CN105569859B - 具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动方法及电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动方法，包括如下内容：利用电磁阀本身的电感特性，使用电磁阀作为功率电感，为高压电容充电，通过控制开关管的通断驱动电磁阀工作，并在此期间完成升压功能；如果在喷射期间未使高压电容的电压达到设定值，则在两次喷射间隙，可继续升压，直到电压达到设定值为止；根据电磁阀电流上升速度来判断电磁阀断路故障和电磁阀短路故障。本发明方法具有以下优势：无需额外的升压电路，利用电磁阀本身的电感特性为高压储能电容充电，在喷射期间和喷射间隙完成升压功能；可完成电磁阀的故障诊断,在故障发生时可以停止喷射并反馈到发动机控制单元。

Description

具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动方法及电路
技术领域
本发明属于电磁阀喷射驱动技术领域，尤其是涉及一种具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动方法及电路。
背景技术
随着柴油机电子控制技术的不断提高，喷射系统已经逐步由传统的机械泵喷射系统发展到现在的电控单体泵喷射系统与共轨喷射系统，高速电磁阀驱动作为其关键技术之一，也得到了迅猛的发展。在以电磁阀作为执行部件的柴油机电控燃油喷射系统中，电磁阀的驱动对整个喷射系统的性能起着决定性的作用。
目前的技术中，一般高速电磁阀的驱动均采用双电源驱动，即电磁阀在高压电源作用下快速启动与关闭，在低压电源下通过PWM调制使电磁阀上的电流维持在开启电流和喷射过程的维持电流之间，达到加快开关响应速度和降低系统功耗的目的。驱动电路中的低压电源为车载电源，高压电源由车载电源升压得到，需要单独的DC/DC变换电路。且不能实现对电磁阀断路，电磁阀短路，驱动电路对电源短路和驱动电路对地短路四种故障的诊断。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动方法及电路。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动方法，包括如下内容：
利用电磁阀本身的电感特性，使用电磁阀作为功率电感，为高压电容充电，通过控制开关管的通断驱动电磁阀工作，并在此期间完成升压功能；
如果在喷射期间未使高压电容的电压达到设定值，则在两次喷射间隙，可继续升压，直到电压达到设定值为止；对高压电容电压进行检测，如果电压达到设定值，则停止升压，仅进行正常驱动；
根据电磁阀电流上升速度来判断电磁阀断路故障和电磁阀短路故障。
相对于现有技术，本发明所述具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动方法具有以下优势：
(1)无需额外的升压电路，利用电磁阀本身的电感特性为高压储能电容充电，在喷射期间和喷射间隙完成升压功能；
(2)可完成电磁阀的故障诊断,在故障发生时可以停止喷射并反馈到发动机控制单元。
本发明创造的另一目的在于提出一种具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动电路。技术方案是这样实现的：
一种具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动电路，包括发动机控制单元，电磁阀喷射驱动控制单元、电磁阀喷射驱动电路、高压信号采样电路、高位检测调理电路和驱动电流信号采样电路，
