专利名称：柴油共轨发动机电控系统ecu后向喷射控制模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种柴油共轨发动机电控系统ECU后向喷射控制模块，特别是涉 及一种6缸A801柴油共轨发动机后向喷射控制的电子控制模块。
技术背景目前国内相关产品主要分为两种方式，一种是直接采用国外专用芯片ASIC，另一 种是采用各种智能器件搭建。两种方式都存在着一定的优缺点，直接采用国外专用芯片 ASIC:优点，价格比较便宜，集成度比较高，各保护措施比较完善，应用简单方便；缺点，首 先，我们学不到先进的技术，国外出售给我们的大多是比较落后的、国外接近淘汰，使用较 少的芯片，该类芯片只对我们有一小部分的学习价值，而距国外目前使用的技术有很大的 差距；其次，我们在采购该类芯片时还要受采购数量的限制。国外厂家严格控制着我国该 类专有芯片的总体数量，从而控制了我国汽车厂家某类型汽车的总的生产量，限制了我国 汽车在世界市场上的销售总额，也限制了我国汽车产业在世界市场上的地位。采用各种智 能器件搭建优点，不受国外各芯片厂家销售数量的限制，各个芯片本身价格比较便宜；缺 点，各器件本身设计比较简单，但在整个电路中整合比较复杂，占用空间较大，综合成本比 较高。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种柴油共轨发动机电控系统ECU后向喷射控制模 块，其采用可编程逻辑器件为主要控制单元，内部主要功能模块_喷射控制模块根据外部 输入的选缸信号、喷射控制类信号进行逻辑处理，对后向6路喷油器进行喷射控制；是一种 设计电路简单、运行速率快、集成度高、可靠性强，不受国外采购数量限制。本实用新型的技术方案是这样实现的一种柴油共轨发动机电控系统ECU喷射模 块，其特征在于由主控制单元可编程逻辑器件实现控制；主控制单元可编程逻辑器件内 集成了时钟模块、信号处理模块、SPI通信模块、保护模块、90V控制模块、后向喷射控制模 块；其信号处理模块配合外部信号输入模块、喷射模块完成对喷油器的整体控制；外部信 号输入模块将外部信号经信号处理模块传输到主控制单元可编程逻辑器件后，经主控制单 元可编程逻辑器件处理后对喷射模块发出指令，控制喷油器开阀、喷油；其信号处理模块与 喷射控制模块、保护模块和90V控制模块电连接；90V控制模块根据信号处理模块处理后 的信息，对90V电压进行动态调整；通信模块通过SPI控制喷射电流大小，传送各模块的诊 断信息；喷射控制模块利用信号处理模块的选缸信号和喷射控制信号对6个喷油器进行选 缸控制和进行峰值-保持型电流控制，控制喷油量和喷油时间；保护模块根据后向喷射模 块工作过程中的反馈信号信息，对各模块进行断路、过流、短路保护；时钟模块，倍频外部时 钟，给90V模块提供所需时钟。所述的主控制单元可编程逻辑器件采用ACTEL的APA075芯片，工作频率4MHZ。所述的喷射控制模块要由4路高端驱动信号和6路低端驱动信号组合控制6路喷
3油器。所述的保护模块要为各模块提供断路诊断、短路保护和过流保护。所述的90V控制模块与外部BOOST电路配合，给喷油器提供稳定的工作电压。所述的SPI通信模块分为主节点和从节点两种工作模式，与主ECU进行诊断信息 的传输。所述的内部信号处理模块与外部信号处理模块相通，处理高端开关信号和低端开
关信号。本实用新型的积极效果是一种设计电路简单、运行速率快、集成度高、可靠性强， 不受国外采购数量限制。
图1为本实用新型的主控单元可编程逻辑器件模块框图具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的描述如图1所示一种柴油共轨发动机 电控系统ECU喷射模块，其特征在于由主控制单元可编程逻辑器件实现控制；主控制单 元可编程逻辑器件内集成了时钟模块、信号处理模块、SPI通信模块、保护模块、90V控制模 块、后向喷射控制模块；其信号处理模块配合外部信号输入模块、喷射模块完成对喷油器的 整体控制；外部信号输入模块将外部信号经信号处理模块传输到主控制单元可编程逻辑器 件后，经主控制单元可编程逻辑器件处理后对喷射模块发出指令，控制喷油器开阀、喷油； 其信号处理模块与喷射控制模块、保护模块和90V控制模块电连接；90V控制模块根据信号 处理模块处理后的信息，对90V电压进行动态调整；通信模块通过SPI控制喷射电流大小， 传送各模块的诊断信息；喷射控制模块利用信号处理模块的选缸信号和喷射控制信号对6 个喷油器进行选缸控制和进行峰值_保持型电流控制，控制喷油量和喷油时间；保护模块 根据后向喷射模块工作过程中的反馈信号信息，对各模块进行断路、过流、短路保护；时钟 模块，倍频外部时钟，给90V模块提供所需时钟。