CN113882948A - 用于多缸柴油机的控制器 - Google Patents
用于多缸柴油机的控制器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113882948A CN113882948A CN202111302608.6A CN202111302608A CN113882948A CN 113882948 A CN113882948 A CN 113882948A CN 202111302608 A CN202111302608 A CN 202111302608A CN 113882948 A CN113882948 A CN 113882948A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- driving circuit
- controller
- signal processing
- low
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 61
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 11
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 9
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims description 6
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 3
- 208000032365 Electromagnetic interference Diseases 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
- F02B77/08—Safety, indicating, or supervising devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
一种柴油机技术领域的用于多缸柴油机的控制器，包括模拟信号处理电路、数字信号处理电路、频率信号处理电路、低压电源模块、高压电源模块、存储模块、CAN通讯模块、H桥驱动电路、低边驱动电路、高边驱动电路、喷油电磁阀驱动电路和中央处理器。本发明将信号处理电路、H桥驱动电路、低边驱动、高边驱动、喷油电磁阀驱动等集成于一体，在当前控制器技术的基础上，采用灵活控制、柔性设计的理念，可配置不同的输入信号电压水平，输出电流的大小和形式可灵活控制，具有功能集成度高、重量轻、体积小、发热量小、适应范围广泛等优点，适用于船机、发电机、工程机械等柴油机的控制。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种内燃机机技术领域的控制器，特别是一种将传感器、高低边驱动、喷油电磁阀驱动、H桥驱动、通讯模块等集成于一体的用于多缸柴油机的控制器。
背景技术
随着全球能源危机和环境污染的日趋严重，柴油机只有采用电控系统才能满足世界各国对节能和排放越来越高的要求。
自柴油机问世以来，其发展经历了三次飞跃。20世纪20年代德国Bosch公司为代表的机械式喷油系统代替了蓄压式供油系统，使柴油机在车辆上应用成为了可能。50年代出现了废气涡轮增压技术，使柴油机功率得到了很大提高，奠定了它作为汽车动力装置的无可替代的基础。80年代以微机为电控单元的电控技术在柴油机上的应用并逐步形成现代汽车柴油机电控系统，使柴油机在动力性、经济性、排放及噪声等各个方面有了更强的竞争力。
用于柴油机的控制器的工作环境比较恶劣，且其自身在工作时也要对外散热，另外还有减震、绝缘、密封、防水、防盐雾以及EMC和EMI等要求，这就使得控制器的设计比较复杂。目前市场上的主流控制器大都采用分布式设计方案。比如12缸以上的柴油发动机采用两套控制器，控制器之间通过通信线进行信号的交互，其实时性、响应性不高，且控制器成本高昂，占用空间多，安装复杂。
当前柴油机控制器对于喷油器的驱动多采用固定电流的方式，在匹配不同类型的喷油器时往往需要调整硬件，而本发明中创新地使用可变喷油器电流和驱动阶段的电路，可实现对不同驱动特性和电流要求的喷油器的匹配。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种用于多缸柴油机的控制器，本发明将传感器、执行器、电源、通讯模块等集成于一体，具有重量轻、体积小、散热良好、以及功能集成度高的特点，可安装于柴油机上。
