CN201221417Y - 柴油机高压共轨燃油***电控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柴油机高压共轨燃油***电控装置，包括中央处理器、模拟信号采集模块、数字信号采集模块、喷油器驱动模块、共轨压力控制模块、尾气排放控制模块和电源模块。本实用新型采用了32位中央处理器芯片，数据处理速度较快，采用大量高性能集成电路，实现了高达160MPa的共轨压力控制；解决了喷油量和喷射压力互不影响的控制问题；成功的实现了预喷、主喷和后喷等多次喷射；有效地减少了尾气的排放。

Description

柴油机高压共轨燃油***电控装置

技术领域

本实用新型涉及一种柴油机高压共轨燃油***电控装置。

背景技术

柴油机作为一种压燃式内燃机，其优点是能源利用率高，燃烧充分，相比汽油机动力性强、可靠性高，油耗方面柴油机比汽油机更低，燃烧效率更高，排放更低。而高压共轨柴油发动机的电子控制装置是在传统的分配式和直列式以及中压喷射的基础上形成的一种新型的以高压燃油喷射控制为特征的发动机管理装置，但是现有的中压喷射压力一般不超过80MPa，由于压力较小，使得柴油的燃烧不够充分，同时也造成了尾气排放物的污染较大，且现有的电控单元多采用16位机，运行速度不高，限制了喷射的次数，不利于柴油的充分燃烧。

实用新型内容

为解决现有柴油发动机的电子控制装置存在的上述技术问题，本实用新型提供一种可靠性高，能有效解决喷油量和喷射压力互不影响的控制问题，且使尾气排放得到有效控制的柴油机高压共轨燃油***电控装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：包括中央处理器、模拟信号采集模块、数字信号采集模块、喷油器驱动模块、共轨压力控制模块、尾气排放控制模块和电源模块，所述中央处理器分别与模拟信号采集模块、数字信号采集模块、喷油器驱动模块、共轨压力控制模块、尾气排放控制模块进行通讯连接，电源模块为电控装置供电。

上述的一种柴油机高压共轨燃油***电控装置，其特征在于：所述的中央处理器为32位TMS470R1VF67A微控制器最小***模块。

上述的一种柴油机高压共轨燃油***电控装置，其特征在于：所述的尾气排放控制模块包括EGR控制模块和颗粒捕获控制模块。

本实用新型的技术效果在于：采用了32位中央处理器芯片，数据处理速度较快，采用大量高性能集成电路，实现了高达160MPa的共轨压力控制；解决了喷油量和喷射压力互不影响的控制问题；成功的实现了预喷、主喷和后喷等多次喷射；有效地减少了尾气的排放。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型喷油器驱动模块的电路图；

图3为本实用新型废气循环调节控制驱动模块的驱动电路图；

图4为本实用新型电源模块的电路图。

具体实施方式

参见图1，实施例中采用了32位的TMS470R1VF67A微控制器最小***模块作为中央处理器。模拟信号采集模块、数字信号采集模块、喷油器驱动模块、共轨压力控制模块、尾气排放控制模块进行分别与中央处理器进行通讯连接。微控制器接收发动机上所有传感器传送的信号，经过处理和诊断后，通过发动机整体控制策略的计算，向执行器发出正确，及时的控制信号驱动执行单元按照预期反应动作。独特的HET功能和高速的模数转换为柴油发动机提供了复杂的实时控制解决方案。其中，高端定时器(HET---high endtimer)是TI公司TMS470R1系列32位微处理器特有的专为汽车发动机设计的定时器，是一种高级的智能定时器，能为实时应用提供复杂的定时功能，自带的随机存取存储器和相应的指令集，使得其工作可以独立于微处理器内核，节省控制器宝贵的资源。高端定时器用于比较/捕获和通用的I/O口，它尤其适合于喷油器正时喷射的控制、高压共轨的轨压变动的控制，以及凸轮轴位置的检测和曲轴相位检测等需要复杂和精确时序脉冲波的多传感器***。其带有30个高分辨率引脚，2个标准分辨率引脚，还具有高分辨率引脚共享特性(XOR)，使之能比较/捕获周期更小的信号。如***时钟为60MHz时其分辨率可达到17us，这种分辨率足可以实时捕获轨压的变化和控制毫秒级的高压油泵和喷油器的动作，从而使喷射到气缸中的柴油以最优化的方式燃烧，满足功率要求和排放标准。

