxIn，輸出端KwpOut連接一個(gè)對(duì)電源VB的上拉電阻R25， 在沒(méi)有通訊信號(hào)輸出時(shí)電壓保持為VB。
圖7是本發(fā)明點(diǎn)火反饋電路，由分壓鉗位電路、滯環(huán)比較器與電壓基 準(zhǔn)電路組成。電阻R42、電阻R49和二極管D8構(gòu)成分壓鉗位電路，R42和 R49對(duì)點(diǎn)火信號(hào)分壓(實(shí)施例R42和R49分別取68千歐和10千歐)，二極管 D8對(duì)分壓后的電壓進(jìn)行鉗位，使分壓后的電壓保持在0-5V范圍內(nèi)。 IgnOut—1和IgnOut一2是兩路點(diǎn)火輸出信號(hào)，分別經(jīng)過(guò)防止反接的二極管D6 和D7,兩個(gè)二極管的負(fù)端連接后，經(jīng)過(guò)電阻R42接入比較器的反向輸入端； 滯環(huán)比較電路由電阻R46、 R48和比較器LM2903構(gòu)成，電阻R47為比較 器輸出端IgnFb默認(rèn)狀態(tài)上拉電阻，以保證未點(diǎn)火時(shí)IgnFb端為高電平，比 較器輸出端連接主控制芯片端口 IgnFb。電壓基準(zhǔn)電路由電阻R44和R45 組成，對(duì)5V電源分壓，在電阻R44和R45的連接點(diǎn)產(chǎn)生2.5V的比較基準(zhǔn) 電壓，基準(zhǔn)信號(hào)接入比較器同向輸入端。
圖8為一種氧傳感器加熱驅(qū)動(dòng)與故障診斷電路，典型的由開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電 路和電阻分壓電路檢測(cè)電路組成。本發(fā)明可以在三元催化器前后端，分別 設(shè)置有前氧傳感器和后氧傳感器。以下以前氧加熱驅(qū)動(dòng)為例，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電 路采用MOS管IRLR2905驅(qū)動(dòng)氧傳感器加熱棒加熱，PWM一02UpHeater端與MOS管門極間連接限流電阻R73， PWM—02UpHeater端為主控制芯片的 PWM加熱驅(qū)動(dòng)信號(hào)端；故障診斷電路采用電:且分壓診敏,電路，三個(gè)分壓電 阻(電阻R75、 R76、 R77)構(gòu)成，電壓采樣點(diǎn)(電阻R75與R76的連接點(diǎn)) 與驅(qū)動(dòng)輸出端(PWM—02HeaterOut)之間串入一個(gè)電阻(電阻R74)，電 壓采樣點(diǎn)上同時(shí)連接上拉電阻(電阻R75)和下拉電阻(電阻R76)。在采 樣點(diǎn)另一端與主控制芯片端口 V—DiagUpOxygen之間接入RC濾波電路(電 阻R77和電容C67組成)，對(duì)采樣電壓信號(hào)進(jìn)行濾波。
圖9至圖17是實(shí)施例模擬量輸入信號(hào)處理單元電路，與現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn) 相同功能電路有類似。其中
圖9是進(jìn)氣壓力信號(hào)處理電路，由下拉電阻(R51)和RC濾波電路(R50、 C48)組成。傳感器信號(hào)從S—IntakePres端輸入，經(jīng)電阻R51與傳感器內(nèi)部 電阻分壓，經(jīng)過(guò)RC濾波電路后信號(hào)接入主控制芯片的模擬量輸入端口 V—IntakdPres。
圖10為節(jié)氣門位置信號(hào)處理電路、圖11為蒸發(fā)器溫度傳感器信號(hào)處 理電路、圖12為冷卻液溫度傳感器信號(hào)處理電路、圖13為進(jìn)氣溫度傳感 器信號(hào)處理電路，上述電路結(jié)構(gòu)基本類似，由對(duì)5V電源VCC的上拉電阻 和RC濾波電路組成。以節(jié)氣門位置信號(hào)處理電路為例，上拉電阻R52，電 阻R53和電容C50組成RC濾波，傳感器信號(hào)從SJThrottlePos端輸入，通 過(guò)電阻R52對(duì)5V電源上拉后，經(jīng)RC濾波電路濾波，輸入到主控制芯片的 模擬量輸入端口 V—ThrottlePos。
圖14、圖15分別為前氧傳感器信號(hào)處理電路和后氧氧傳感器信號(hào)處理 電路，兩個(gè)處理電路相同，以前氧傳感器信號(hào)處理電路為例。前氧傳感器 信號(hào)處理電路，由開(kāi)關(guān)電路(電阻R83、 R84和三極管Q12)、分壓電路(電 阻R85、 R86、 R88)和RC濾波電路(電阻R87'和電容C70)組成。分壓 電路的分壓電阻由開(kāi)關(guān)電路選擇，開(kāi)關(guān)電路關(guān)閉狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)氧傳感器電壓 信號(hào)檢測(cè)；開(kāi)關(guān)電路打開(kāi)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)氧傳感器內(nèi)阻測(cè)量。S—OxygenUp是傳 感器信號(hào)輸出端，B_R—OxygenUp是主控制芯片控制端，控制Q12開(kāi)關(guān)。 Q12導(dǎo)通，電阻R85、 R86和R88組成分壓電路，Q12關(guān)閉，R86和R88 組成分壓電路。R87和C70組成RC濾波電路。處理后信號(hào)接入主控制芯片 的模擬量輸入端口 V一OxygenUp。
