CN109281758B - 柴油机进气加温装置替代火焰传感器的点火判断系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种柴油机进气加温装置替代火焰传感器的点火判断系统，包括微控制器和24V电源，所述微控制器的PWM输出端口经功率驱动电路连接至电热塞，所述功率驱动电路将所述微控制器输出的PWM控制信号转换为施加到所述电热塞的PWM功率信号，所述24V电源经采样电阻连接至所述功率驱动电路，所述24V电源经所述电压采样电路连接至所述控制器的A/D通道2输入端口，所述微控制器的A/D通道1输入端口连接至所述电流采样电路，所述电流采样电路的输入端口与所述采样电阻并联。本发明所述的柴油机进气加温装置替代火焰传感器的点火判断系统，通过微控制器采用软硬件结合的方法，代替火焰传感器判断柴油机的点火状态，智能化程度高，成本低。

Description

柴油机进气加温装置替代火焰传感器的点火判断系统
技术领域
本发明属于车用柴油机进气系统控制技术领域，尤其是涉及一种柴油机进气加温装置替代火焰传感器的点火判断系统。
背景技术
进气加温技术是改善车用柴油机低温情况启动的有效措施。传统柴油机进气加温装置的电气执行机构主要包含供油阀、风机、电热塞。进气加温装置电子控制系统往往对供油量、供风量、电热塞温度的合理控制，才能保证进气加温装置顺利点火，而判断点火是否成功的依据是对两个火焰温度传感器温度的采集。电热塞属于阻性发热元件，具有快速升温特性，6秒钟温度可达到850摄氏度以上。电热塞冷态温度很小，只有几个欧姆，随着温度的升高，电阻值迅速增加。基于这个原理，进气加温装置电子控制系统通过硬件对施加在电热塞的电压、电流进行采集，通过软件对电热塞的电阻进行计算，然后通过阻值的变化量来判断进气加温装置的着火情况。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种柴油机进气加温装置替代火焰传感器的点火判断系统，以实现不使用火焰温度传感器就能判断出柴油机进气加温装置的着火情况。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种柴油机进气加温装置替代火焰传感器的点火判断系统，包括微控制器、功率驱动电路、电流采样电路、电压采样电路、采样电阻、电热塞和24V电源，所述微控制器为自带A/D转换器的单片机，所述微控制器包括PWM输出端口、A/D通道1输入端口和A/D通道2输入端口，所述微控制器的PWM输出端口经所述功率驱动电路连接至所述电热塞，所述功率驱动电路将所述控制器输出的PWM控制信号转换为施加到所述电热塞的PWM功率信号，所述24V电源经所述采样电阻连接至所述功率驱动电路，所述24V电源经所述电压采样电路信号连接至所述微控制器的A/D通道2输入端口，所述微控制器的A/D通道1输入端口信号连接至所述电流采样电路，所述电流采样电路与所述采样电阻并联。
进一步的，所述微控制器是型号为STC系列的单片机。
进一步的，所述功率驱动电路包括高端驱动芯片U1、二极管D1、续流二极管D2和功率管Q1，所述高端驱动芯片U1的型号为IR2127，所述高端驱动芯片U1的引脚VCC连接至12V电源，所述引脚VCC经所述二极管D1连接至所述引脚VB，所述高端驱动芯片U1的引脚IN经电阻R1连接至所述微控制器的PWM输出端口，引脚HO经电阻R2连接至所述功率管Q1的栅极，所述功率管Q1的漏极经电阻R3连接至所述24V电源，源极连接至所述续流二极管D2的阴极，所述续流二极管D2的阴极分别连接至所述高端驱动芯片U1的引脚CS和引脚VS，所述续流二极管D2的阳极接地，所述续流二极管D2与所述电热塞并联。
进一步的，所述电流采样电路包括运算放大器U2和电容C1，所述运算放大器U2的型号为AD8205，所述运算放大器U2的引脚IN-连接至所述功率管Q1的漏极，所述引脚IN-和引脚IN+之间与所述电阻R3并联，引脚GND与引脚VREF2连接并接地，引脚OUT连接至电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端分别连接至所述微控制器的A/D通道1输入端口、经电阻R5接地，所述电阻R5与所述电容C1并联。
