CN111190404A - 一种控制系统、内驱点火系统及点火电路故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种控制系统、内驱点火系统及点火电路故障诊断方法，所述控制系统包括：微控制单元、预驱电路模块、驱动级开关、检测电阻以及故障诊断模块，所述故障诊断模块通过检测电阻两端的电压并比较所述电压和一开路阀值以及过流阀值的大小以分别输出开路比较电平信号和过流比较电平信号，所述微控制单元根据所述开路比较电平信号和根据所述过流比较电平信号以实现对点火电路的诊断和对所述驱动级开关的保护，也防止因为驱动级开关的损坏而导致整个控制系统报废。与现有技术相比，通过本发明的控制系统对点火电路进行诊断实际可操作性更强。

Description

一种控制系统、内驱点火系统及点火电路故障诊断方法

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种控制系统、内驱点火系统及点火电路故障诊断方法。

背景技术

现代汽车发动机点火系统通过电子控制器(ECU)采集安装在发动机和车辆上不同部位的传感器信号，根据发动机的运行工况，选择适合的点火能量在最佳的时刻进行发动机点火。点火工作原理为：通过ECU中的微控制单元(MCU)输出控制信号，开通驱动级开关，使得电池对点火线圈充电，充电完毕，关闭驱动级开关从而实现点火。点火方式包括两种：外驱点火和内驱点火，前者驱动级开关集成在点火线圈中，后者驱动级开关集成在ECU中。随着点火能量需求的不断提高，基于温度和能量分配的考虑，内驱点火方式的应用越来越广泛。

如图1所示，为当前常见的一内驱点火系统。在图1所示的内驱点火系统中，点火线圈13初级一端连接车辆电池12正极，另一端连接驱动级开关113，点火线圈13次级中的二极管将次级电流限定在一个方向上，点火线圈13次级输出端接火花塞14中心电极，火花塞14接地电极通过安装于发动机缸盖接地。ECU11点火驱动控制由MCU111、预驱电路模块112和驱动级开关113构成。ECU11根据发动机和车辆传感器信号获得发动机运转状态和控制状态的参数，MCU111基于这些参数计算并输出对应的点火信号，MCU111输出的高电平信号，经过预驱电路模块112，使得驱动级开关113开通。开通后，使得电池12对点火线圈13初级充电，能量储存在点火线圈13中，在恰当的时刻，MCU111输出低电平，关断驱动级开关113，点火线圈13初级立即关断，充电电流的突然关断在点火线圈13初级产生几百伏高压，通过磁耦合到次级产生几万伏高压，次级的几万伏高压击穿火花塞14气隙中的空气与燃油的混合气，形成放电通道，储存在点火线圈13的能量通过此放电通道持续放电，在火花塞14气隙处形成放电火花，点燃混合气，从而使空气与燃油的混合气燃烧，实现发动机的点火功能。内驱点火系统的另一种常见结构如图2所示，与图1类似，主要差别在于点火线圈13次级下端连接到电池12正极，通过电池连接到地，形成次级的放电回路。

随着众多的电子电器部件的应用，众多导线、电源线、特殊高压、地线和车身接地布置在车辆中，使得短路和开路成为常见故障。点火线圈的故障、导线故障或其他因素容易导致点火电路过流，当点火电路过流时可能会损坏内驱点火的驱动级开关而导致点火功能失效，从而导致整个ECU报废。相对于其它部件如点火线圈的损毁，内驱点火无诊断保护功能造成的损害更大，维修成本更高。因此有必要在点火控制过程中对点火电路进行诊断看是否存在过流故障以提前采取保护措施来保护驱动级开关。而现有点火系统大都不具备诊断和保护功能，既使现有的一些点火系统具备诊断功能，却因存在诊断电路复杂、诊断软件复杂、诊断依据设定困难等问题使其应用均受到了限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制系统、内驱点火系统及点火电路故障诊断方法，以解决现有内驱点火系统因故障诊断困难而使其应用均受到限制的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种控制系统，用于控制点火线圈充电，其特征在于，所述控制系统包括：依次相连形成一控制回路的微控制单元、预驱电路模块、驱动级开关、检测电阻以及故障诊断模块；

