CN207064080U - 燃气发动机电喷系统电子控制单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了燃气发动机电喷系统电子控制单元，包括电源模块、输入模块、输出模块和主控制器，其特征在于：所述输入模块包括模拟信号处理模块、开关信号处理模块、脉冲信号处理模块、磁电信号处理模块、爆震信号处理模块和宽氧信号处理模块，所述输出模块包括燃气喷气嘴驱动模块、燃气喷气嘴控制模块、点火驱动模块、低边驱动模块、H桥驱动模块、CAN收发模块和K通讯模块，其中，所述脉冲信号处理模块将输入信号转换成脉冲信号供主控制器以占空比控制的方式对所述燃气喷气嘴驱动模块的输出信号进行控制。不但提高了机动车辆的性能，降低车辆行驶成本，而且可以降低尾气污染物的排放，对改善空气质量方面有着重要意义。

Description

燃气发动机电喷系统电子控制单元

技术领域

本实用新型涉及发动机电喷系统的电子控制单元，尤其涉及燃气发动机电喷系统的电子控制单元，属于发动机控制技术领域。

背景技术

电喷系统是控制发动机运行的重要系统，而电子控制单元(ECU)又是电喷系统的核心单元。对于燃油发动机来说，电喷系统的研究相对比较成熟，但是，对于以天然气为燃料的燃气发动机来讲，一方面，这类发动机大规模使用的时间远远小于燃油发动机，另一方面，由于天然气在压力和成分等方面比汽油更不稳定，所以，使用燃气发动机时，其电喷系统的电子控制单元比燃油发动机的要求更高。

随着绿色环保理念的提升，使用天然气作为汽车燃料已经成为一种趋势，而且，使用燃气发动机还可以节省车辆行驶成本。据申请人所知，现阶段最新研究已经上升到V型8缸燃气发动机，这不仅要求电喷系统安全、可靠、经济运行，还需要将电喷系统的电子控制单元与车载诊断系统(OBD)有机结合。因此，需要对燃气发动机电喷系统的电子控制单元作进一步开发研究。

综上所述，如何提供一种燃气发动机电喷系统电子控制单元，可以使燃气发动机电喷系统实现精确控制，从而降低机动车辆的尾气排放污染物，达到环保的目的，又能节约车辆的行驶成本提高现有车辆的性能，就成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术中燃气发动机的优势，本实用新型的目的是提出一种燃气发动机电喷系统电子控制单元。

本实用新型的目的，将通过以下技术方案得以实现：

燃气发动机电喷系统电子控制单元，包括电源模块、输入模块、输出模块和主控制器，所述电源模块、所述输入模块与所述输出模块均与所述主控制器相连接，所述输入模块包括模拟信号处理模块、开关信号处理模块、脉冲信号处理模块、磁电信号处理模块、爆震信号处理模块和宽氧信号处理模块，所述输出模块包括燃气喷气嘴驱动模块、燃气喷气嘴控制模块、点火驱动模块、低边驱动模块、H桥驱动模块、CAN收发模块和K通讯模块，其中，所述脉冲信号处理模块将输入信号转换成脉冲信号供主控制器以占空比控制的方式对所述燃气喷气嘴驱动模块的输出信号进行控制。

优选地，所述燃气发动机为V8燃气发动机，发动机包含成V型对称排列的8个气缸，所述燃气喷气嘴驱动模块输出8组信号分别对8个气缸的气嘴进行控制，所述点火驱动模块输出8组信号分别对8个气缸的点火线圈进行控制。

优选地，所述主控制器包括输入模组和输出模组，所述主控制器输入模组包括电源、ADC、第一SPI、GIN、输入捕捉模块；所述主控制器输出模组包括输出比较模块、PWM、第二SPI、GOUT、SCI、第一CAN和第二CAN。

所述模拟信号处理模块的引脚与所述ADC连接；所述开关信号处理模块的引脚与所述GIN连接；所述宽氧信号处理模块和所述爆震信号处理模块均具有两个引脚，一个引脚与所述第一SPI双向连接、另一个引脚所述ADC相连接；所述磁电信号处理模块与所述输入捕捉模块相连接；所述输入捕捉模块与所述 GIN均与所述脉冲信号处理模块相连接；所述电源模块的引脚与所述电源相连接，并为所述燃气发动机电喷系统电子控制单元提供电力。