进一步的，所述电压采样电路包括电阻R6、电阻R7和电容C2,所述电阻R6的一端连接至所述24V电源，另一端分别连接至所述微控制器的A/D通道2输入端口、经所述电阻R7接地，所述电阻R7与所述电容C2并联。
进一步的，所述电阻R3为贴片式采样电阻。
相对于现有技术，本发明所述的柴油机进气加温装置替代火焰传感器的点火判断系统具有以下优势：
(1)本发明所述的柴油机进气加温装置替代火焰传感器的点火判断系统，通过微控制器采用软硬件结合的方法，代替火焰传感器判断柴油机的点火状态，智能化程度更好，准确性更强，大大增强了判断精度。
(2)本发明所述的柴油机进气加温装置替代火焰传感器的点火判断系统，每台柴油机减少火焰传感器、电缆及配套的电器元器件，大大降低了生产成本，减少了电缆数量，提高了工作效率，增加了系统的可靠性。
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为本发明实施例所述的各功能模块电路连接示意图；
图2为本发明实施例所述的电路原理图；
图3为本发明实施例所述的控制流程图。
附图标记说明：
1-微控制器；2-功率驱动电路；3-电流采样电路；4-电压采样电路；5-电热塞。
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。
柴油机进气加温装置替代火焰传感器的点火判断系统，如图1至图3所示，包括微控制器1、功率驱动电路2、电流采样电路3、电压采样电路4、电热塞5、采样电阻和24V电源，所述微控制器1为自带A/D转换器的单片机，所述微控制器1的PWM输出端口、A/D通道1输入端口和A/D通道2输入端口，所述微控制器1的PWM输出端口经所述功率驱动电路2连接至所述电热塞5，所述功率驱动电路2将所述微控制器1输出的PWM控制信号转换为施加到所述电热塞5的PWM功率信号，所述24V电源经所述采样电阻5连接至所述功率驱动电路2，所述24V电源经所述电压采样电路4信号连接至所述微控制器1的A/D通道2输入端口，所述微控制器1的A/D通道1输入端口信号连接至所述电流采样电路3，所述电流采样电路3与所述采样电阻并联，A/D通道1输入端口接收来自电流采样电路3输出的电压信号，A/D通道2输入端口接收来自电压采样4电路输出的电压信号。
所述微控制器1是型号为STC系列的单片机。
所述功率驱动电路2包括高端驱动芯片U1、二极管D1、续流二极管D2和功率管Q1，所述高端驱动芯片U1的型号为IR2127，所述高端驱动芯片U1的引脚VCC连接至12V电源，所述引脚VCC经所述二极管D1连接至所述引脚VB，所述高端驱动芯片U1的引脚IN经电阻R1连接至所述微控制器1的PWM输出端口，引脚HO经电阻R2连接至所述功率管Q1的栅极，所述功率管Q1的漏极经采样电阻R3连接至所述24V电源，源极连接至所述续流二极管D2的阴极，所述续流二极管D2的阴极分别连接至所述高端驱动芯片U1的引脚CS和引脚VS，所述续流二极管D2的阳极接地，所述续流二极管D2与所述电热塞5并联，所述功率驱动电路2将微控制器1输出的PWM控制信号通过高端驱动芯片U1、功率管Q1转换为PWM功率信号，PWM功率信号施加到电热塞5上。
所述电流采样电路3包括运算放大器U2和电容C1，所述运算放大器U2的型号为AD8205，所述运算放大器U2的引脚IN-连接至所述功率管Q1的漏极，所述引脚IN-和引脚IN+之间与所述采样电阻R3并联，引脚GND与引脚VREF2连接并接地，引脚OUT连接至电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端分别连接至所述微控制器1的A/D通道1输入端口、经电阻R5接地，所述电阻R5与所述电容C1并联，所述电流采样电路3通过取样电阻R3将流过功率管Q1、电热塞5的电流信号通过运算放大器U2转换为微控制器1的A/D转换器能够识别的电压信号。
所述电压采样电路4包括电阻R6、电阻R7和电容C2,所述电阻R6的一端连接至所述24V电源，另一端分别连接至所述微控制器1的A/D通道2输入端口、经所述电阻R7接地，所述电阻R7与所述电容C2并联，所述电压采样电路4将24V电源通过分压电阻R6转换为CPU电路A/D转换器能够识别的电压信号。