所述发动机控制单元对电磁阀喷射驱动控制单元发出电磁阀喷射参数信号21，接收电磁阀喷射驱动控制单元1返回的故障诊断信号20；
所述电磁阀喷射驱动电路为直接驱动电磁阀的高低位MOS管驱动电路结构，响应电磁阀喷射驱动控制单元的命令，并为其提供反馈信号使其完成闭环控制；
所述电磁阀喷射驱动控制单元是一个可编程逻辑器件，用来驱动电磁阀喷射的逻辑单元，通过控制电磁阀喷射驱动电路开关MOS管的通断驱动电磁阀工作，并在此期间完成升压功能和故障诊断功能；
所述高压信号采样电路采集电磁阀喷射驱动电路的高压信号，处理后形成电压反馈信号11输入到电磁阀喷射驱动控制单元；
所述高位检测调理电路输出电磁阀喷射驱动电路对电源短路的检测信号，处理后形成反馈信号14输入到电磁阀喷射驱动控制单元；
所述驱动电流信号采样电路采集电磁阀喷射驱动电路中电磁阀电流信号，处理后形成开启电流IH反馈信号15和维持电流IL反馈信号16输入到电磁阀喷射驱动控制单元。
进一步的，所述电磁阀喷射驱动电路包括两个高位MOS管和至少一个低位MOS管，低位MOS管的个数与待驱动的电磁阀的个数是相同的；所述高位 MOS管Q1的源极同时与高压信号采样电路4、高压VH、高压电容E1的正极、隔离二极管D1的负极相连；高位MOS管Q2的源极与低压VL、隔离二极管 D1的正极相连，所述高位MOS管Q1和高位MOS管Q2的栅极均接收来自电磁阀喷射驱动控制单元4的控制信号，高压电容E1的负极接地；高位MOS管 Q1的漏极通过二极管D2接高位MOS管Q2的漏极，二极管D2的负极还通过二极管D3接地；所述高位MOS管Q1的漏极接高位检测调理电路和驱动电流信号采样电路；所述高位MOS管Q1的漏极通过采样电阻R1连接一个或多个电磁阀，每个所述电磁阀的另一端连接一个低位MOS管的源极，同时通过一个续流二极管连接高压电容E1的正极，所有低位MOS管的漏极相连并接地；所有低位MOS管的栅极均接收来自电磁阀喷射驱动控制单元的控制信号。
进一步的，所述电磁阀喷射驱动控制单元可在单片机芯片，数字信号处理芯片或可编程逻辑芯片上实现。
相对于现有技术，本发明所述具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动电路具有以下优势：
(1)无需额外的升压电路，利用电磁阀本身的电感特性为高压储能电容充电，在喷射期间和喷射间隙完成升压功能；
(2)可完成电磁阀的故障诊断,在故障发生时可以停止喷射并反馈到发动机控制单元。
上述具有故障诊断和升压功能的高速电磁阀驱动电路的升压方法，包括如下步骤:
(1)接收到发动机控制单元(3)的喷射脉宽信号，喷射开始，首先发送开关驱动信号使高位MOS管Q1与所有低位MOS管导通；
(2)电流上升到开启电流设定值IH后，驱动电流信号采样电路(6) 输出的开启电流IH反馈信号15电平跳变，此时发送开关驱动信号使关断高位MOS管Q1与所有低位MOS管；
(3)当电流降幅达到开启电流IH的回差范围外后，发送开关驱动信号导通高位MOS管Q2与所有低位MOS管，电磁阀上的电流再次上升；电流上升到开启电流设定值IH后关断高位MOS管Q2与所有低位MOS管；如此反复，达到升压的目的；
(4)在高压电容E1电容上的电压达到升压设定值后，驱动电路可以停止升压，方法为将步骤(3)中关断高位MOS管Q2与所有低位MOS管，改为仅关断高位MOS管Q2；
(5)如果喷射期间无法使高压电容E1的电压达到设定电压值，在喷射间隙可以控制电磁阀电流仅保持在维持电流IL以下，重复步骤(3)，继续进行升压；在高压电容E1电容上的电压达到升压设定值后，关闭全部高位和低位MOS管。
相对于现有技术，本发明创造所述的升压方法具有以下优势：
无需额外的升压电路，利用电磁阀本身的电感特性为高压储能电容充电，在喷射期间和喷射间隙完成升压功能。
上述具有故障诊断和升压功能的高速电磁阀驱动电路的故障诊断方法，包括如下内容:
(1)电磁阀断路故障诊断：通过试验设定断路保护时间Topen，在电磁阀喷射驱动电路(2)的电磁阀支路开关打开后，若电流开始上升的时间大于设定的断路保护时间Topen，则电磁阀喷射驱动控制单元(1)会迅速停止喷射驱动，并向发动机控制单元(3)发出断路故障指示；
(2)电磁阀短路故障诊断：通过实验验证设定短路保护的时间Tshort，在电磁阀喷射驱动电路(2)打开电磁阀支路开关后，若电流开始上升时间小于设定的短路保护时间Tshort，则电磁阀喷射驱动控制单元(1)迅速停止喷射驱动，并向发动机控制单元(3)发出短路故障指示；
(3)驱动电路对电源短路诊断：在喷射开始之前，通过判断高位检测调理电路(5)的反馈信号14，若反馈信号14反向则电磁阀喷射驱动控制单元(1)迅速停止喷射驱动，并向发动机控制单元(3)发出开关管损坏故障指示；
(4)驱动电路对地短路诊断：此项在不喷射时进行，检测开始仅接通低位MOS管，检测驱动电流信号采样电路(6)电流反馈的变化，若到检测结束电流反馈无变化，关闭低压MOS管；若有变化，电磁阀喷射驱动控制单元(1)关闭低位MOS管，同时发送对地短路故障信号给发动机控制单元(3)。
相对于现有技术，本发明所述故障诊断方法具有以下优势：
可完成电磁阀的四种故障诊断,在故障发生时可以停止喷射并反馈到发动机控制单元。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明所述具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动电路原理示意图；
图2为本发明实施例所述具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动电路的一实施例电路示意图；
图3为本发明实施例所述的喷射期间驱动电流与升压波形示意图；
图4为本发明实施例所述的喷射间隙驱动电流与升压波形示意图；
图5为本发明实施例所述的电磁阀故障诊断波形示意图。
1-电磁阀喷射驱动控制单元，2-电磁阀喷射驱动电路，3-发动机控制单元，4-高压信号采样电路，5-高位检测调理电路，6-驱动电流信号采样电路。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动方法，包括如下内容：
利用电磁阀本身的电感特性，使用电磁阀作为功率电感，为高压电容充电，通过控制开关管的通断驱动电磁阀工作，并在此期间完成升压功能；
如果在喷射期间未使高压电容的电压达到设定值，则在两次喷射间隙，可继续升压，直到电压达到设定值为止；对高压电容电压进行检测，如果电压达到设定值，则停止升压，仅进行正常驱动；
根据电磁阀电流上升速度来判断电磁阀断路故障和电磁阀短路故障。
一种具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动电路，如图1、2所示，包括发动机控制单元3，电磁阀喷射驱动控制单元1、电磁阀喷射驱动电路2、高压信号采样电路4、高位检测调理电路5和驱动电流信号采样电路6，
所述发动机控制单元3为发动机主控发动机控制单元，负责发动机、运行的整体控制，对电磁阀喷射驱动控制单元1的接口为发出电磁阀喷射参数信号21(如喷射脉宽和选缸信号等)，接收电磁阀喷射驱动控制单元1返回的故障诊断信号20；电磁阀喷射驱动控制单元1是一个可编程逻辑器件，用来驱动电磁阀喷射的逻辑单元，通过控制开关管的通断驱动电磁阀工作并在此期间完成升压功能和故障诊断功能；
所述电磁阀喷射驱动电路3为直接驱动电磁阀的硬件电路，响应电磁阀喷射驱动控制单元1的命令，并为其提供反馈信号使其完成闭环控制。