优选地，所述点火驱动模块的引脚与所述输出比较模块相连接；所述燃气喷气嘴控制模块与所述PWM相连接；所述燃气喷气嘴驱动模块与所述第二SPI 双向连接；所述低边驱动模块与所述GOUT相连接；所述K通讯模块与所述SCI 双向连接；所述CAN收发模块包括第一CAN收发器和第二CAN收发器，所述第一 CAN收发器与所述第一CAN双向连接，所述第二CAN收发器与所述第二CAN双向连接。

优选地，所述燃气喷气嘴控制模块包括或门电路和与门电路，所述与门电路通过所述或门电路与所述PWM相连接。

优选地，所述H桥驱动模块与所述第二SPI端口相连接，在所述点火驱动模块的协同作用下，输出控制信号对所述电子节气门、废气再循环阀进行控制。

优选地，所述H桥驱动模块与所述第二SPI端口相连接，在所述点火驱动模块的协同作用下，输出控制信号对所述预留可变截面增压器阀进行控制。

本实用新型的突出效果为：本实用新型提供了一种燃气发动机电喷系统电子控制装置，可以对燃气喷射、点火、进气等进行控制，使发动机可以正常工作，而且具备OBD诊断功能，可以满足国家法规要求，不但提高了机动车辆的性能，降低车辆行驶成本，而且可以降低尾气污染物的排放，对改善空气质量方面有着重要意义。此外，本实用新型结构清晰、机械关系优异，装配成本低，适合大规模推广使用。

以下便结合实施例附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详述，以使本实用新型技术方案更易于理解、掌握。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中实施例的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型揭示了一种用于实现燃气发动机电喷系统精确控制的燃气发动机电喷系统电子控制单元。以下结合图1和图2对本实用新型做进一步的说明。

燃气发动机电喷系统电子控制单元，如图1，包括电源模块、输入模块、输出模块和主控制器，所述电源模块、所述输入模块与所述输出模块均与所述主控制器相连接，所述输入模块包括模拟信号处理模块、开关信号处理模块、脉冲信号处理模块、磁电信号处理模块、爆震信号处理模块和宽氧信号处理模块，所述输出模块包括燃气喷气嘴驱动模块、燃气喷气嘴控制模块、点火驱动模块、低边驱动模块、H桥驱动模块、CAN收发模块和K通讯模块，其中，所述脉冲信号处理模块将输入信号转换成脉冲信号供主控制器以占空比控制的方式对所述燃气喷气嘴驱动模块的输出信号进行控制。

在本实施例中，所述燃气发动机为V8燃气发动机，发动机包含成V型对称排列的8个气缸，所述燃气喷气嘴驱动模块输出8组信号分别对8个气缸的气嘴进行控制，所述点火驱动模块输出8组信号分别对8个气缸的点火线圈进行控制，以下也是根据V8燃气发动机电喷系统电子控制单元进行的详细描述。

所述主控制器包括输入模组和输出模组，所述主控制器输入模组包括电源、ADC(模数转换器)、第一SPI(串行外设接口)、GIN(通用I/O口输入)、输入捕捉模块；所述主控制器输出模组包括输出比较模块、PWM(脉冲宽度调制器)、第二SPI(串行外设接口)、GOUT(通用I/O口输出)、SCI (串行通讯接口)、第一CAN和第二CAN。

所述模拟信号处理模块、所述宽氧信号处理模块、所述爆震信号处理模块、所述开关信号处理模块、所述磁电信号处理模块、所述脉冲信号处理模块及所述电源模块均设有输入端、输出端。

所述模拟信号处理模块输出端引脚与所述ADC连接，所述模拟信号处理器输入端收到的信号包括第一节气门位置、第二节气门位置、歧管压力、冷却液温度、进气温度、蒸发器温度、点火开关、第一上游氧传感器、第一下游氧传感器、大气压力、燃气温度、第一加速踏板位置、第二加速踏板位置、增压压力、油温、增压温度、油压、第二上游氧传感器、第二下游氧传感器、气罐压力、气轨压力、第一模拟量预留、第二模拟量预留，但是不仅限于这些信号，应用于不同的发动机，可以接受不同的信号。