所述微控制单元用于向所述预驱电路模块发出点火充电信号以控制所述驱动级开关的开合使点火线圈充电从而产生充电电流；

所述检测电阻与所述点火线圈相连；

所述故障诊断模块获取表征所述点火线圈的充电电流的所述检测电阻两端的电压，并比较所述电压和一开路阀值的大小并根据比较结果输出开路比较电平信号给所述微控制单元，以及比较所述电压和一过流阀值的大小并根据比较结果输出过流比较电平信号给所述微控制单元；

所述微控制单元还用于根据所述开路比较电平信号诊断点火电路是否存在开路故障和根据所述过流比较电平信号诊断点火电路是否发生过流故障。

可选地，在所述的控制系统中，所述故障诊断模块包括运算放大模块、开路比较模块以及过流比较模块；所述运算放大模块获取表征所述点火线圈的充电电流的所述检测电阻两端的电压并对所述电压放大后发送给所述开路比较模块和所述过流比较模块；所述开路比较模块比较所述电压和所述开路阀值的大小并根据比较结果输出所述开路比较电平信号给所述微控制单元；所述过流比较模块比较所述电压和所述过流阀值的大小并根据比较结果输出所述过流比较电平信号给所述微控制单元。

可选地，在所述的控制系统中，所述开路比较模块包括第一比较器和第一电阻分压器，所述过流比较模块包括第二比较器和第二电阻分压器，所述第一电阻分压器用于设置所述开路阀值，所述第二电阻分压器用于设置所述过流阀值，所述第一比较器比较所述电压和所述开路阀值的大小以输出所述开路比较电平信号，所述第二比较器比较所述电压和所述过流阀值的大小以输出所述过流比较电平信号。

可选地，在所述的控制系统中，所述运算放大模块的数量为两个，所述第一比较器的一输入端与一所述运算放大模块输出端相连，所述第二比较器的一输入端与另一所述运算放大模块输出端相连；或者，所述运算放大模块的数量为一个，所述第一比较器的一输入端和所述第二比较器的一输入端均与所述运算放大模块的输出端相连。

可选地，在所述的控制系统中，所述开路比较电平信号包括第一开路比较电平信号和第二开路比较电平信号，当所述电压小于或等于所述开路阀值时，所述第一比较器输出第一开路比较电平信号，当所述电压大于所述开路阀值，所述第一比较器输出第二开路比较电平信号；所述过流比较电平信号包括第一过流比较电平信号和第二过流比较电平信号，当所述电压小于或等于所述过流阀值时，所述第二比较器输出第一过流比较电平信号，当所述电压大于所述过流阀值时，所述第二比较器输出第二电流比较电平信号。

可选地，在所述的控制系统中，所述微控制单元通过所述第一开路比较电平信号和所述第二开路比较电平信号来诊断点火电路是否发生开路故障；所述微控制单元通过所述第一过流比较电平信号和所述第二过流比较电平信号来诊断点火电路是否发生过流故障。

可选地，在所述的控制系统中，若所述第一比较器保持输出所述第一开路比较电平信号，则表明发生了开路故障；若所述第二比较器输出所述第一过流比较电平信号变为输出所述第二过流比较电平信号，则表明发生了过流故障。

可选地，在所述的控制系统中，所述开路阀值根据所述驱动级开关的特性参数以及最小点火充电电流来进行设定，所述过流阀值根据所述驱动级开关的特性参数来进行设定。

可选地，在所述的控制系统中，所述运算放大模块包括一差分运算放大器、两个串联电阻以及一反馈电阻；所述差分运算放大器的两输入端分别与一个所述串联电阻相连，通过各所述串联电阻连接所述检测电阻的两端；所述反馈电阻的两端分别与所述差分运算放大器的一输入端和输出端相连。