圖16是點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后電壓信號(hào)處理電路，由分壓電路(電阻R69、 R70) 和濾波電路(電容C63)組成，電阻R69和R70對(duì)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后電壓
10V一IgnitionKey分壓，信號(hào)接入主控制芯片的模擬量輸入端口 V一IgnitionKeyln 。
圖17是電瓶電壓信號(hào)處理電路，由分壓電路(電阻R71、 R72)和濾 波電路(電容C65)組成，電阻R71和R72對(duì)電瓶電壓VB分壓，信號(hào)接 入主控制芯片的模擬量輸入端口 V_VB—In。
圖18至圖20是實(shí)施例開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)處理單元，包括大燈開(kāi)關(guān)信號(hào) 處理電路(圖18)、空調(diào)請(qǐng)求信號(hào)處理電路(圖19)、空調(diào)壓縮機(jī)開(kāi)關(guān)信 號(hào)處理電路(圖20)，三個(gè)處理電路相同，以大燈開(kāi)關(guān)信號(hào)處理電路為例 說(shuō)明。大燈開(kāi)關(guān)信號(hào)處理電路由配置電阻(上拉電阻R60、下拉電阻R60 ')和濾波電路(電阻R18和電容C54)組成。傳感器信號(hào)輸出端，同時(shí) 配置有上拉電阻(R60)和下拉電阻(R60')，根據(jù)開(kāi)關(guān)信號(hào)的有效類型分 別選擇一個(gè)相連，如果開(kāi)關(guān)信號(hào)的有效類型為低電平，則選擇上拉電阻R60, 電路中不連接下拉電阻R60';如果開(kāi)關(guān)信號(hào)的有效類型為高電平，則選擇 下拉電阻R60'，不選擇上拉電阻R60。開(kāi)關(guān)信號(hào)從K一HeadLamp端口輸入， 經(jīng)過(guò)配置電阻，濾波電路，處理后信號(hào)接入主控制芯片的端口 BJHeadLamp。 電阻R18還起限流作用，限制流入主控制芯片端口的電流。
圖21和圖22為實(shí)施例頻率信號(hào)處理單元電路，其中包括凸輪軸信號(hào) 處理電路與車速信號(hào)處理電路。
凸輪軸信號(hào)處理電路(圖21)，處理霍爾式凸輪軸傳感器信號(hào)。由上 拉電阻(電阻R65)和限流濾波電路(電阻R66和電容C60)組成。傳感 器信號(hào)從S一Cam接入，經(jīng)過(guò)上拉電阻R65、濾波電路，處理后的信號(hào)接入 主控制芯片的端口 Camln，R66還起限流作用，限制流入主控制芯片的電流。
車速信號(hào)處理電路(圖22)，處理霍爾式凸輪軸車速傳感器信號(hào)。由 保護(hù)電路(二極管D2)、上拉電阻R67、限流濾波電路(電阻R68和電容 C62)組成。保護(hù)二極管D9用于防止較大的電流流入主控制芯片端口。傳 感器信號(hào)從S—VSpeed接入，經(jīng)過(guò)D9，上拉電阻，濾波電路，及電阻R68 限流后接入主控制芯片的端口 VSpeedln。
圖23是實(shí)施例爆震信號(hào)處理單元電路，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否爆震，將不規(guī) 則爆震信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)。實(shí)施例中采用專用爆震信號(hào)處理芯片 HIP9011 (INTELSIL公司生產(chǎn))。HIP9011內(nèi)部集成濾波、放大、積分等 處理電路。HIP9011帶有兩路信號(hào)處理通道(實(shí)施中只使用第一路)。傳感器 信號(hào)從S Knock端口接入，經(jīng)過(guò)HIP9011處理的電壓信號(hào)送至主控制芯片的模擬量輸入通道V—Konckln。fflP9011外接的電阻電容根據(jù)芯片使用規(guī)定 匹配。HIP9011通過(guò)SPI總線設(shè)定信號(hào)處理參數(shù)，SCLK、 MOSI、 MISO是 SPI總線端口，連接主控制芯片端口。 CS—Konck為HIP9011的片選信號(hào)端 口。 KnockHold為主控制芯片芯片輸出給HIP90U的保持控制信號(hào)。 CLKOUT為主控制芯片的時(shí)鐘信號(hào)輸出，提供HIP9011時(shí)鐘信號(hào)。
圖24是發(fā)明點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路，本發(fā)明實(shí)施。兩路點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路一樣，以 第一路說(shuō)明實(shí)施方法。驅(qū)動(dòng)電路由限流電阻R32和IGBT管Q101組成。本 發(fā)明實(shí)施中IGBT管采用STGB10NB40LZ。點(diǎn)火信號(hào)從主控制芯片的Ign一l 端輸出，經(jīng)過(guò)限流電阻連接IGBT門極，控制IGBT開(kāi)關(guān)，從而控制點(diǎn)火。