本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括外壳、减震垫、透气塞、接插件、控制电路板，控制电路板布置在外壳构成的腔体内，减震垫布置在外壳边缘部位；控制电路板包括模拟信号处理电路、数字信号处理电路、频率信号处理电路、电源模块、存储模块、CAN通讯模块、低边驱动电路、H桥驱动电路、喷油器电磁阀驱动电路、高边驱动电路和中央处理器；模拟信号处理电路、数字信号处理电路、频率信号处理电路的输出信号为中央处理器的输入信号；低边驱动电路、H桥驱动电路、喷油器电磁阀驱动电路、高边驱动电路的输入信号为中央处理器的输出信号；电源模块包括低压电源模块和高压电源模块，低压电源模块用于提供中央处理器的低压供电，包括但不限于中央处理器、模拟输入电路、数字输入电路、比较与放大电路、逻辑芯片的供电；高压电源模块产生50V至85V的电压，用于喷油器电磁阀阀芯的快速提升；存储模块、CAN通讯模块与中央处理器之间相互通讯；透气塞布置在外壳的上部，保证控制器内外气压相等；接插件包括柱状的接插口以及固定于接插口内的针脚，该针脚穿过外壳的上盖板并焊接固定于控制电路板上。
进一步地，在本发明中，数字信号处理电路、频率信号处理电路、模拟信号处理电路的输入信号分别为数字信号、频率信号和传感器模拟信号，所述中央处理器为32位中央处理器。
更进一步地，在本发明中，低边驱动电路用于驱动低边驱动执行器，H桥驱动电路用于驱动H桥驱动执行器，喷油器电磁阀驱动电路用于驱动喷油器电磁阀，高边驱动电路用于驱动高边驱动执行器，CAN通讯模块与通讯接口之间相互通讯。
更进一步地，在本发明中，频率输入信号电路能够处理正弦波信号、方波信号，其中正弦波信号通过比较器电路转化为方波信号进入到中央处理器采集。
更进一步地，在本发明中，数字输入信号电路的比较器输入端具有动态可调节的参考电压；数字输入信号电路具有多路数字输入通道，除上电开关为高有效识别，其余数字输入均兼容高有效与低有效电压，其中高电压阈值为3.5V，低电压阈值为1.5V；数字信号通过接插件进入到控制器后，依次通过EMI电容、电源上下拉，再通过RC滤波限流后进入到单片机进行识别处理。
更进一步地，在本发明中，喷油器电磁阀驱动电路可驱动多种不同参数的喷油器电磁阀，可输出三种驱动电流波形，驱动电流大小均可实现软件调节。
更进一步地，在本发明中，H桥驱动电路具有多路驱动，单路驱动可支持多达4A的驱动电流；H桥驱动电路均具有过流保护、过压保护、短路保护破坏性故障保护功能以及开路诊断非破坏性驱动的诊断功能。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果为：第一，具有高集成性，将传感器、H桥驱动、喷嘴驱动、通讯模块等集成于一体，节约空间，可靠性更高；第二，电磁阀驱动电路驱动电流和驱动阶段的可调节，大大增加了控制器的拓展性，可广泛应用于不同电流和驱动要求的喷油器；第三，曲轴传感器或者凸轮轴传感器的正弦信号参考电压可调节，能根据传感器输出信号特性实现良好的调理。
附图说明
图1为本发明控制器的硬件连接示意图；
图2为本发明控制器的结构图；
图3为本发明喷油器驱动控制示意图；
图4为本发明喷油器参考电压示意图；
其中，1、外壳，2、减震垫，3、透气塞，4、接插件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
本发明如上图1和图2所示，本发明包括外壳1、减震垫2、透气塞3、接插件4、控制电路板，控制电路板布置在外壳1构成的腔体内，减震垫2布置在外壳1的边缘部位，控制电路板包括模拟信号处理电路、数字信号处理电路、频率信号处理电路、电源模块、存储模块、CAN通讯模块、低边驱动电路、H桥驱动电路、喷油器电磁阀驱动电路、高边驱动电路和中央处理器；模拟信号处理电路、数字信号处理电路、频率信号处理电路的输出信号为中央处理器的输入信号；低边驱动电路、H桥驱动电路、喷油器电磁阀驱动电路、高边驱动电路的输入信号为中央处理器的输出信号；电源模块包括低压电源模块和高压电源模块，低压电源模块用于提供中央处理器的低压供电，包括但不限于中央处理器、模拟输入电路、数字输入电路、比较与放大电路、逻辑芯片的供电；高压电源模块产生50V至85V的电压，用于喷油器电磁阀阀芯的快速提升；存储模块、CAN通讯模块与中央处理器之间相互通讯；透气塞布置在外壳的上部，保证控制器内外气压相等；接插件4包括柱状的接插口以及固定于接插口内的针脚，该针脚穿过外壳的上盖板1并焊接固定于控制电路板上。
在本发明中，数字信号处理电路、频率信号处理电路、模拟信号处理电路的输入信号分别为数字信号、频率信号和传感器模拟信号，中央处理器为32位中央处理器。低边驱动电路用于驱动低边驱动执行器，H桥驱动电路用于驱动H桥驱动执行器，喷油器电磁阀驱动电路用于驱动喷油器电磁阀，高边驱动电路用于驱动高边驱动执行器，CAN通讯模块与通讯接口之间相互通讯。频率输入信号电路能够处理正弦波信号、方波信号，其中正弦波信号通过比较器电路转化为方波信号进入到中央处理器采集。数字输入信号电路的比较器输入端具有动态可调节的参考电压；数字输入信号电路具有多路数字输入通道，除上电开关为高有效识别，其余数字输入均兼容高有效与低有效电压，其中高电压阈值为3.5V，低电压阈值为1.5V；数字信号通过接插件进入到控制电路板后，依次通过EMI电容、电源上下拉，再通过RC滤波限流后进入到单片机进行识别处理。喷油器电磁阀驱动电路可驱动多种不同参数的喷油器电磁阀，可输出三种驱动电流波形，驱动电流大小均可实现软件调节。H桥驱动电路具有多路驱动，单路驱动可支持多达4A的驱动电流；所述H桥驱动电路均具有过流保护、过压保护、短路保护破坏性故障保护功能以及开路诊断非破坏性驱动的诊断功能。