可选地，在所述的控制系统中，所述控制回路的个数为n个，n个所述控制回路包括n个所述驱动级开关，n个所述控制回路共用一所述微控制单元和一所述预驱电路模块，n为自然数，所述检测电阻和所述故障诊断模块的个数相等，一所述检测电阻和一所述故障诊断模块组成一诊断电路。

可选地，在所述的控制系统中，n大于或等于2，n个所述驱动级开关呈并联连接；

所述诊断电路个数为1，n个所述驱动级开关均与所述诊断电路相连，或，

所述诊断电路的个数为n，各所述驱动级开关和各所述诊断电路一一对应；或，

所述诊断电路的个数为m，m为大于或等于2且小于n的自然数，n个并联的所述驱动级开关分成m组，各分组中所述驱动级开关和各所述诊断电路一一对应。

可选地，在所述的控制系统中，同一分组中的各所述驱动级开关所连接的点火线圈在点火控制时序上互不相邻。

可选地，在所述的控制系统中，所述驱动级开关为功率晶体管、绝缘栅双极型晶体管或金属氧化物半导体场效应晶体管。

本发明还提供一种内驱点火系统，所述内驱点火系统包括点火电路和一如以上所述的控制系统；

所述点火电路包括：电池、点火线圈以及火花塞；

所述电池用于给所述点火线圈充电以击穿所述火花塞从而对发动机实现点火；

所述点火线圈以及所述火花塞的个数均与所述控制系统中的所述驱动级开关的个数相同，所述控制系统控制所述点火线圈的点火充电时间和充电电流以及诊断所述点火电路是否存在开路故障和是否发生过流故障。

可选地，在所述的内驱点火系统中，所述控制系统中的检测电阻与所述点火线圈初级直接相连或者所述控制系统中的检测电阻通过驱动级开关与所述点火线圈初级相连。

可选地，在所述的内驱点火系统中，所述点火线圈初级一端与所述控制系统中的检测电阻相连，所述点火线圈初级的另一端与所述控制系统中的驱动级开关相连，所述检测电阻与所述控制系统中的故障诊断模块的相连端还与所述电池相连。

本发明还提供一种具有如以上所述的控制系统的点火电路故障诊断方法，所述方法包括：

设置检测时间窗口并发出点火控制信号；

触发所述故障诊断模块；

在检测时间窗口内，对所述故障诊断模块发出的开路比较电平信号和过流比较电平信号进行诊断：若点火电路发生了开路故障，记录开路故障；若点火电路发生了过流故障，则立即关断点火控制信号，同时记录过流故障。

可选地，在所述的故障诊断方法中，所述检测时间窗口与点火充电时间保持一致。

在本发明提供的控制系统、内驱点火系统及点火电路故障诊断方法中，所述控制系统包括：微控制单元、预驱电路模块、驱动级开关、检测电阻以及故障诊断模块，所述故障诊断模块通过检测电阻两端的电压并比较所述电压和一开路阀值以及过流阀值的大小以分别输出开路比较电平信号和过流比较电平信号，所述微控制单元根据所述开路比较电平信号和根据所述过流比较电平信号以实现对点火电路的诊断和对所述驱动级开关的保护，也防止因为驱动级开关的损坏而导致整个控制系统报废。所述控制系统结构简单，所述微控制单元仅根据电平信号状态的变化即可对故障进行诊断，且所述过流阀值的设置依据所述驱动级开关，不受点火线圈应用条件的影响，因此与现有技术相比，通过本发明的控制系统对点火电路进行诊断实际可操作性更强。

附图说明

图1是现有的一种内驱点火系统的结构示意图；

图2是现有的另一种内驱点火系统的结构示意图；

图3是本发明实施例一的内驱点火系统的一结构示意图；

图4是本发明实施例一的内驱点火系统的另一结构示意图；

图5是本发明实施例一的内驱点火系统的另一结构示意图；

图6是本发明实施例的开路比较模块的结构示意图；

图7是本发明实施例的过流比较模块的结构示意图；

图8是本发明实施例的运算放大模块的结构示意图；

图9是发生开路故障时本发明实施例的比较器输出电平信号状态示意图；

图10是发生过流故障时本发明实施例的比较器输出电平信号状态示意图；

图11是无故障时本发明实施例的比较器输出电平信号状态示意图；

图12是通过本发明实施例的点火电路故障诊断方法的诊断流程图；

图13是本发明实施例二的内驱点火系统的结构示意图；

图14是本发明实施例三的内驱点火系统的结构示意图；

图15是本发明实施例四的内驱点火系统的结构示意图；

图16是本发明实施例五的内驱点火系统的结构示意图；

其中，背景技术中各附图标记说明如下：

11-电子控制器；12-电池；13-点火线圈；14-火花塞；111-微控制单元；

112-预驱电路模块；113-驱动级开关；

本发明实施例中各附图标记说明如下：

21-控制系统；22-电池；23-点火线圈；24-火花塞；211-微控制单元；212-预驱电路模块；213-驱动级开关；214-检测电阻；215-故障诊断模块；2151-运算放大模块；2152-开路比较模块；2153-过流比较模块；2152a-第一比较器；

2152b-第一电阻分压器；2153a-第二比较器；2153b-第二电阻分压器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的控制系统、内驱点火系统及点火电路故障诊断方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

需要强调的是，为了简单化处理，本发明实施例各图示中的点火线圈次级下端均采用图1中所示方式接地，而事实上，各实施例中所提出的控制系统、点火系统以及点火充电控制方法同样适用于图2所示点火线圈次级下端连接电池通过电池接地的情况。因此，不论点火线圈次级下端通过何种方式接地，均在本发明保护范围之内。

【实施例一】

请参考图3，本发明实施例提供一种控制系统21，用于控制点火线圈充电，所述控制系统21包括：依次相连形成一控制回路的微控制单元211、预驱电路模块212、驱动级开关213、检测电阻214以及故障诊断模块215。可选地，所述控制回路的个数为n个，n个所述控制回路包括n个所述驱动级开关213，n个所述控制回路共用一所述微控制单元211和一所述预驱电路模块212，n为自然数，例如n可为1、2、4、6或8等，本发明实施例针对n等于1的情况来进行阐述，所述检测电阻214和所述故障诊断模块215的个数相等且均为1，一所述检测电阻214和一所述故障诊断模块215组成一诊断电路。

所述微控制单元211用于向所述预驱电路模块212发出点火充电信号以控制所述驱动级开关213的开合使点火线圈充电从而产生充电电流。可选地，所述驱动级开关213为功率晶体管、绝缘栅功率晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)或金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor)。实际工程应用中，功率晶体管的使用效果最好，但出于成本控制以及使用效果的综合考虑，IGBT的应用更为广泛，因此本发明实施例以及其它各实施例中均以IGBT来做出图示。

所述检测电阻214与点火线圈初级相连。可选地，所述检测电阻214通过所述驱动级开关213与点火线圈次级相连或直接与点火线圈相连。

所述故障诊断模块215获取表征所述点火线圈的充电电流的所述检测电阻214两端的电压，并比较所述电压和一开路阀值的大小并根据比较结果输出开路比较电平信号给所述微控制单元211，以及比较所述电压和一过流阀值的大小并根据比较结果输出过流比较电平信号给所述微控制单元211。这里，所述开路阀值根据所述驱动级开关213的特性参数以及最小点火充电电流来进行设定，所述过流阀值根据所述驱动级开关213的特性参数来进行设定。

下面对所述故障诊断模块215具体的各功能模块进行详细阐述，请参考图4以及图5。所述故障诊断模块215包括运算放大模块2151、开路比较模块2152以及过流比较模块2153；所述运算放大模块2151获取表征所述点火线圈的充电电流的所述检测电阻214两端的电压并对所述电压放大后发送给所述开路比较模块2152和所述过流比较模块2153；所述开路比较模块2152比较所述电压和所述开路阀值的大小并根据比较结果输出所述开路比较电平信号给所述微控制单元211；所述过流比较模块2153比较所述电压和所述过流阀值的大小并根据比较结果输出所述过流比较电平信号给所述微控制单元211。

具体地，如图6所示，所述开路比较模块2152包括第一比较器2152a和第一电阻分压器2152b，如图7所示，所述过流比较模块2153包括第二比较器2153a和第二电阻分压器2153b，所述第一电阻分压器2152b用于设置所述开路阀值，所述第二电阻分压器2153b用于设置所述过流阀值，所述第一比较器2152a比较所述电压和所述开路阀值的大小以输出所述开路比较电平信号，所述第二比较器2153a比较所述电压和所述过流阀值的大小以输出所述过流比较电平信号。

另外，可选地，如图4所示，所述运算放大模块2151的数量为两个，所述第一比较器2152a的一输入端与一所述运算放大模块2151输出端相连，所述过第二比较器2153a的一输入端与另一所述运算放大模块2151输出端相连；或者，如图5所示，所述运算放大模块2151的数量为一个，所述第一比较器2152a的一输入端和所述第二比较器2153a的一输入端均与所述运算放大模块2151的输出端相连。所述运算放大模块2151各组分如图8所示，包括：一差分运算放大器2151a、两个串联电阻2151b以及一反馈电阻2151c；所述差分运算放大器2151a的两输入端分别与一个所述串联电阻2151b相连，通过各所述串联电阻2151b连接所述检测电阻214的两端；所述反馈电阻2151c的两端分别与所述差分运算放大器2151a的一输入端和输出端相连。

所述微控制单元211还用于根据所述开路比较电平信号诊断点火电路是否存在开路故障和根据所述过流比较电平信号诊断点火电路是否发生过流故障。具体来说，所述微控制单元211通过所述第一开路比较电平信号和所述第二开路比较电平信号来诊断点火电路是否发生开路故障；所述微控制单元211通过所述第一过流比较电平信号和所述第二过流比较电平信号来诊断点火电路是否发生过流故障。其诊断依据为：如图9所示，若所述第一比较器保持输出所述第一开路比较电平信号，则表明发生了开路故障；如图10所示，若所述第二比较器输出所述第一过流比较电平信号变为输出所述第二过流比较电平信号，则表明发生了过流故障；如图11所示，若所述第一比较器输出所述第一开路比较电平信号变为输出第二开路比较电平信号，所述第二比较器保持输出第一过流比较电平信号，则表明点火电路正常。

接着，请再次参考图3，本发明实施例还提供一种内驱点火系统，所述内驱点火系统包括点火电路和一如以上所述的控制系统21；所述点火电路包括：电池22、点火线圈23以及火花塞24；所述电池22用于给所述点火线圈23充电以击穿所述火花塞24从而对发动机实现点火；所述点火线圈23以及所述火花塞24的个数均与所述控制系统21中的所述驱动级开关213的个数相同，在本实施例中，所述点火线圈23和所述火花塞24的个数均为1；所述控制系统21控制所述点火线圈23的点火充电时间和充电电流以及诊断所述点火电路是否存在开路故障和是否发生过流故障。

在本发明实施例提供的点火系统中，所述控制系统21中的检测电阻214通过所述驱动级开关213与所述点火线圈23初级相连。具体地，所述驱动级开关213IGBT的栅极与所述预驱电路模块212相连，发射极与所述检测电阻214一端相连，集电极与所述点火线圈23初级一端相连，所述检测电阻214的另一端接地，所述点火线圈23的另一端与所述电池22相连。

请参考图12，本发明实施例还提供一种点火电路故障诊断方法，所述方法包括：

设置检测时间窗口并发出点火控制信号，所述检测时间窗口与点火充电时间T保持一致；

触发所述故障诊断模块215；

在检测时间窗口内，对所述故障诊断模块215发出的开路比较电平信号和过流比较电平信号进行诊断：若点火电路发生了开路故障，记录开路故障；若点火电路发生了过流故障，则立即关断点火控制信号，同时记录过流故障。

