CN108506107B - 喷油控制系统及喷油控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种喷油控制系统及喷油控制方法。包括：电源，该电源提供电压；喷油执行模块，该喷油执行模块执行喷油动作，且具备继电器；采样监控模块，该采样监控模块基于所述喷油执行模块的所述继电器的输出回路的电流值及规定阈值，来判断所述继电器的输出回路的电流值是否异常；以及喷油控制装置，该喷油控制装置对由所述电源提供的电压进行调整，并基于所述采样监控模块的监控结果来控制所述喷油执行模块中的所述继电器导通与关断。能够防止因静电电压或瞬间关断电压对ECU内的器件、芯片等造成损坏而导致整个ECU报废。

Description

喷油控制系统及喷油控制方法

技术领域

本发明涉及一种喷油控制系统及喷油控制方法，能够保护ECU内的器件、芯片不受损坏，从而防止因器件、芯片的损坏而造成整个ECU报废的情况。

背景技术

专利文献1中公开了一种喷油器驱动电路，如图5所示，CYD_IJ是CPU提供的初始喷油信号，经过CPLD处理后产生BOOST_IJ(高压喷油脉冲)和POW_IJ(正常喷油脉冲)信号，用来控制FET管V1、V2，该FET管V1、V2分别用来输出高、低电压以驱动喷油嘴的喷油。

现有技术

专利文献1：CN103899427A

发明内容

发明所要解决的技术问题

如图5所示，专利文献1中公开了一种现有的喷油嘴驱动回路，该喷油嘴驱动回路中，由于ECU外部静电会产生高电压，或者喷油嘴内电感线圈关断瞬间所产生的大电流被瞬间释放时也会形成高电压，如图6所示，该高电压瞬间会高达约1.2KV，该情况下，出现喷油嘴驱动芯片烧损的情况，从而报废了整个ECU，造成很大损失和麻烦。

此外，高压喷油时使用两个FET管(图中的V1及V2)分别控制高低电压以驱动喷油嘴喷油，而FET关断瞬间也会造成大电压或者大的静电电压产生烧损FET或内部芯片，造成ECU报废。

用于解决技术问题的技术方案

本发明鉴于上述问题而得以完成，其目的在于，提供一种喷油控制系统，该喷油控制系统包括：电源，该电源提供电压；喷油执行模块，该喷油执行模块执行喷油动作，且具备开关元件；采样监控模块，该采样监控模块基于所述喷油执行模块的所述开关元件的输出端的电流值及规定阈值，来判断所述开关元件的输出端的电流值是否异常；以及喷油控制装置，该喷油控制装置对由所述电源提供的电压进行调整，将调整后的电压提供至所述喷油执行模块，并基于所述采样监控模块的监控结果来控制所述喷油执行模块中的所述开关元件导通与关断。

本发明的目的还在于，提供一种喷油控制方法，包括如下步骤：由电源提供电压的步骤；由喷油执行模块执行喷油动作的步骤，所述喷油执行模块具备开关元件；由采样监控模块基于所述喷油执行模块的所述开关元件的输出端的电流值及规定阈值，来判断所述开关元件的输出端的电流值是否异常的步骤；以及由喷油控制装置对由所述电源提供的电压进行调整，并基于所述采样监控模块的监控结果来控制所述喷油执行模块中的所述开关元件导通与关断的步骤。

发明效果

本发明的喷油控制系统及喷油控制方法能够防止因静电电压或瞬间关断电压对ECU内的器件、芯片等造成损坏而导致整个ECU报废。即使有未知极大电压进入也不会对ECU造成损坏，只需通过更换外部的继电器这一简单的操作即可再次实现喷油功能。

并且，本发明的喷油控制系统还提供了一种新的电压选通回路，解决了上述现有选通回路中的如下技术问题、即：在FET关断瞬间大电流烧损FET，有外部静电或者有大电压流过时，烧损FET，从而造成整个ECU报废。