所述高压信号采样电路4采集电磁阀喷射驱动电路3的高压信号，处理后形成电压反馈信号11输入到电磁阀喷射驱动控制单元1。
所述高位检测调理电路5输出驱动电路对电源短路的检测信号，处理后形成反馈信号14输入到电磁阀喷射驱动控制单元1。
所述高位检测调理电路5为一个施密特触发器，输入信号进入施密特触发器输入端，施密特触发器输入端同时与一个对地的下拉电阻连接；施密特触发器的输出端输出反馈信号14。
所述驱动电流信号采样电路6采集电磁阀电流信号，处理后形成开启电流IH反馈信号15和维持电流IL反馈信号16输入到电磁阀喷射驱动控制单元1。
所述电磁阀驱动主体电路3为高低位MOS管驱动电路结构，接收电磁阀喷射驱动控制单元1发出的MOS管控制信号，驱动高速电磁阀完成喷射动作。
所述电磁阀驱动主体电路3包括两个高位MOS管和至少一个低位MOS管，低位MOS管的个数与待驱动的电磁阀的个数是相同的；
如图1、2所示，所述高位MOS管Q1的源极同时与高压信号采样电路4、高压VH、高压电容E1的正极、隔离二极管D1的负极相连；高位MOS管Q2 的源极与低压VL、隔离二极管D1的正极相连，所述高位MOS管Q1和高位 MOS管Q2的栅极均接收来自电磁阀喷射驱动控制单元4的控制信号，高压电容E1的负极接地；高位MOS管Q1的漏极通过二极管D2接高位MOS管Q2的漏极，二极管D2的负极还通过二极管D3接地；
所述高位MOS管Q1的漏极接高位检测调理电路5和驱动电流信号采样电路6；所述高位MOS管Q1的漏极通过采样电阻R1连接一个或多个电磁阀，每个所述电磁阀的另一端连接一个低位MOS管的源极，同时通过一个续流二极管连接高压电容E1的正极，所有低位MOS管的漏极相连并接地；所有低位MOS管的栅极均接收来自电磁阀喷射驱动控制单元4的控制信号。
本发明上述具有故障诊断和升压功能的高速电磁阀驱动电路的升压方法，包括如下步骤:
(1)接收到发动机控制单元3的喷射脉宽信号，喷射开始，首先发送开关驱动信号使高位MOS管Q1与所有低位MOS管导通，电流通过高压电容 E1、高位MOS管Q1、采样电阻R1、对应的电磁阀和低位MOS管组成的回路。此时电磁阀上的电流上升，利用电磁阀本身的电感特性储能。
(2)电流上升到开启电流设定值IH后，驱动电流信号采样电路6输出的开启电流IH反馈信号15电平跳变，此时发送开关驱动信号使关断高位MOS 管Q1与所有低位MOS管。此时电流通过二极管D3、采样电阻R1、对应的电磁阀和续留二极管D4、高压电容E1组成的回路，回收高压电容E1的能量，电流开始下降。
(3)当电流降幅达到开启电流IH的回差范围外后，发送开关驱动信号导通高位MOS管Q2与所有低位MOS管，电流通过VL电源、高位MOS管Q2、二极管D2、采样电阻R1、对应的电磁阀和低位MOS管组成的回路，电磁阀上的电流再次上升；电流上升到开启电流设定值IH后关断高位MOS管Q2与所有低位MOS管；电流通过二极管D3、采样电阻R1、对应的电磁阀和续流二极管、高压电容E1组成的回路再次为高压电容E1的充电。如此反复，达到升压的目的；
(4)在高压电容E1电容上的电压达到升压设定值后，驱动电路可以停止升压，方法为将步骤(3)中关断高位MOS管Q2与所有低位MOS管，改为仅关断高位MOS管Q2，电流通过二极管D3、采样电阻R1、对应电磁阀和低位MOS管组成的回路释放能量，此时不再进行对高压电容E1的充电，可防止过度升压对电路造成损坏。
(5)如果喷射期间无法使高压电容E1的电压达到设定电压值，在喷射间隙仍可以继续升压；由于电磁阀电流仅在达到开启电流IH并保持一段时间后才可以开启，因此在喷射间隙仍可以控制MOS管时电磁阀电流仅保持在维持电流IL以下，重复步骤(3)，继续进行升压。在高压电容E1电容上的电压达到升压设定值后，关闭全部高位和低位MOS管，停止升压。在驱动高压要求不高的系统中此步骤也可省略。
电磁阀故障主要有断路及短路两种，当断路故障发生时，即使驱动电路正常工作，电磁阀中的电流也会始终为零或上升速度缓慢；短路故障发生时，电磁阀线圈的电感、阻抗极小，电流上升速度很快，如不加以限制，可在数微秒内达到几十安培，造成开关管的损毁。根据上述电磁阀故障描述，电磁阀发生故障时，驱动回路的驱动电流特征会发生变化。因此，可以通过检测电磁阀的驱动电流特征来进行故障诊断。
本发明上述具有故障诊断和升压功能的高速电磁阀驱动电路的故障诊断方法，包括如下步骤:
通过检测高位检测调理电路5输出的反馈信号14，可在喷射开始之前检测到上位开关管是否损坏；
(1)电磁阀断路故障诊断方法：当电磁阀发生断路故障时，电磁阀驱动电流上升缓慢，或始终为零。通过试验确定断路保护时间(Topen)，在驱动电路电磁阀支路开关打开后，电流开始上升，如果在Topen延时之后驱动电流仍未达到参考值，则认为出现断路故障，电磁阀喷射驱动控制单元1 会迅速停止喷射驱动，并向发动机控制单元3发出断路故障指示。
(2)电磁阀短路故障诊断方法：电磁阀发生短路故障时，电感线圈的感抗变小，驱动电流上升的速度很快，在很短时间内就会上升到几十安培。短路保护的时间(Tshort)需要通过实验验证设定，一般为几十到一百微秒不等，在驱动电路打开电磁阀支路开关后，电流开始上升，如果在Tshort 之前驱动电流就达到了参考值，则认为出现短路故障，电磁阀喷射驱动控制单元1会迅速停止喷射驱动，并向发动机控制单元3发出短路故障指示。
(3)驱动电路对电源短路诊断方法：在喷射开始之前，要首先检查各电磁阀喷射驱动电路2的开关管是否完好，电磁阀喷射驱动控制单元1通过判断反馈信号14来判定。正常情况下，此信号在喷射未开始前与地相连，一旦有开关管损坏，此信号与电源相通，输出为反向电平。如果在喷射未开始前检测到反馈信号14电平不正常，则认为出现高位MOS管损坏故障，电磁阀喷射驱动控制单元1会迅速停止喷射驱动，并向发动机控制单元3发出开关管损坏故障指示。
(4)驱动电路对地短路诊断方法：此项在不喷射时进行，检测开始仅接通低压MOS管，检测驱动电流反馈的变化。此时如果电路正常(对地没有短路)，则电路中没有电流，电流检测反馈信号不会发生变化。到检测结束，关闭低压MOS管；如果电路中有短路，则电流检测信号会变化，电磁阀喷射驱动控制单元1检测到电流信号后，关闭低压MOS管，同时发送对地短路故障信号给发动机控制单元3，直到检测结束。
如图4,5所示，本发明具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动电路将驱动过程分为8个阶段，以电磁阀1的驱动为例，各阶段控制步骤如下，以下步骤包括了驱动，升压和故障诊断的实现方法说明：
(1)T1阶段，接收到发动机控制单元3发送的喷射脉宽信号和选缸信号后，喷射驱动开始；首先判断高位检测调理电路5的反馈信号14是否正常，如果电路无故障，此信号接地，如果高位电路发生短路，则此信号反向。如果此时检测到驱动电路对电源短路故障则停止喷射，并反馈故障信号到发动机控制单元3。
上述第一阶段T1，完成驱动电路对电源短路诊断后，开始喷射驱动。喷射开始后，首先高位MOS管Q1与低位MOS管Q3导通，电流通过高压电容E1、高位MOS管Q1、采样电阻R1、电磁阀1、低位MOS管Q3组成的回路。此时电磁阀1上的电流上升，利用电磁阀本身的电感特性储能。当电流上升到开启电流设定值时进入T2阶段。
同时在T1阶段进行电磁阀断路故障和短路故障诊断，如图5所示，高位MOS管Q1与低位MOS管Q3导通后，开始记录电流上升时间T。如果在短路保护时间Tshort之前驱动电流就达到了开启电流设定值IH，则认为出现电磁阀短路故障，停止喷射，并反馈故障信号到发动机控制单元3。或者如果在断路保护时间Topen之后驱动电流仍未达到开启电流设定值IH，则认为出现电磁阀断路故障，停止喷射，并反馈故障信号到发动机控制单元3。