实践中，当微控制单元检测到某一路点火电路发生了某一种故障时，通常对其进行计数，直到该点火电路的同一故障连续重复多次后确认故障，并采取故障响应措施。故障响应措施包括：屏蔽发生故障的点火电路对应缸的点火功能，微控制单元不再发出点火充电信号，则对应的点火线圈始终不点火，以保护驱动级开关，同时关断此缸的喷油功能。这种故障响应措施在车辆的本次驾驶循环进行，本次驾驶循环结束，故障响应措施结束，故障信息记录到微控制单元中。

如果上一驾驶循环记录的某缸对应的点火电路有某一种故障，在车辆的下一个驾驶循环开始，若其点火电路正常，则对正常点火次数进行计数，直到该点火电路正常工作连续重复多次后，清除此缸对应点火电路的此种故障标志。

【实施例二】

与实施例一不同的是，在本发明实施例中，所述检测电阻214直接与点火线圈23初级相连，如图13所示，所述驱动级开关213IGBT的栅极与所述预驱电路模块212相连，集电极与所述检测电阻214一端相连，发射极接地。

另外，与实施例一相比，本发明实施例需在所述差分运算放大器15的输入端再加额外的保护电路(保护电路图13未示出)，以在点火控制信号结束时在IGBT的集电极产生的高电压情形下保持所述控制回路不被损坏。

【实施例三】

与实施例二不同的是，在本发明实施例中，点火线圈23初级一端与所述控制系统中的检测电阻214相连，点火线圈23的另一端与所述控制系统中的驱动级开关213相连，所述检测电阻214与所述控制系统中的故障诊断模块215的相连端还与所述电池22相连，具体连接关系请参考图14。由于本发明实施例中IGBT的集电极直接与点火线圈213初级相连，故不需要额外增加保护电路，但需要从所述控制系统外部额外引入两根导线来与所述检测电阻214两端相连以检测所述检测电阻214两端的电压。

【实施例四】

与以上实施例不同的是，在本发明实施例中，所述控制回路的个数为n

(n大于或等于2)，n个所述控制回路包括n个所述驱动级开关213，n个所述控制回路共用一所述微控制单元211和一所述预驱电路模块212，n个所述驱动级开关213呈并行连接，所述诊断电路的个数为1，n个所述驱动级开关均与所述诊断电路相连，即n个所述驱动级开关均与一所述检测电阻214和一所述电路诊断模215块依次相连，具体连接关系请参考图15。n个所述控制回路用于各自独立控制n个点火线圈，即本领域人员所述的分缸控制。

需要说明的是，图15中所示为n等于4的情况，具体的，点火线圈分别为：23-1、23-2、23-3和23-4，分别对应缸1、缸2、缸3和缸4，火花塞分别为：24-1、24-2、24-3和24-n，驱动级开关分别为:213-1、213-2、213-3和213-4。当n为大于或等于2的其它数时，其连接关系与n等于4的情况类似。

本发明实施例的点火充电控制方法与以上实施例相同。正常情况下，汽油发动机的各缸的点火时间是相互错开的。但是在特定工况下，也存在时间上相邻的两缸的点火充电时间存在重叠。一旦发生点火充电重叠，在重叠这段时间内，将会有两路点火线圈充电电流流过所述检测电阻214，以此电流来判断过流或开路故障很可能会导致错误的判断。本实施例监测各个气缸的点火充电是否发生重叠，若发生重叠，则停止执行过流和开路故障诊断，直到无点火充电重叠时，再恢复执行以上的过流和开路故障诊断。

【实施例五】

为避免实施例四的问题，在本发明实施例中，选用个数为m的所述诊断电路，m为大于或等于2且小于n的自然数，n个并联的所述驱动级开关213分成m组，各分组中所述驱动级开关213和各所述诊断电路一一对应，同一分组中的各所述驱动级开关213所连接的点火线圈在点火控制时序上互不相邻。同样的，以驱动级开关的个数为4来进行举例说明，本实施例选用所述诊断电路的个数为2，相当于在实施例五的基础上增加了一组诊断电路，如图16所示，检测电阻214-1分别通过驱动级开关213-1和驱动级开关213-4与点火线圈23-1和点火线圈23-4相连，检测电阻214-2分别通过驱动级开关213-2和驱动级开关213-3与点火线圈23-2和点火线圈23-3相连。两组诊断电路分别检测点火控制时序上相隔的点火线圈的充电电流，例如图16所示的各缸的点火控制时序为1-3-4-2，由此，在点火控制时序上缸1和缸4不相邻而相隔一缸，缸3和缸2不相邻而相隔一缸。在所述四缸发动机的实际运行中，即使相邻两缸的点火控制信号发生重叠，但由于对所述两组诊断电路分别设置检测窗口，故在检测时间上不重叠，相对应的两故障诊断模块215(215-1和215-2)均输出正确的电平信号。

需要补充说明的是，虽然实施四和实施五的各图示中各所述控制回路与各点火线圈23均采用图3所示的连接方式，但对于图13以及图14中所示控制回路和点火线圈的连接方式同样适用于实施例四和实施例五，只需保证各控制回路和各点火线圈的连接方式保持一致。

由上述实施例可以看出，本发明提供的控制系统结构相对简单，所述开路阀值和过流阀值的设置依据所述驱动级开关，不受点火线圈应用条件的影响，设置起来相对比较简单，且构成所述控制系统的各元器件均为本领域比较常用的电子器件，不需要复杂的软硬件即可实现对点火电路的诊断和对驱动级开关的保护，而不至于使得整个控制系统报废。因此与现有技术相比，通过本发明的控制系统对点火电路进行诊断实际可操作性更强。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (18)

1.一种控制系统，用于控制点火线圈充电，其特征在于，所述控制系统包括：依次相连形成一控制回路的微控制单元、预驱电路模块、驱动级开关、检测电阻以及故障诊断模块；

所述微控制单元用于向所述预驱电路模块发出点火充电信号以控制所述驱动级开关的开合使点火线圈充电从而产生充电电流；

所述检测电阻与所述点火线圈相连；

所述故障诊断模块获取表征所述点火线圈的充电电流的所述检测电阻两端的电压，并比较所述电压和一开路阀值的大小并根据比较结果输出开路比较电平信号给所述微控制单元，以及比较所述电压和一过流阀值的大小并根据比较结果输出过流比较电平信号给所述微控制单元；

所述微控制单元还用于根据所述开路比较电平信号诊断点火电路是否存在开路故障和根据所述过流比较电平信号诊断点火电路是否发生过流故障。

2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述故障诊断模块包括运算放大模块、开路比较模块以及过流比较模块；所述运算放大模块获取表征所述点火线圈的充电电流的所述检测电阻两端的电压并对所述电压放大后发送给所述开路比较模块和所述过流比较模块；所述开路比较模块比较所述电压和所述开路阀值的大小并根据比较结果输出所述开路比较电平信号给所述微控制单元；所述过流比较模块比较所述电压和所述过流阀值的大小并根据比较结果输出所述过流比较电平信号给所述微控制单元。

3.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述开路比较模块包括第一比较器和第一电阻分压器，所述过流比较模块包括第二比较器和第二电阻分压器，所述第一电阻分压器用于设置所述开路阀值，所述第二电阻分压器用于设置所述过流阀值，所述第一比较器比较所述电压和所述开路阀值的大小以输出所述开路比较电平信号，所述第二比较器比较所述电压和所述过流阀值的大小以输出所述过流比较电平信号。

4.如权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述运算放大模块的数量为两个，所述第一比较器的一输入端与一所述运算放大模块输出端相连，所述第二比较器的一输入端与另一所述运算放大模块输出端相连；或者，所述运算放大模块的数量为一个，所述第一比较器的一输入端和所述第二比较器的一输入端均与所述运算放大模块的输出端相连。

5.如权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述开路比较电平信号包括第一开路比较电平信号和第二开路比较电平信号，当所述电压小于或等于所述开路阀值时，所述第一比较器输出第一开路比较电平信号，当所述电压大于所述开路阀值，所述第一比较器输出第二开路比较电平信号；所述过流比较电平信号包括第一过流比较电平信号和第二过流比较电平信号，当所述电压小于或等于所述过流阀值时，所述第二比较器输出第一过流比较电平信号，当所述电压大于所述过流阀值时，所述第二比较器输出第二电流比较电平信号。

6.如权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述微控制单元通过所述第一开路比较电平信号和所述第二开路比较电平信号来诊断点火电路是否发生开路故障；所述微控制单元通过所述第一过流比较电平信号和所述第二过流比较电平信号来诊断点火电路是否发生过流故障。

7.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于，若所述第一比较器保持输出所述第一开路比较电平信号，则表明发生了开路故障；若所述第二比较器输出所述第一过流比较电平信号变为输出所述第二过流比较电平信号，则表明发生了过流故障。

8.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述开路阀值根据所述驱动级开关的特性参数以及最小点火充电电流来进行设定，所述过流阀值根据所述驱动级开关的特性参数来进行设定。

9.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述运算放大模块包括一差分运算放大器、两个串联电阻以及一反馈电阻；所述差分运算放大器的两输入端分别与一个所述串联电阻相连，通过各所述串联电阻连接所述检测电阻的两端；所述反馈电阻的两端分别与所述差分运算放大器的一输入端和输出端相连。

10.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制回路的个数为n个，n个所述控制回路包括n个所述驱动级开关，n个所述控制回路共用一所述微控制单元和一所述预驱电路模块，n为自然数，所述检测电阻和所述故障诊断模块的个数相等，一所述检测电阻和一所述故障诊断模块组成一诊断电路。

11.如权利要求10所述的控制系统，其特征在于，n大于或等于2，n个所述驱动级开关呈并联连接；

所述诊断电路个数为1，n个所述驱动级开关均与所述诊断电路相连；或，

所述诊断电路的个数为n，各所述驱动级开关和各所述诊断电路一一对应；或，

所述诊断电路的个数为m，m为大于或等于2且小于n的自然数，n个并联的所述驱动级开关分成m组，各分组中所述驱动级开关和各所述诊断电路一一对应。

12.如权利要求11所述的控制系统，其特征在于，同一分组中的各所述驱动级开关所连接的点火线圈在点火控制时序上互不相邻。

13.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述驱动级开关为功率晶体管、绝缘栅双极型晶体管或金属氧化物半导体场效应晶体管。

14.一种内驱点火系统，其特征在于，所述内驱点火系统包括点火电路和一如权利要求1～13中任一项所述的控制系统；

所述点火电路包括：电池、点火线圈以及火花塞；

所述电池用于给所述点火线圈充电以击穿所述火花塞从而对发动机实现点火；

所述点火线圈以及所述火花塞的个数均与所述控制系统中的所述驱动级开关的个数相同，所述控制系统控制所述点火线圈的点火充电时间和充电电流以及诊断所述点火电路是否存在开路故障和是否发生过流故障。

15.如权利要求14所述的内驱点火系统，其特征在于，所述控制系统中的检测电阻与所述点火线圈初级直接相连或者所述控制系统中的检测电阻通过驱动级开关与所述点火线圈初级相连。

16.如权利要求14所述的内驱点火系统，其特征在于，所述点火线圈初级一端与所述控制系统中的检测电阻相连，所述点火线圈初级的另一端与所述控制系统中的驱动级开关相连，所述检测电阻与所述控制系统中的故障诊断模块的相连端还与所述电池相连。

17.一种具有如权利要求1～13中任一项所述的控制系统的点火电路故障诊断方法，其特征在于，所述方法包括：

设置检测时间窗口并发出点火控制信号；

触发所述故障诊断模块；

在检测时间窗口内，对所述故障诊断模块发出的开路比较电平信号和过流比较电平信号进行诊断：若点火电路发生了开路故障，记录开路故障；若点火电路发生了过流故障，则立即关断点火控制信号，同时记录过流故障。

18.如权利要求17所述的故障诊断方法，其特征在于，所述检测时间窗口与点火充电时间保持一致。

Images