附图说明

图1是表示具备本发明喷油控制装置1的喷油控制系统S的结构图。

图2是表示具备本发明喷油控制装置1的喷油控制系统S中的模块关系的图。

图3是表示选通电路6中的电路结构的图。

图4是表示本发明的喷油控制系统S的喷油控制步骤的流程图。

图5是表示现有例的喷油嘴驱动回路的电路结构的图。

图6是示出现有例的喷油嘴驱动回路中出现的瞬间高电压的曲线图。

具体实施方式

图1是表示具备发明喷油控制装置1的喷油控制系统S的结构图。该喷油控制系统S包括：喷油控制装置1、采样监控模块4、喷油执行模块5及车辆蓄电池8。

图2是表示具备本发明的喷油控制装置1的喷油控制系统S中的模块之间的关系的图，以用于说明各模块间的运行关系。如该图2所示，喷油控制装置1包括电压处理模块2、信号控制模块3。喷油控制装置1从车辆电源8获得电源，对来自车辆电源8的电压VB进行调整。其中，该车辆电源8例如为车辆的蓄电池等。并且，喷油控制装置1基于来自采样监控模块4的监控结果来对喷油执行模块5进行控制。

以下分别对喷油控制装置1中的电压处理模块2及信号控制模块3的结构进行说明。

电压处理模块2由电压选通回路6及降压回路7构成。以下对电压选通回路6的结构进行详细说明。

图3是表示电压选通电路6的电路结构的图。如图3所示，该电压选通回路6包括：电感器L1、场效应管T1、T2、二极管D4、电容器C1、放大器U1、电阻R2以及稳压管D5。

电压选通电路6中，电感器L1的一端与来自车辆蓄电池8的低压VB相连，另一端与场效应管T1的漏极及二极管D4的正极相连。二极管D4的负极、电容器C1的一端以及场效应管T2的漏极一并与该电压选通回路的输出端Vout相连接。电容器C1的另一端接地。场效应管T1的栅极、场效应管T2的栅极以及放大器U1的输出端被连接至信号控制模块3中的喷油驱动芯片11。放大器U1的正相输入端与反相输入端之间连接有电阻R2。电阻R2的一端与场效应管T1的源极相连，另一端接地。场效应管T2的源极与稳压管D5的负极相连。稳压管D5的正极接地。

关于降压回路7，其输入与电压选通电路6及喷油驱动芯片11相连，基于喷油驱动芯片11的控制信号(即信号6)将从电压选通电路6得到的输入电压降压成Vcc5并进行输出。此处，降压回路7的输入电压来自电压选通电路6，但该降压回路7的输入电压也可以是例如车辆电源8等其他电压源。

如图1所示，信号控制模块3包括：MPU10、喷油驱动芯片11、晶体管J1～J3以及电阻R3。

信号控制模块3中，MPU10的输入与采样监控模块4的输出相连，MPU10的一个输出与晶体管J3的基极相连，另一个输出与喷油驱动芯片11的输入相连。喷油驱动芯片11的四个输出分别连接至电压选通回路6、降压回路7以及晶体管J1的基极。晶体管J1的集电极接地，其发射极与晶体管J2的集电极相连。晶体管J2的基极与晶体管J3的发射极相连，其发射极连接至喷油执行模块5。晶体管J3的集电极接地，其发射极与晶体管J2的基极相连之外，还与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端连接至电压处理模块2。

采样监控模块4中具备放大器U2及电阻R1。放大器U2的正相输入端与反相输入端与电阻R1的两端相连。电阻R1的一端与喷油执行模块5中的继电器S1的一端相连，其另一端接地。放大器U2的输出与信号控制模块3中的MPU10的输入相连。以下实施方式中使用继电器S1，但并不限定于此，也可以使用其他具有开关功能的开关元件，例如断路器、空气开关等。

喷油执行模块5中具备二极管D2、D3、稳压管D6、继电器S1以及喷油嘴INJ。稳压管D6的负极与二极管D3的正极相连，其正极接地。二极管D3的正负极两端与继电器S1的输入回路相连。继电器S1输出回路的一端与采样监控模块4中的电阻R1的一端相连，继电器S1输出回路的另一端与喷油嘴INJ的一端相连。喷油嘴INJ的另一端经由二极管D1与电压选通回路6的输出相连，并且其两端并联连接有二极管D2。

以上对喷油控制装置1以及具备该喷油控制装置1的喷油控制系统S的其他模块的结构进行了说明。下面，对本发明所涉及的喷油控制装置1的优选实施方式，使用附图进行说明，但各图中对于相同、或相当的部分，附加相同标号进行说明。

实施方式1

本发明所涉及的喷油控制装置1利用电压处理模块2对由车辆电源8提供的电压进行调整，并基于采样监控模块4的监控结果来控制喷油执行模块5中的继电器S1的通断。

具体而言，如图1及图4所示，车辆上电(步骤1)时，MPU10判断车辆是否需要运转，是否需要进行喷油(步骤2)，若无需喷油(步骤2：否)则直接喷油结束(步骤10)。当车辆需要运转并喷油时(步骤2：是)，MPU10对喷油驱动芯片11输出信号4，以使得喷油驱动芯片11输出高电压的信号1，同时控制信号2保持低电压(步骤3)，信号3保持高电压，同时信号5对电压选通回路6输入低电平，使得该电压选通回路6先输出喷油高压(VH)，然后，信号5对电压选通回路6输入高电平，使得该电压选通回路6再产生喷油低压(即VB1＝VB)，供给喷油嘴，信号6使降压回路7得到5V输出电压，使J2管导通，信号1输出高电压使J1管导通，继电器S1带电工作，吸合开关，喷油嘴INJ导通后工作(步骤4)。

喷油时，对外部是否有大电压或者静电进行检测(步骤5)，具体而言，由采样监控模块4对流过与继电器S1输出回路相连的电阻R1的电流是否产生异常进行检测。在其电流超过预先设定的阈值的情况下，判断为异常(步骤5：是)，反之则未产生异常(步骤5：否)，继续正常喷油(步骤6)，直至喷油结束(步骤10)。

在判断为电阻R1的电流异常(步骤5：是)的情况下，MPU10控制信号2为高电压，此时晶体管J3导通、晶体管J2断开，使得继电器S1的输入回路的线圈无电流，其输出回路的开关断开，由此，防止了喷油回路外部大电流或大电压烧损芯片，并且在有大电流出现的情况下，由二极管D2疏导大电流。另外，即使有未知极大电压进入该喷油控制装置1，也只是烧损继电器S1，而该继电器S1不与喷油控制装置1形成在同一基板上，喷油控制装置1形成在ECU而继电器S1形成于ECU外部的基板，因此不会对ECU造成损坏，此时可以通过更换外部继电器S1这一简单的操作即可再次实现喷油功能。

实施方式2

本发明的喷油控制装置1还提供了一种电压选通回路6。上述已对该电压选通回路6的结构进行了说明，接下来，对电压选通回路6的工作模式进行说明。

最佳的喷油状态需要先产生高压VH打开喷油嘴阀，当喷油嘴阀打开后再通过低压VB保持喷油嘴喷油。如图3所示，电压选通回路6使用电感器L1、场效应管T1、T2、二极管D4、电容器C1、放大器U1、电阻R2以及稳压管D5(例如为18V的稳压管)以及信号控制模块3中的喷油驱动芯片11结合信号5、信号7来构成可切换输出低压VB1与高压VH的电路。

首先，在要进行喷油的初始时，对场效应管T1的栅极输入PWM波的信号7，以将电压选通回路6的输出端Vout的输出从低压VB1(VB1＝VB)升高至高压VH，同时信号5对场效应管T2的栅极输入低电平，使得场效应管T2未导通，此时输出端Vout的输出为高压VH。

另一方面，当对场效应管T1输入PWM波的信号7，同时信号5对场效应管T2的栅极输入高电平时，则场效应管T2导通，稳压管D5(18V)启动，使得输出端Vout的输出变成VB1，也即低压VB的电压。由此，实现了先输出高压VH打开喷油嘴阀，再输出低压VB来保持喷油嘴喷油。

与现有的电压选通回路相比，现有的选通回路中，通过两个FET来分别控制VH和VB，当喷油嘴关断瞬间，由于电流不能突变，可能会造成FET烧损，另外，在有外部静电或者有大电压流过时，也可能会损坏造成FET烧损，使得整个ECU报废。由于本发明中的该电压选通回路6不采用两个FET来分别控制VH和VB的方法，并通过上述新的选通回路结构，并利用稳压管D5和该电压选通回路6输出端外部的二极管D1同时起到保护作用，从而能够消除现有的选通回路中的上述问题、即：在FET关断瞬间大电流烧损FET，有外部静电或者有大电压流过时，烧损FET，从而整个ECU报废。

上述本发明中信号的低、高电平仅为示例，并不用作限于本发明，在使用等同或类似的其他器件或结构时，电平的高低可能发生变化。

此外，本发明在其发明范围内，能够自由组合各实施方式，或者将各实施方式的任意构成要素进行变形，或者也可以在各实施方式中省略任意的构成要素。

工业上的应用

本发明的喷油控制装置可适用于各种车辆中的喷油控制系统及喷油控制方法。

标号说明

S：喷油控制系统

L1：电感器

T1、T2：场效应管

J1～J3：晶体管

R1～R3：电阻

D1～D4：二极管

D5、D6：稳压管

C1：电容器

U1、U2：放大器

1：喷油控制装置

2：电压处理模块

3：信号控制模块

4：采样监控模块

5：喷油执行模块

6：电压选通回路

7：降压回路

8：车辆蓄电池

11：喷油驱动芯片

INJ：喷油嘴

S1：继电器

Claims (8)

1.一种喷油控制系统，其特征在于，包括：

电源，该电源提供电压；

喷油执行模块，该喷油执行模块执行喷油动作，且具备开关元件；

采样监控模块，该采样监控模块基于所述喷油执行模块的所述开关元件的输出端的电流值及规定阈值，来判断所述开关元件的输出端的电流值是否异常；以及

喷油控制装置，该喷油控制装置对由所述电源提供的电压进行调整，将调整后的电压提供至所述喷油执行模块，并基于所述采样监控模块的监控结果来控制所述喷油执行模块中的所述开关元件导通与关断，

所述开关元件与所述喷油控制装置形成于不同的基板。

2.如权利要求1所述的喷油控制系统，其特征在于，

在所述开关元件的输出端的电流值在规定阈值以上的情况下，所述采样监控模块判断为所述开关元件的输出端的电流值异常，所述喷油控制装置使所述开关元件关断。

3.如权利要求1或2所述的喷油控制系统，其特征在于，

所述喷油控制装置具备电压选通回路，该电压选通回路包括第一场效应管、第二场效应管及稳压管，

所述第二场效应管的漏极连接至所述电压选通回路的输出端，所述第二场效应管的源极与所述稳压管的负极相连，

初始时，对所述第一场效应管的栅极输入第一控制信号，并对第二场效应管的栅极输入第二控制信号，使得所述第二场效应管截止，从而所述电压选通回路输出第一电平，

在所述电压选通回路输出第一电平的情况下，对所述第一场效应管的栅极输入第一控制信号，并对所述第二场效应管的栅极输入与第二控制信号相反电平的第三控制信号时，所述第二场效应管导通，所述稳压管启动，使得所述电压选通回路输出比所述第一电平要低的第二电平。

4.如权利要求1或2所述的喷油控制系统，其特征在于，

所述开关元件是继电器。

5.一种喷油控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

由电源提供电压的步骤；

由喷油执行模块执行喷油动作的步骤，所述喷油执行模块具备开关元件；

由采样监控模块基于所述喷油执行模块的所述开关元件的输出端的电流值及规定阈值，来判断所述开关元件的输出端的电流值是否异常的步骤；以及

由喷油控制装置对由所述电源提供的电压进行调整，并基于所述采样监控模块的监控结果来控制所述喷油执行模块中的所述开关元件导通与关断的步骤，

其中，所述开关元件与所述喷油控制装置形成于不同的基板。

6.如权利要求5所述的喷油控制方法，其特征在于，

在所述开关元件的输出端的电流值在规定阈值以上的情况下，所述采样监控模块判断为所述开关元件的输出端的电流值异常，所述喷油控制装置使所述开关元件关断。

7.如权利要求5或6所述的喷油控制方法，其特征在于，

所述喷油控制装置具备电压选通回路，该电压选通回路包括第一场效应管、第二场效应管及稳压管，

所述第二场效应管的漏极连接至所述电压选通回路的输出端，所述第二场效应管的源极与所述稳压管的负极相连，

初始时，对所述第一场效应管的栅极输入第一控制信号，并对第二场效应管的栅极输入第二控制信号，使得所述第二场效应管截止，从而所述电压选通回路输出第一电平，

在所述电压选通回路输出第一电平的情况下，对所述第一场效应管的栅极输入第一控制信号，并对所述第二场效应管的栅极输入与第二控制信号相反电平的第三控制信号时，所述第二场效应管导通，所述稳压管启动，使得所述电压选通回路输出比所述第一电平要低的第二电平。

8.如权利要求5或6所述的喷油控制方法，其特征在于，

所述开关元件是继电器。

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