(2)T2阶段，电流上升到开启电流设定值后，此电流值由驱动电流信号采样电路6的开启电流IH反馈信号15决定；关断高位MOS管Q1与低位MOS管Q3。此时电流通过二极管D3、采样电阻R1、电磁阀1、续流二极管D4、高压电容E1组成的回路，回收高压电容E1的能量，电流开始下降，高压电容E1的电压上升。当电流降幅达到驱动电流信号采样电路6中的开启电流的回差范围外后，导通高位MOS管Q2与低位MOS管Q3，电流通过VL 电源、高位MOS管Q2、采样电阻R1、电磁阀1、低位MOS管Q3组成的回路，电磁阀1上的电流上升。电流上升到开启电流设定值后再次关断高位MOS管 Q2与低位MOS管Q3，电流通过二极管D3、采样电阻R1、电磁阀1、续流二极管D4、高压电容E1组成的回路再次为高压电容E1充电。如此反复，达到升压的目的。
(3)T3阶段，当电磁阀的完全开启后，关断高位MOS管Q2与低位MOS 管Q3，电流下降，电流通过二极管D3、采样电阻R1、电磁阀1、续流二极管D4、高压电容E1组成的回路为高压电容E1的充电。当电流降幅达到驱动电流信号采样电路6中的维持电流IL的回差范围外后，进入T4阶段。T3 阶段，高压电压上升较大。
(4)T4阶段，当电流降幅达到驱动电流信号采样电路6中的维持电流 IL的回差范围外后，导通高位MOS管Q2与低位MOS管Q3，电流通过VL电源、Q2、采样电阻R1、电磁阀1、Q3组成的回路，电磁阀1上的电流上升。电流上升到维持电流设定值IL后再次关断高位MOS管Q2与低位MOS管Q3。电流通过二极管D3、采样电阻R1、电磁阀1、续流二极管D4、高压电容E1 组成的回路再次为高压电容E1的充电。如此反复。
(5)T5阶段，当喷射脉宽结束后，关断高位MOS管Q2与低位MOS管 Q3，电流下降，电流通过二极管D3、采样电阻R1、电磁阀1、续流二极管 D4、高压电容E1组成的回路为高压电容E1的充电。电流降到0后喷射结束。
上述T2,T3,T4阶段，在高压电容E1电容上的电压达到升压设定值后(此电压是否达到由高压信号采样电路4的反馈信号决定)，驱动电路可以随时停止升压，方法为将关断高位MOS管Q2与低位MOS管Q3，改为仅关断高位 MOS管Q2，电流通过二极管D3、采样电阻R1、电磁阀1、低位MOS管Q3组成的回路放电，此时不再对高压电容E1充电。可防止过度升压对电路造成损坏。驱动电流和升压示意图如图3,4所示。
(6)T6阶段，如图4所示。如果喷射期间无法使高压电容E1的电压达到设定电压值，在喷射间隙仍可以继续升压。由于电磁阀电流仅在达到开启电流并保持一段时间后才可以开启，因此在喷射间隙仍可以控制MOS管使电磁阀支路电流保持在维持电流以下，方法为导通高位MOS管Q2和所有低位 MOS管Q3,Q4和Q5，电流通过VL电源、高位MOS管Q2、采样电阻R1、电磁阀1、低位MOS管Q3，电磁阀2、低位MOS管Q4，电磁阀3、低位MOS管Q5 组成的回路，各支路电磁阀上的电流上升。在电流达到驱动电流信号采样电路6中的维持电流IL的反馈信号后，关闭全部高位和低位MOS管。此时支路电磁阀为并联关系，各支路电流为维持电流IL的1/3。不会使电磁阀动作，但可完成升压功能。
(7)T7阶段，当电流降幅达到驱动电流信号采样电路6中的维持电流 IL的回差范围外后，导通高位MOS管Q2和所有低位MOS管Q3,Q4和Q5，电流通过VL电源、Q2、采样电阻R1、电磁阀1、低位MOS管Q3，电磁阀2、低位MOS管Q4，电磁阀3、低位MOS管Q5组成的回路，各支路电磁阀上的电流上升。电流上升到维持电流设定值IL后再次关断全部高位和低位MOS 管。电流通过二极管D3、采样电阻R1、电磁阀1、续流二极管D4、电磁阀2、续流二极管D5，电磁阀3、续流二极管D6，高压电容E1组成的回路再次为高压电容E1的充电。如此反复继续升压。