所述宽氧信号处理模块包括两个相同的宽氧处理电路，它们的输出端即为宽氧信号处理模块的输出端，均连接于第一SPI(串行外设接口)端口和ADC端口,其中与第一SPI(串行外设接口)端口为相双向连接；它们的输入端即为宽氧信号处理模块的输入端，均与氧传感器双向连接。

所述爆震信号处理模块的输出端与所述第一SPI(串行外设接口)、和ADC 端口相连接，其中与所述第一SPI(串行外设接口)为双向连接，所述爆震信号处理模块的输入端与爆震传感器相连接。

所述开关信号处理模块输出端与所述GIN连接，所述开关信号处理模块输入端分别与空调请求开关、空调压力开关、PN开关、刹车开关、刹车灯及七个开关量预留端口相连接。

所述磁电信号处理模块包括两个相同的磁电信号处理电路，它们的输出端即为磁电信号处理模块的输出端，均与所述输入捕捉模块相连接，它们的输入端即为所述磁电信号处理模块的输入端，分别与第一凸轮轴位置传感器与曲轴位置传感器相连接。

所述脉冲信号处理模块输出端有三个引脚，其中的两个引脚均与所述输入捕捉模块相连接，第三个引脚与所述GIN(通用I/O口输入)相连接；所述脉冲信号处理模块的输入端包括有两个引脚，它们分别与第二凸轮轴位置和车速测试仪相连接。

所述电源模块为一电源芯片，一电源芯片内部包括四个子电源芯片，其中一个子电源芯片为5V主电源，另外三个子电源芯片是相同的且为5V参考电源，四个子电源芯片的引脚即为电源模块的输出端，均与所述电源连接，所述电源模块还包括两个输入端分别与电瓶、钥匙相连接，并通过钥匙控制其通断，所述电瓶借助所述电源模块为所述主控制器供电。

所述点火驱动模块输入端有两个引脚，其中一个引脚与所述输出比较模块相连接，另一个引脚与所述H桥驱动模块的输入端相连接；所述点火驱动模块输出端的八个引脚均与八个点火线圈相连接，且每个引脚均通过一个IGBT与一个点火线圈相连接。

所述燃气喷气嘴控制模块包括或门电路和与门电路，所述与门电路通过所述或门电路与所述PWM相连接；所述燃气喷气嘴控制模块输入端有两个引脚，一个引脚与所述PWM相连接，另一个引脚与H桥驱动模块的输入端相连接；所述燃气喷气嘴控制模块输出端的引脚与所述燃气喷气嘴驱动模块的输入端相连接。

所述燃气喷气嘴驱动模块的输入端有两个引脚，一个引脚与所述第二SPI 双向连接，另一个引脚与燃气喷气嘴控制模块的输出端相连接；所述燃气喷气嘴驱动模块的输出端有八个引脚，每个引脚均通过一个驱动电路与气嘴相连接。

所述低边驱动模块的输入端有三个引脚，一个引脚与所述GOUT相连接，一个引脚与燃气喷气嘴控制模块的输入端相连接，还有一个引脚同时连接燃气喷气嘴驱动模块的输入端和H桥驱动模块的输入端；所述低边驱动模块的输出端有十八个引脚，分别连接上游氧传感器加热、下游氧传感器加热、碳罐电磁阀、废气再循环阀、故障灯、发动机转速、低速风扇继电器、高速风扇继电器、空调继电器、电子扇、燃气瓶阀、排气旁通阀、进气旁通阀、主继电器、第一输出预留、第二输出预留、第三输出预留和第四输出预留。

所述H桥驱动模块包含第一H桥、第二H桥和第三H桥，第一H桥的输入端有两个引脚分别与所述燃气喷气嘴驱动模块的输入端和点火驱动模块的输入端相连接，第一H桥的输出端有两个引脚，每个引脚均与电子节气门相连接；第二H 桥的输入端有两个引脚分别与所述燃气喷气嘴驱动模块的输入端和点火驱动模块的输入端相连接，第二H桥的输出端有两个引脚，每个引脚均与废气再循环阀相连接；第三H桥的输入端有两个引脚分别与所述燃气喷气嘴驱动模块的输入端和点火驱动模块的输入端相连接，第二H桥的输出端有两个引脚，每个引脚均与预留可变截面增压器阀相连接。

所述K通讯模块的输入端与所述SCI双向连接，所述K通讯模块的输出端与诊断仪双向连接。

所述CAN收发模块包括第一CAN收发器和第二CAN收发器，所述第一CAN收发器的输入端与所述第一CAN双向连接，所述第一CAN收发器的输出端与开发用 CAN双向连接；所述第二CAN收发器的输入端与所述第二CAN双向连接，所述第二CAN收发器的输出端与整车CAN双向连接。

具体的硬件连线描述如下，如图2：在本实施例中，V8燃气发动机电喷系统电子控制单元的产品系列号为FC-26，FC-26的输入端分别与磁电式曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、发电机温度传感器、进气温度压力传感器、增压压力传感器、加速踏板位置传感器、第一氧传感器、第二氧传感器、空挡开关或翻倒开关、空调请求开关、刹车开关/刹车灯、钥匙门、电池相连接，FC-26输入端还与集成式节气门体中的进气压力传感器、进气温度传感器和节气门位置传感器相连接。

其中，钥匙门设有两根引线，其中的一根引线与上述FC-26的输入端相连接，另一根引线与上述电池相连接；磁电式曲轴位置传感器的一端与58齿目标轮相连接，另一端与FC-26的输入端相连接。

FC-26的输出端分别连接于集成式节气门体中的步进电机、八个点火线圈 (八个点火线圈串联连接)、八个气嘴(八个气嘴串联)、碳罐电磁阀、燃气瓶、进/排气旁通阀、高/低速风扇继电器、故障灯、发动机转速表连接。

在本实施例中FC-26输入端、输出端连接的器件包括但不仅限于以上器件，本技术领域的人员可根据需要自由选择。

FC-26还设置有用于KW2000通讯的诊断接口、开发用CAN接口和CAN连接接口。

燃气发动机电喷系统电子控制单元在燃气发动机电喷系统中的具体工作过程如下：电子控制单元(ECU)根据各路传感器的输入信号直接控制发动机在各种工况下的燃气供给量、燃气喷射正时、高压点火正时、点火闭合角、电子节气门位置、发动机怠速转速以及车辆其他的附件工作状态。

电子控制单元(ECU)通过若干数量的信号输入传感器和输出控制执行器来执行发动机的工作状态控制任务。传感器将向电子控制单元(ECU)提供各种实测数据，输出控制执行器按事先经过调试标定后存储在电子控制单元 (ECU)内的控制数据调整发动机的各种工作控制状态。电子控制单元(ECU) 的主要输出控制功能包括：燃气喷射量、燃气喷射正时、电子节气门位置、发动机点火提前角、发动机怠速转速控制、发动机燃烧空燃比控制、燃气供给系统控制、车辆冷却风扇控制和汽车空调系统控制等。电子控制单元(ECU)经过详尽的标定调试后，可适应满足EOBD车载排放控制零部件自行监测诊断法规要求。

电子控制单元(ECU)具备CAN驱动芯片，可以实现与整车其他控制模块间的数据通信。通过对发动机和整车其他动力部件的联合标定，使整车具有性能更加优良的驾驶舒适性。

发动机管理系统所配置的若干数量的传感器向电子控制单元(ECU)提供各种相关的发动机状态参数。一般来说，系统的主要输入参数包括：发动机进气歧管压力传感器、进气温度传感器(或集成式进气歧管温度-压力传感器)、冷却剂温度传感器、电子节气门位置、驾驶员操作的油门踏板位置、排气氧传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器和爆震传感器输入信号等。

电子控制单元(ECU)通过系统所配备的执行器实现对发动机的控制。一般来说，系统所配备的执行器主要包括八路输出燃气喷射器、集成在电子控制单元(ECU)内部的点火驱动电路可控制八路输出点火线圈、占空比输出控制汽车冷却风扇和碳罐清洗控制电磁开关、发动机废气再循环控制调节阀和发动机电子节气门体总成等元件。

综上所述，本实用新型提供了一种燃气发动机电喷系统电子控制装置，可以对燃气喷射、点火、进气等进行控制，使发动机可以正常工作，而且具备 OBD诊断功能，可以满足国家法规要求，不但提高了机动车辆的性能，降低车辆行驶成本，而且可以降低尾气污染物的排放，对改善空气质量方面有着重要意义。此外，本实用新型结构清晰、机械关系优异，装配成本低，适合大规模推广使用。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.燃气发动机电喷系统电子控制单元，包括电源模块、输入模块、输出模块和主控制器，所述电源模块、所述输入模块与所述输出模块均与所述主控制器相连接，其特征在于：所述输入模块包括模拟信号处理模块、开关信号处理模块、脉冲信号处理模块、磁电信号处理模块、爆震信号处理模块和宽氧信号处理模块，所述输出模块包括燃气喷气嘴驱动模块、燃气喷气嘴控制模块、点火驱动模块、低边驱动模块、H桥驱动模块、CAN收发模块和K通讯模块，其中，所述脉冲信号处理模块将输入信号转换成脉冲信号供主控制器以占空比控制的方式对所述燃气喷气嘴驱动模块的输出信号进行控制。

2.根据权利要求1所述的燃气发动机电喷系统电子控制单元，其特征在于：所述燃气发动机为V8燃气发动机，发动机包含成V型对称排列的8个气缸，所述燃气喷气嘴驱动模块输出8组信号分别对8个气缸的气嘴进行控制，所述点火驱动模块输出8组信号分别对8个气缸的点火线圈进行控制。

3.根据权利要求1所述的燃气发动机电喷系统电子控制单元，其特征在于：所述主控制器包括输入模组和输出模组，所述主控制器输入模组包括电源、ADC、第一SPI、GIN、输入捕捉模块；所述主控制器输出模组包括输出比较模块、PWM、第二SPI、GOUT、SCI、第一CAN和第二CAN。

4.根据权利要求3所述的燃气发动机电喷系统电子控制单元，其特征在于：所述模拟信号处理模块的引脚与所述ADC连接；所述开关信号处理模块的引脚与所述GIN连接；所述宽氧信号处理模块和所述爆震信号处理模块均具有两个引脚，一个引脚与所述第一SPI双向连接、另一个引脚所述ADC相连接；所述磁电信号处理模块与所述输入捕捉模块相连接；所述输入捕捉模块与所述GIN均与所述脉冲信号处理模块相连接；所述电源模块的引脚与所述电源相连接，并为所述燃气发动机电喷系统电子控制单元提供电力。

5.根据权利要求3所述的燃气发动机电喷系统电子控制单元，其特征在于：所述点火驱动模块的引脚与所述输出比较模块相连接；所述燃气喷气嘴控制模块与所述PWM相连接；所述燃气喷气嘴驱动模块与所述第二SPI双向连接；所述低边驱动模块与所述GOUT相连接；所述K通讯模块与所述SCI 双向连接；所述CAN收发模块包括第一CAN收发器和第二CAN收发器，所述第一CAN收发器与所述第一CAN双向连接，所述第二CAN收发器与所述第二CAN双向连接。

6.根据权利要求5所述的燃气发动机电喷系统电子控制单元，其特征在于：所述燃气喷气嘴控制模块包括或门电路和与门电路，所述与门电路通过所述或门电路与所述PWM相连接。

7.根据权利要求3所述的燃气发动机电喷系统电子控制单元，其特征在于：所述H桥驱动模块与所述第二SPI端口相连接，在所述点火驱动模块的协同作用下，输出控制信号对电子节气门、废气再循环阀进行控制。

8.根据权利要求7所述的燃气发动机电喷系统电子控制单元，其特征在于：所述H桥驱动模块与所述第二SPI端口相连接，在所述点火驱动模块的协同作用下，输出控制信号对预留可变截面增压器阀进行控制。