所述的数字信号采集模块和模拟信号采集模块所采集的信号包括：燃油温度信号采集，冷却液温度采集，进气温度采集，废气温度采集，共轨压力采集，油门踏板信号采集，油水分离器信号采集，进气流量信号采集，氧传感器信号采集，涡轮增压压力采集，空调压力采集，EGR位置控制，颗粒捕获信号采集。模拟数据采集模块共有15路的模拟信号输入，而32位TMS470R1VF67A微处理器可提供16路的模数转换以满足了发动机各种复杂信号的采集。模拟数据采集的关键就在于要实时采集到各种数据量，而其实时性的关键就在于A/D的转换速率，32位TMS470R1VF67A微处理器的A/D转换速率可达到1.55us，完全可以做到实时转换。同时，点火开关，刹车开关，离合器开关，巡航开关和电热塞继电器，凸轮轴位置，转速信号等数字信号采集所需用到的开关信号只有9路，而32位TMS470R1VF67A微处理器可以提供69路的I/O通道，足以满足需求。

参见图2，喷油器驱动模块的功能就是控制柴油以正确的喷油压力在正确的时间点喷射出正确的油量，从而保证柴油发动机平稳运行及节省燃油。其主要PWM驱动的集成电路IR2102和仙童FAIRCHILD公司的快速开启和恢复的ULTRAFET MOSFET---HUF76419D3组成。IR2102按照高端定时器HET产生的PWM控制信号驱动HUF76419D3使其工作(PWM波在IR2102中的开启，延迟和关闭时间为300ns)；HUF76419D3管由放大的PWM波驱动，将高压提供给电控喷油器使之喷油，在VGS＝10V时，该管开启时间最大仅为62ns，开启延迟时间仅为6.5ns；因此信号从HET产生经过处理到达电控喷油器的时间小于500ns，这给要求严格的柴油喷射提供了可靠的喷射源，满足了多次预喷，主喷和多次后喷等喷射的要求。

参见图3，废气循环调节控制驱动模块一EGR控制驱动模块，废气循环调节就是借助废气循环***，部分废气被引入发动机的进气管，气缸内残余的废气含量增加，这样一定程度上对于能量的转换过程和降低废气排放具有积极的作用。本电路就是利用精敏的传感器将采集到的信号送到32位TMS470R1VF67A微处理器的高速A/D转换，使其精密的HET产生控制信号。驱动模块主要由TLE7209-2R完成，该芯片驱动电流可达6.6A，驱动频率可达30KHz，上升和下降时间都可小于2ms。

颗粒捕获控制模块主要是收集捕获装置压差传感器传回的信息和控制捕获装置的再生***。引擎中柴油机燃料的不完全燃烧，排放出各种类型的柴油机微粒，如碳、无机氧化物及碳氢化合物，这些微粒不断凝聚在捕获装置上，使捕获装置两端的压降增加，由压差传感器传到电控单元，当数值达到设定值，触发电控单元，发出控制信号，增加颗粒捕获物的温度使其自燃，从而处理掉所凝聚的威力，以恢复捕获装置两端的压差。

参见图4，电源模块采用了LMP8270高共模差分，高精度放大来精确检测汽车用电源所输出的电流，使各种车况下都能保证车用电源的安全。高精度放大器具有极低的补偿电压及漂移，因此准确度极高，输入共模电压范围也较为广阔，输出电压超过外部参考电压，即表示***处于充电状态；若输出电压低于外部参考电压，则表示***处于放电状态。由于这款放大器可以根据参考电压监测输出，因此可以准确测量双向的负载电流。同时其补偿电压极低，不超过250uV，而补偿漂移电压则保证不会超过15uV/℃，因此即使在-40℃至+125℃的广阔温度范围内操作仍能极准确地调节较小的输入差分信号，并确保电压补偿的误差可以减至最小，因此适用于极严峻的汽车应用环境。而采用的TPS70151电源芯片能同时输出CPU所需的1.8V和3.3V，还能产生复位信号，这样一个芯片完成三种用途，由于汽车在运行中会产生物理振动，这种高度集成的芯片对提高***的可靠性和稳定性起到了重要作用。

Claims (3)

1、一种柴油机高压共轨燃油***电控装置，其特征在于，包括中央处理器、模拟信号采集模块、数字信号采集模块、喷油器驱动模块、共轨压力控制模块、尾气排放控制模块和电源模块，所述中央处理器分别与模拟信号采集模块、数字信号采集模块、喷油器驱动模块、共轨压力控制模块、废气循环调节控制驱动模块进行通讯连接，电源模块为电控装置供电。

2、根据权利要求1所述的一种柴油机高压共轨燃油***电控装置，其特征在于：所述的中央处理器为32位TMS470R1VF67A微控制器最小***模块。

3、根据权利要求1所述的一种柴油机高压共轨燃油***电控装置，其特征在于：所述的尾气排放控制模块包括EGR控制模块和颗粒捕获控制模块。

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