(8)T8阶段，在E1电容上的电压达到升压设定值后(此电压是否达到由高压信号采样电路4的反馈信号决定)，驱动电路停止升压，方法为将关断所有高位和低位MOS管。防止过度升压对电路造成损坏。
(9)不喷射时单独进行驱动电路对地短路诊断：发动机控制单元3发出检测信号，检测信号仅包含喷射脉宽信号，没有选缸信号。电磁阀喷射驱动控制单元1通过判断脉宽控制信号上升沿时刻，选缸信号的有无来区分此时为测试或正常喷射。检测开始仅接通低压高位MOS管Q2，检测电流反馈的变化。此时如果电路正常(对地没有短路)，则电路中没有电流，电流检测反馈信号不会发生变化。到检测结束，关断压高位MOS管Q2；如果电路中有短路，则电流检测信号会变化，电磁阀喷射驱动控制单元1检测到电流信号后，关闭低压上位开关，同时发送对地短路故障信号给发动机控制单元3，直到检测结束。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动方法，包括如下内容：
利用电磁阀本身的电感特性，使用电磁阀作为功率电感，为高压电容充电，通过控制开关管的通断驱动电磁阀工作，并在此期间完成升压功能；
如果在喷射期间未使高压电容的电压达到设定值，则在两次喷射间隙，可继续升压，直到电压达到设定值为止；对高压电容电压进行检测，如果电压达到设定值，则停止升压，仅进行正常驱动；
根据电磁阀电流上升速度来判断电磁阀断路故障和电磁阀短路故障。
2.一种具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动电路，其特征在于包括发动机控制单元(3)，电磁阀喷射驱动控制单元(1)、电磁阀喷射驱动电路(2)、高压信号采样电路(4)、高位检测调理电路(5)和驱动电流信号采样电路(6)，
所述发动机控制单元(3)对电磁阀喷射驱动控制单元(1)发出电磁阀喷射参数信号(21)，接收电磁阀喷射驱动控制单元(1)返回的故障诊断信号(20)；
所述电磁阀喷射驱动电路(3)为直接驱动电磁阀的高低位MOS管驱动电路结构，响应电磁阀喷射驱动控制单元(1)的命令，并为其提供反馈信号使其完成闭环控制；
所述电磁阀喷射驱动控制单元(1)是一个可编程逻辑器件，用来驱动电磁阀喷射的逻辑单元，通过控制电磁阀喷射驱动电路(2)开关MOS管的通断驱动电磁阀工作，并在此期间完成升压功能和故障诊断功能；
所述高压信号采样电路(4)采集电磁阀喷射驱动电路(3)的高压信号，处理后形成电压反馈信号(11)输入到电磁阀喷射驱动控制单元(1)；
所述高位检测调理电路(5)输出电磁阀喷射驱动电路(2)对电源短路的检测信号，处理后形成反馈信号(14)输入到电磁阀喷射驱动控制单元(1)；
所述高位检测调理电路(5)为一个施密特触发器，输入信号进入施密特触发器输入端，施密特触发器输入端同时与一个对地的下拉电阻连接；施密特触发器的输出端输出反馈信号(14)；
所述驱动电流信号采样电路(6)采集电磁阀喷射驱动电路(2)中电磁阀电流信号，处理后形成开启电流IH反馈信号(15)和维持电流IL反馈信号(16)输入到电磁阀喷射驱动控制单元(1)。
3.根据权利要求2所述的具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动电路，其特征在于：所述电磁阀喷射驱动电路(2)包括两个高位MOS管和至少一个低位MOS管，低位MOS管的个数与待驱动的电磁阀的个数是相同的；所述高位MOS管Q1的源极同时与高压信号采样电路(4)、高压VH、高压电容E1的正极、隔离二极管D1的负极相连；高位MOS管Q2的源极与低压VL、隔离二极管D1的正极相连，所述高位MOS管Q1和高位MOS管Q2的栅极均接收来自电磁阀喷射驱动控制单元(4)的控制信号，高压电容E1的负极接地；高位MOS管Q1的漏极通过二极管D2接高位MOS管Q2的漏极，二极管D2的负极还通过二极管D3接地；