所述的主控制单元可编程逻辑器件采用ACTEL的APA075芯片，工作频率4MHZ。所述的喷射控制模块要由4路高端驱动信号和6路低端驱动信号组合控制6路喷油器。所述的保护模块要为各模块提供断路诊断、短路保护和过流保护。所述的90V控制模块与外部BOOST电路配合，给喷油器提供稳定的工作电压。所述的SPI通信模块分为主节点和从节点两种工作模式，与主ECU进行诊断信息 的传输。所述的内部信号处理模块与外部信号处理模块相通，处理高端开关信号和低端开
关信号。工作时信号处理模块，对外部送来的高端开关信号HS_I01到HS_I0n，低端开关信 号LS_I01到LS_I0n，选缸信号Seln进行滤波处理，将处理后的信号送给SPI通信模块、喷 射控制模块、90V控制模块和保护模块使用；时钟模块，提供可编程逻辑器件所需要使用的时钟，外部输入CLKn时钟频率为4M，内部工作所需时钟频率为4M和20M两种，时钟模块处理外部输入的4M时钟，一部分以 4M频率输出，另一部分以20M频率输出，分别提供给不同的功能模块。SPI通信模块，两种工作模式作为通信的主节点、作为通信的从节点。CS为SPI通 信模块工作的片选信号，低电平有效，CS有效期内SPI通信模块才能工作。CLK为SPI通信 模块工作的时钟，一个时钟传送一个数据位。M0SI主出从入，MIS0主入从出，SPI通信模块 的数据输入输出端，当SPI通信模块作为通信网络中的主节点时，MIS0为数据输入端，M0SI 为数据输出端；当SPI通信模块作为通信网络中的从节点时，MIS0为数据输出端，M0SI为 数据输入端；SPI通信模块作为从节点负责接收主控ECU发送的命令信息，同时上传各模块 的信息状态给主控ECU ；作为主节点发动命令信息给外部DA模块，控制产生需要的电流值。喷射控制模块，喷射控制模块分为两部分，每个部分控制3路喷油器。它根据信号 处理模块送来的选缸信号Seln，进行编码处理，确定应该喷油工作的具体缸号。根据喷射时 间长度控制信号TTL确定具体的喷射控制时间长度。根据H0信号确定喷油Pull_in段的 时间长度。Ipeak，Iholdl, Ihold2为喷射控制模块中喷油电流控制信号；INJECT_GH1喷油 器喷射控制的高端90V输出驱动信号，INJECT_CH2为喷油器喷射控制的高端24V输出驱动 信号，INJECT_GL1为喷油器喷射控制的低端输出驱动信号。喷射控制模块具体说明喷射 控制模块分为三个阶段Peak_Up阶段、Pull_in阶段和Holding阶段。首先H0信号变为 高电平有效，接着TTL信号变为高电平有效，在喷射控制信号TTL有效期间内，喷射模块根 据选缸信号Sell_Sel3编码确定此次应该喷射的喷油器，从而确定要输出的高低端驱动信 号；首先高端90V驱动信号INJECT_GH1和低端驱动信号INJECT_GL1打开处于驱动有效状 态，喷油器动作电流上升到达设定的Ipeak电流值，此时开关量信号Ipeak翻转，关闭高端 驱动输出信号INJECT_GH1，此阶段称为Peak_Up阶段，使用高端90V驱动信号使喷油器快 速动作打开；高端驱动信号INJECT_GH1关闭后，进入Pull_in阶段，由于高端驱动信号的关 闭，电流开始下降，当电流下降到设定的Iholdl电流值时，开关量信号Iholdl翻转，由于电 路设定迟滞，所以信号Iholdl会保持该电平一段时间，在此段时间内高端24V驱动信号打 开，电流上升，当电流超过设定的Iholdl电流值时，开关量信号Iholdl再次翻转，高端24V 驱动信号关闭，电流下降，当电流下降到设定的Iholdl电流值时，开关量信号Iholdl翻转 重复上面的控制过程，直到H0信号变低结束Pull_in阶段，该段结束后喷油器阀芯完全打 开。H0信号变低后，低端驱动信号INJECT_GL1关闭，高端24V驱动信号INJECT_GH1打开， 进入自由卸放阶段，电流快速下降。