在本发明中，电磁阀驱动电路可实现改变喷油器电流和驱动阶段，可实现对不同驱动特性和电流要求的喷油器的匹配。如图3所示，操作方式如下：第一步，对喷油器驱动电流进行采样，采用小阻值的采样电阻，将喷油器驱动电流信号转化为电压信号；第二步，转化为电压信号后，输入到运算放大器中，对电压信号进行进一步放大；第三步，放大后的电压信号进入到比较器中，比较器的负相端为比较参考电压；改变比较器的参考电压的大小，可改变比较器输出电平跳转的时间，进而改变喷油器的驱动电流。
本发明的关键之处在于参考电压的智能可调节特性。由于中央处理器并不具有模拟信号输出的功能，为了能输出的电压可控制可调节，中央处理器输出PWM(脉宽调制)的信号，此信号通过电阻对电容进行充放电操作。如图4所示，当中央处理器输出高电平时，S1断开与地的连接，5V电源接通，电源通过电阻R1和R2对电容C1进行充电；当中央处理器输出低电平时，S1闭合与地接通，电容C1通过电阻R2放电。PWM信号固定周期不断高低电平转换，电容上出现周期性的充电放电效应；其电压出现锯齿形变化；当PWM的周期小于一定值时，电容上电压的周期性变化可忽略不计，于是就产生了一个稳定的参考电压。而在选定特定PWM周期的情况下，对PWM的输入占空比进行调节，可改变电容充电和放电的时间比例，在相同的充电加放电总时间内，充电时间增多，电压变高，充电时间减少，电压变小。通过改变PWM输出占空比，实现了参考电压的可调节。
本发明将模拟信号输入、数字信号输入、频率信号输入、混合器驱动、通讯模块等集成于一体；电磁阀驱动电路驱动电流和驱动阶段的可调节，大大增加了控制器的拓展性，可广泛应用于不同电流和驱动要求的喷油器；曲轴传感器或者凸轮轴传感器的正弦信号参考电压可调节，能根据传感器输出信号特性实现良好的调理。
以上对本发明的具体操作方式进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定操作方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (7)
1.一种用于多缸柴油机的控制器，包括外壳、减震垫、透气塞、接插件、控制电路板，控制电路板布置在外壳构成的腔体内，减震垫布置在外壳边缘部位，其特征在于：
所述控制电路板包括模拟信号处理电路、数字信号处理电路、频率信号处理电路、电源模块、存储模块、CAN通讯模块、低边驱动电路、H桥驱动电路、喷油器电磁阀驱动电路、高边驱动电路和中央处理器；
所述模拟信号处理电路、数字信号处理电路、频率信号处理电路的输出信号为中央处理器的输入信号；
所述低边驱动电路、H桥驱动电路、喷油器电磁阀驱动电路、高边驱动电路的输入信号为中央处理器的输出信号；
所述电源模块包括低压电源模块和高压电源模块，低压电源模块用于提供中央处理器的低压供电，包括但不限于中央处理器、模拟输入电路、数字输入电路、比较与放大电路、逻辑芯片的供电；高压电源模块产生50V至85V的电压，用于喷油器电磁阀阀芯的快速提升；
所述存储模块、CAN通讯模块与中央处理器之间相互通讯；
所述透气塞布置在外壳的上部，保证控制器内外气压相等；
所述接插件包括柱状的接插口以及固定于接插口内的针脚，该针脚穿过外壳的上盖板并焊接固定于控制电路板上。
2.根据权利要求1所述的用于多缸柴油机的控制器，其特征在于所述数字信号处理电路、频率信号处理电路、模拟信号处理电路的输入信号分别为数字信号、频率信号和传感器模拟信号，所述中央处理器为32位中央处理器。
3.根据权利要求1所述的用于多缸柴油机的控制器，其特征在于所述低边驱动电路用于驱动低边驱动执行器，H桥驱动电路用于驱动H桥驱动执行器，喷油器电磁阀驱动电路用于驱动喷油器电磁阀，高边驱动电路用于驱动高边驱动执行器，CAN通讯模块与通讯接口之间相互通讯。
4.根据权利要求1所述的用于多缸柴油机的控制器，其特征在于所述频率输入信号电路能够处理正弦波信号、方波信号，其中正弦波信号通过比较器电路转化为方波信号进入到中央处理器采集。
5.根据权利要求1所述的用于多缸柴油机的控制器，其特征在于所述数字输入信号电路的比较器输入端具有动态可调节的参考电压；数字输入信号电路具有多路数字输入通道，除上电开关为高有效识别，其余数字输入均兼容高有效与低有效电压，其中高电压阈值为3.5V，低电压阈值为1.5V；数字信号通过接插件进入到控制器后，依次通过EMI电容、电源上下拉，再通过RC滤波限流后进入到单片机进行识别处理。
6.根据权利要求1所述的用于多缸柴油机的控制器，其特征在于所述喷油器电磁阀驱动电路可驱动多种不同参数的喷油器电磁阀，可输出三种驱动电流波形，驱动电流大小均可实现软件调节。