所述高位MOS管Q1的漏极接高位检测调理电路(5)和驱动电流信号采样电路(6)；所述高位MOS管Q1的漏极通过采样电阻R1连接一个或多个电磁阀，每个所述电磁阀的另一端连接一个低位MOS管的源极，同时通过一个续流二极管连接高压电容E1的正极，所有低位MOS管的漏极相连并接地；所有低位MOS管的栅极均接收来自电磁阀喷射驱动控制单元(4)的控制信号。
4.根据权利要求2所述的具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动电路，其特征在于：所述电磁阀喷射驱动控制单元(1)可在单片机芯片，数字信号处理芯片或可编程逻辑芯片上实现。
5.根据权利要求3所述的具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动电路的升压方法，包括如下步骤:
(1)接收到发动机控制单元(3)的喷射脉宽信号，喷射开始，首先发送开关驱动信号使高位MOS管Q1与所有低位MOS管导通；
(2)电流上升到开启电流设定值IH后，驱动电流信号采样电路(6)输出的开启电流IH反馈信号(15)电平跳变，此时发送开关驱动信号使关断高位MOS管Q1与所有低位MOS管；
(3)当电流降幅达到开启电流IH的回差范围外后，发送开关驱动信号导通高位MOS管Q2与所有低位MOS管，电磁阀上的电流再次上升；电流上升到开启电流设定值IH后关断高位MOS管Q2与所有低位MOS管；如此反复，达到升压的目的；
(4)在高压电容E1电容上的电压达到升压设定值后，驱动电路停止升压，方法为将步骤(3)中关断高位MOS管Q2与所有低位MOS管，改为仅关断高位MOS管Q2；
(5)如果喷射期间无法使高压电容E1的电压达到设定电压值，在喷射间隙控制电磁阀电流仅保持在维持电流IL以下，重复步骤(3)，继续进行升压；在高压电容E1电容上的电压达到升压设定值后，关闭全部高位和低位MOS管。
6.根据权利要求3所述的具有升压和故障诊断功能的高速电磁阀驱动电路的故障诊断方法，包括如下内容:
(1)电磁阀断路故障诊断：通过试验设定断路保护时间Topen，在电磁阀喷射驱动电路(2)的电磁阀支路开关打开后，若电流开始上升的时间大于设定的断路保护时间Topen，则电磁阀喷射驱动控制单元(1)会迅速停止喷射驱动，并向发动机控制单元(3)发出断路故障指示；
(2)电磁阀短路故障诊断：通过实验验证设定短路保护的时间Tshort，在电磁阀喷射驱动电路(2)打开电磁阀支路开关后，若电流开始上升时间小于设定的短路保护时间Tshort，则电磁阀喷射驱动控制单元(1)迅速停止喷射驱动，并向发动机控制单元(3)发出短路故障指示；
(3)驱动电路对电源短路诊断：在喷射开始之前，通过判断高位检测调理电路(5)的反馈信号(14)，若反馈信号(14)反向则电磁阀喷射驱动控制单元(1)迅速停止喷射驱动，并向发动机控制单元(3)发出开关管损坏故障指示；
(4)驱动电路对地短路诊断：此项在不喷射时进行，检测开始仅接通高位MOS管Q2，检测驱动电流信号采样电路(6)电流反馈的变化，若到检测结束电流反馈无变化，关闭低压MOS管；若有变化，电磁阀喷射驱动控制单元(1)关闭低压MOS管，同时发送对地短路故障信号给发动机控制单元(3)。
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