该段由定时器控制10us后结束，关闭高端24V驱动信号 INJECT_GH1，打开低端驱动信号INJECT_GL1，电流缓慢下降，当电流下降到设定的Ihold2 电流值时，开关量信号Ihold2翻转，由于电路设定迟滞，所以信号Ihold2会保持该电平一 段时间，在此段时间内高端24V驱动信号打开，电流上升，当电流超过设定的Ihold2电流 值时，开关量信号Ihold2再次翻转，高端24V驱动信号关闭，电流下降，当电流下降到设定 的Ihold2电流值时，开关量信号Ihold2翻转重复上面的控制过程，直到TTL信号变低结束 Holding阶段，Holding阶段维持喷油器处于打开状态。TTL信号变低后，高端24V驱动信 号关闭，低端驱动信号关闭，再次进入快速卸放阶段，电流快速下降。三个阶段结束后该喷 油器此次工作结束，喷油器恢复初始状态，等待下一喷油周期的到来。其它喷油器工作控制 方式与此相同。保护模块，根据喷油器工作过程中的电流变化产生的开关量信号Vbst_CUR、Vbat_CUR、BANKL_CUR状态信息及各喷射器喷油时间，对各喷油器电路进行断路诊断及短路、过流 保护。 90V控制模块，控制外部BOOST电路产生的90V电压，使之在要求的范围内变化，满 足喷油器开阀瞬间的电压要求，提供足够的能量，使喷油器在打开的过程中稳定平稳的工作。
权利要求柴油共轨发动机电控系统ECU后向喷射控制模块，其特征在于由主控制单元可编程逻辑器件实现控制；主控制单元可编程逻辑器件内集成了时钟模块、信号处理模块、SPI通信模块、保护模块、90V控制模块、后向喷射控制模块；其信号处理模块配合外部信号输入模块、喷射模块完成对喷油器的整体控制；外部信号输入模块将外部信号经信号处理模块传输到主控制单元可编程逻辑器件后，经主控制单元可编程逻辑器件处理后对喷射模块发出指令，控制喷油器开阀、喷油；其信号处理模块与喷射控制模块、保护模块和90V控制模块电连接；90V控制模块根据信号处理模块处理后的信息，对90V电压进行动态调整；通信模块通过SPI控制喷射电流大小，传送各模块的诊断信息；喷射控制模块利用信号处理模块的选缸信号和喷射控制信号对6个喷油器进行选缸控制和进行峰值-保持型电流控制，控制喷油量和喷油时间；保护模块根据后向喷射模块工作过程中的反馈信号信息，对各模块进行断路、过流、短路保护；时钟模块，倍频外部时钟，给90V模块提供所需时钟。
2.根据权利要求1所述一种柴油共轨发动机电控系统ECU后向喷射控制模块，其特征 在于所述的主控制单元可编程逻辑器件采用ACTEL的APA075芯片，工作频率4MHZ。
3.根据权利要求1所述一种柴油共轨发动机电控系统ECU后向喷射控制模块，其特征 在于所述的喷射控制模块要由4路高端驱动信号和6路低端驱动信号组合控制6路喷油器o
4.根据权利要求1所述一种柴油共轨发动机电控系统ECU后向喷射控制模块，其特征 在于所述的保护模块要为各模块提供断路诊断、短路保护和过流保护。
5.根据权利要求1所述一种柴油共轨发动机电控系统ECU后向喷射控制模块，其特征 在于所述的90V控制模块与外部BOOST电路配合，给喷油器提供稳定的工作电压。
6.根据权利要求1所述一种柴油共轨发动机电控系统ECU后向喷射控制模块，其特征 在于所述的SPI通信模块分为主节点和从节点两种工作模式，与主ECU进行诊断信息的传 输。
7.根据权利要求1所述一种柴油共轨发动机电控系统ECU后向喷射控制模块，其特征 在于所述的内部信号处理模块与外部信号处理模块相通，处理高端开关信号和低端开关信号。
专利摘要本实用新型涉及一种柴油共轨发动机电控系统ECU喷射模块，其特征在于由主控制单元可编程逻辑器件实现控制；主控制单元可编程逻辑器件内集成了时钟模块、信号处理模块、SPI通信模块、保护模块、90V控制模块、后向喷射控制模块；其信号处理模块配合外部信号输入模块、喷射模块完成对喷油器的整体控制；外部信号输入模块将外部信号经信号处理模块传输到主控制单元可编程逻辑器件后，经主控制单元可编程逻辑器件处理后对喷射模块发出指令，控制喷油器开阀、喷油；是一种设计电路简单、运行速率快、集成度高、可靠性强，不受国外采购数量限制。
文档编号F02D41/30GK201581999SQ200920094629
公开日2010年9月15日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者刘鹏飞, 王莹 申请人:中国第一汽车集团公司