圖25是實(shí)施例噴油驅(qū)動(dòng)與故障診斷電路。實(shí)施例采用汽車專用驅(qū)動(dòng)芯 片TLE6220 (英飛凌公司生產(chǎn))，驅(qū)動(dòng)四路噴油信號(hào)，分別是Inj一l至Inj_4， 驅(qū)動(dòng)輸出端對(duì)應(yīng)為InjOut_l至InjOut—4，連接噴油器信號(hào)端口。 TLE6220 與主控制芯片通過(guò)SPI總線通訊，將驅(qū)動(dòng)線路故障信息反饋給主控制芯片， SCLK、 MOSI、 MISO是SPI總線端口， CS—Inj是片選信號(hào)端口， Resetln 是復(fù)位信號(hào)輸入端口，連接主控制芯片的復(fù)位輸出。其中較好為在驅(qū)動(dòng)輸 出端接入抗干擾電容，電容C74、 C75、 C76、 C77。
圖26為實(shí)施例低邊驅(qū)動(dòng)和故障診斷電路。實(shí)施例采用汽車專用低邊驅(qū) 動(dòng)芯片L9825 (ST公司生產(chǎn))，支持8路驅(qū)動(dòng)，其中第一路和第二路兼容 并行驅(qū)動(dòng)和串行驅(qū)動(dòng)，其它六路只支持串行驅(qū)動(dòng)模式。L9825的片選信號(hào)端 口為CS一Drv2，復(fù)位控制信號(hào)端口為Resetln。主繼電器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速輸出 的控制信號(hào)由B一MainRly和B_EngineSpeed并行控制，其它器件的驅(qū)動(dòng)信 號(hào)通過(guò)SPI總線發(fā)送到L9825。主繼電器的驅(qū)動(dòng)電路中，為避免因主繼電器 錯(cuò)接而使主繼電器誤導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)電路中接入了二極管D2，因此繼電器只能 在外部控制端接電瓶電源、L9825輸出為低時(shí)導(dǎo)通。各驅(qū)動(dòng)線路上的故障信 號(hào)通過(guò)SPI總線反饋給主控制芯片。
圖27是實(shí)施例怠速步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和故障診斷電路。實(shí)施例采用汽車專 業(yè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L9935 (ST公司生產(chǎn))，電容C78、 C79、 C80為芯片 內(nèi)部電路匹配電容，電阻R109和R110為診斷電阻。其中一種較好方法是 驅(qū)動(dòng)輸出端口并聯(lián)電阻(R107和R108)，分別與步進(jìn)電機(jī)兩相內(nèi)阻并聯(lián)，增 加診斷電流，提高診斷效率。EN—MotorDvr是芯片的使能端口 ，CS—MotorDvr 是芯片的片選端口， SCLK、 MOSI、 MISO是SPI總線端口。
圖28是實(shí)施例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)電控單元控制程序和運(yùn)行數(shù)據(jù)。實(shí)施例采用Flash芯片M29F499BB (ST公司生產(chǎn))，存儲(chǔ)器空間512KB， 存儲(chǔ)區(qū)支持分段管理，靈活的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分段管理。M29F400BB與主控制芯 片直接通過(guò)16位數(shù)據(jù)地址總線方式連接。
圖29、 30共同為實(shí)施例主控制芯片。采用發(fā)動(dòng)機(jī)通用高性能16位微 控制器C167CS (英飛凌公司生產(chǎn))。采用外接8MHZ晶振作為系統(tǒng)時(shí)鐘。
實(shí)施例中所述與主控制芯片引腳連接關(guān)系，見(jiàn)圖29、 30。
實(shí)施例中電阻、電容、三極管、二極管等器件，型號(hào)和/或參數(shù)，可以 根據(jù)實(shí)際電路計(jì)算選用。
實(shí)施例各單元電路與主控制芯片引腳的連接，只是一個(gè)較佳配置方式， 其他具有相同功能的引腳，可以被替換。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在本專利構(gòu)思及具體實(shí)施例啟示下，能夠 從本專利公開(kāi)內(nèi)容及常識(shí)直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的一些變形，本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員將意識(shí)到也可采用其他方法，或現(xiàn)有技術(shù)中常用公知技術(shù)的替代，以 及特征間的相互不同組合，例如部分專用芯片可以由具有等價(jià)功能的芯片 所替代，其中一些單元電路還可以由等效電路替代，等等的非實(shí)質(zhì)性改動(dòng)， 同樣可以被應(yīng)用，都能實(shí)現(xiàn)與上述實(shí)施例基本相同功能和效果，不再一一 舉例展開(kāi)細(xì)說(shuō)，均屬于本專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，包括主控制芯片、模擬量輸入信號(hào)處理單元、開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)處理單元、電源和復(fù)位管理單元、通訊單元、頻率信號(hào)輸入單元、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和故障診斷電路、低邊驅(qū)動(dòng)和故障診斷電路、爆震信號(hào)處理單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)與點(diǎn)火反饋電路、噴油驅(qū)動(dòng)和故障診斷電路、氧傳感器加熱和故障診斷電路，按控制功能組合，其特征在于電控單元中的電源和復(fù)位管理單元、通訊單元、頻率信號(hào)輸入單元中的曲軸信號(hào)處理電路，由一個(gè)L9741集成芯片完成；氧傳感器加熱驅(qū)動(dòng)電路，由功率開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成；點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)單元中的點(diǎn)火反饋檢測(cè)電路，由滯環(huán)比較電路組成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，其特征在于三元催化器前后端各有一個(gè)氧傳感器及相應(yīng)加熱驅(qū)動(dòng)電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，其特征在于氧傳感器加熱驅(qū)動(dòng)電路還包括電阻分壓故障檢測(cè)電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，其特征在于氧傳感器加熱驅(qū)動(dòng)電路由大功率MOS管開(kāi)關(guān)電路與故障檢測(cè)電路組成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，其特征在于故障檢測(cè)電路為電阻分壓電路。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，其特征在于MOS管門極有限流電阻。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，其特征在于滯環(huán)比較電路由分壓鉗位電路、滯環(huán)比較器與電壓基準(zhǔn)電路組成。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)各缸點(diǎn)火信號(hào)均并接于分壓鉗位電路輸入端。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，其特征在于開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)處理單元電路同時(shí)配置有上拉電阻和下拉電阻。
全文摘要
本發(fā)明是對(duì)車用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元的改進(jìn)，其特征是電控單元中的電源和復(fù)位管理單元、通訊單元、頻率信號(hào)輸入單元中的曲軸信號(hào)處理電路，由一個(gè)L9741集成芯片完成；氧傳感器加熱驅(qū)動(dòng)電路，由功率開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成；點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)單元中的點(diǎn)火反饋檢測(cè)電路，由滯環(huán)比較電路組成。較現(xiàn)有技術(shù)減少控制單元組成電路降低成本，綜合成本降低約20％左右；以及實(shí)現(xiàn)氧傳感器與發(fā)動(dòng)機(jī)工作同步，提高了點(diǎn)火檢測(cè)可靠性，確保噴油與有效點(diǎn)火同步，降低了因失火噴油未燃燒而造成排放超標(biāo)，使發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)工作過(guò)程都能滿足高標(biāo)準(zhǔn)排放要求，能夠滿足國(guó)四排放高標(biāo)準(zhǔn)要求。
文檔編號(hào)F02D43/00GK101634255SQ200910183780
公開(kāi)日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月9日
發(fā)明者敏 閔 申請(qǐng)人:敏 閔