所述电阻R3为贴片式采样电阻，阻值低，精密度高。
柴油机进气加温装置替代火焰传感器的点火判断系统的判断过程为：
当微控制器1收到工作人员启动进气加温命令时，微控制器1通过PWM输出端口输出控制电热塞5加温的PWM控制信号，电热塞5加温40秒后，CPU电路输出控制风机、供油阀运转的PWM控制信号，风机、供油阀运转25秒后，微控制器1的A/D通道1、A/D通道2分别对电流采样电路3、电压采样电路4输出的信号进行模数转换，微控制器1内部设定的软件程序根据电流、电压值计算电热塞5的初始电阻，延时25秒后，CPU电路再次对电热塞5的电流、电压采样，并计算电热塞5的二次电阻，如果计算的电热塞5二次电阻大于初始电阻规定值时，就判断为进气加温装置点火成功，否则，点火失败，重新进入点火控制流程。
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.柴油机进气加温装置替代火焰传感器的点火判断系统，其特征在于：包括微控制器(1)、功率驱动电路(2)、电流采样电路(3)、电压采样电路(4)、电热塞(5)、采样电阻R3和24V电源，
所述微控制器(1)为自带A/D转换器的单片机，所述微控制器(1)包括PWM输出端口、A/D通道1输入端口和A/D通道2输入端口，所述微控制器(1)的PWM输出端口经所述功率驱动电路(2)连接至所述电热塞(5)，所述功率驱动电路(2)将所述微控制器(1)输出的PWM控制信号转换为施加到所述电热塞(5)的PWM功率信号，所述24V电源经所述采样电阻R3连接至所述功率驱动电路(2)，所述24V电源经所述电压采样电路(4)连接至所述微控制器(1)的A/D通道2输入端口，所述微控制器(1)的A/D通道1输入端口连接至所述电流采样电路(3)，所述电流采样电路(3)的输入端口与所述采样电阻R3并联。
2.根据权利要求1所述的柴油机进气加温装置替代火焰传感器的点火判断系统，其特征在于：所述微控制器(1)是型号为STC系列的单片机。
3.根据权利要求1所述的柴油机进气加温装置替代火焰传感器的点火判断系统，其特征在于：所述功率驱动电路(2)包括高端驱动芯片U1、二极管D1、续流二极管D2和功率管Q1，所述高端驱动芯片U1的型号为IR2127，所述高端驱动芯片U1的引脚VCC连接至12V电源，所述引脚VCC经所述二极管D1连接至引脚VB，所述高端驱动芯片U1的引脚IN经电阻R1连接至所述微控制器(1)的PWM输出端口，引脚HO经电阻R2连接至所述功率管Q1的栅极，所述功率管Q1的漏极经采样电阻R3连接至所述24V电源，源极连接至所述续流二极管D2的阴极，所述续流二极管D2的阴极分别连接至所述高端驱动芯片U1的引脚CS和引脚VS，所述续流二极管D2的阳极接地，所述续流二极管D2与所述电热塞(5)并联。
4.根据权利要求3所述的柴油机进气加温装置替代火焰传感器的点火判断系统，其特征在于：所述电流采样电路(3)包括运算放大器U2和电容C1，所述运算放大器U2的型号为AD8205，所述运算放大器U2的引脚IN-连接至所述功率管Q1的漏极，所述引脚IN-和引脚IN+之间与所述采样电阻R3并联，引脚GND与引脚VREF2连接并接地，引脚OUT连接至电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端分别连接至所述微控制器(1)的A/D通道1输入端口、经电阻R5接地，所述电阻R5与所述电容C1并联。
5.根据权利要求1所述的柴油机进气加温装置替代火焰传感器的点火判断系统，其特征在于：所述电压采样电路(4)包括电阻R6、电阻R7和电容C2,所述电阻R6的一端连接至所述24V电源，另一端分别连接至所述微控制器(1)的A/D通道2输入端口、经所述电阻R7接地，所述电阻R7与所述电容C2并联。
6.根据权利要求3所述的柴油机进气加温装置替代火焰传感器的点火判断系统，其特征在于：所述采样电阻R3为贴片式采样电阻。
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