7.根据权利要求1所述的用于多缸柴油机的控制器，其特征在于所述H桥驱动电路具有多路驱动，单路驱动可支持多达4A的驱动电流；所述H桥驱动电路均具有过流保护、过压保护、短路保护破坏性故障保护功能以及开路诊断非破坏性驱动的诊断功能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111302608.6A CN113882948A (zh) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | 用于多缸柴油机的控制器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111302608.6A CN113882948A (zh) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | 用于多缸柴油机的控制器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113882948A true CN113882948A (zh) | 2022-01-04 |
Family
ID=79017109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111302608.6A Pending CN113882948A (zh) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | 用于多缸柴油机的控制器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113882948A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114738134A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-07-12 | 上海海能汽车电子有限公司 | 船用多缸柴油机双冗余控制系统 |
-
2021
- 2021-11-04 CN CN202111302608.6A patent/CN113882948A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114738134A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-07-12 | 上海海能汽车电子有限公司 | 船用多缸柴油机双冗余控制系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104074639A (zh) | 一种直流电机egr阀控制器 | |
| CN101684757A (zh) | 一种车用柴油机电磁式高压共轨喷射系统电子控制单元 | |
| CN113882948A (zh) | 用于多缸柴油机的控制器 | |
| CN106838432A (zh) | 一种电控单体泵电磁阀驱动电路及其控制方法 | |
| US9702313B2 (en) | Direct injection cross point switching for multiplexing control in an engine control system | |
| US9413165B2 (en) | Programmable protected input circuits | |
| CN216198481U (zh) | 用于多缸柴油机的控制器 | |
| CN200940519Y (zh) | 汽油发动机的电子控制系统 | |
| US20140121846A1 (en) | Software Hierarchy for Controlling Multiple Injection Events | |
| CN101684758A (zh) | 一种车用柴油机压电式高压共轨喷射系统电子控制单元 | |
| CN206149171U (zh) | 车用大功率发电机电压调节器系统 | |
| CN100464067C (zh) | 摩托车发动机的电子控制器 | |
| CN201687588U (zh) | 柴油机单体泵信号处理电路 | |
| CN109630293B (zh) | 一种停缸测试控制系统 | |
| CN212202242U (zh) | 一种自由活塞式直线发电装置 | |
| CN101225775A (zh) | 汽油发动机智能电子控制单元 | |
| CN103835818A (zh) | 一种独立控制式点火开关辅助型两用燃料切换控制方法 | |
| CN211500856U (zh) | 一种自然吸气双气道喷射油轨总成 | |
| CN212690192U (zh) | 一种用于车辆直接喷射控制的电路架构 | |
| CN203978650U (zh) | 一种直流电机egr阀控制器 | |
| CN202789094U (zh) | 控制阀、废气门控制阀及应用废气旁通阀的增压器 | |
| CN208153170U (zh) | 一种柴油机电控共轨系统的智能驱动装置 | |
| CN203285554U (zh) | 高度集成的柴油机高压共轨电控单元 | |
| CN111322155A (zh) | 一种自由活塞式直线发电装置及其发电方法 | |
| CN218258037U (zh) | 防干扰的油门踏板传感器电路结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |