[发明专利]一种车用柴油机压电式高压共轨喷射系统电子控制单元

说明书

技术领域

本发明涉及电控柴油机电子控制技术领域，即应用于高压共轨喷射技术的电控柴油机上。

背景技术

随着排放法规越来越严格，能源越来越紧张，人们生活质量的不断提高，对汽车的动力性、经济性、排放性、安全性、舒适性等方面的要求越来越高。柴油机以其良好的经济性、动力性和可靠性而成为各类车辆的主要动力，柴油机的采用率越来越高。从世界范围看，汽车柴油化已成为不可逆转的趋势。柴油机电子控制管理技术是影响柴油机综合性能的重要部分，广泛应用电子控制燃料喷射系统是一个必然趋势，国外发达国家车用柴油机电控化率已达到60％以上。我国目前车用柴油机应用电子控制还处于初级研究阶段。由于我国柴油机电控技术研究起步晚、投入少、基础较差，在一定程度上制约了我国柴油机技术的快速发展。随着柴油机欧3排放法规的实施，柴油机燃烧好坏直接影响排放指标，电控高压喷射是改善燃烧最有效的手段之一，也是柴油机电控技术中的核心。在引入高压共轨系统后，喷射参数和喷射次数以及喷油规律可以灵活控制，电控系统要处理越来越多的信息，根据不同的工作条件、环境因素、排放要求、附件使用情况等来进行一次或多次喷射，并且控制其他相应的部件工作。因此，电控系统的控制自由度和复杂性不断地加大，对共轨柴油机电控单元的多因数协调控制提出更高要求，因此压电式喷油系统应运而生，急需开发一款压电式高性能的电子控制单元。

发明内容

本发明的目的是填补了国内压电式高压喷射柴油机高性能电控单元的空白，为提高柴油机综合性能提供保障。它是根据高压共轨柴油机的实际结构和组成及其对ECU的设计提出的独特要求，提供一种适用于高压共轨柴油机的电子控制单元，在所提供的电子控制单元硬件的数字内核上，其微控制器芯片处理和存储能力能够满足更复杂和精确的控制；在ECU硬件的输入和输出接口上，具有丰富而实用的输入和输出端口；在ECU硬件的通讯接口上，具备很强的电磁兼容性品质，能满足电磁环境更为复杂和恶劣的电动汽车车载控制现场。此外，ECU的软件平台需要配合ECU硬件工作，在软件平台结构上适合调试和升级软件。从而达到控制要求。

本控制单元的硬件由输入模块、微控制器模块、输出模块和通信模块4部分组成。

输入模块包括脉宽调理电路和模拟量输入调理电路。输入部分主要是信号处理电路，作用是把外围传感器电路的输出信号转化成核心处理器能够识别的信号。

微控制器模块由MPC5534为核心的单片机组成，具有强大的浮点计算处理能力，支持复杂的算法，片内资源丰富，内部带64k的快速静态内存，1M字节的Flash，特别是智能化增强型定时处理单元TPU可进行32个通道的实时任务能够满足柴油机高压共轨系统进行预喷射，采用多路TPU组合激励喷射脉冲来实现多次喷射，实现灵活的喷油规律的要求，另外TPU还可以进行相位判缸，精简软件程序，满足控制和标定的需求。

输出模块主要是电磁阀和电磁喷油器的驱动电路组成的，其中电磁喷油器的控制电路是采用高压驱动技术，利用电容升压，将12V电压升高到100V来驱动电磁喷油器，从而实现喷油器高速电磁阀快速开启性能。将CPLD闭环控制技术应用于高压喷射驱动开发，降低了功耗；采用模块化散热设计技术，减小了电路板体积，增强了抗干扰能力，解决了高压喷射控制电路发热问题。

通讯模块主要包括FlexCAN和eSCI串行通信接口电路。CAN的收发器选择的是TJA1050，它是一种高速的CAN收发器，电控单元(ECU)的微控制器直接与CAN的收发器连接。它的供电电压范围为4.75V～5.25V。操作温度范围是-40°～125°。串口通信的接口电路的选用Motorola公司的MC33290。MC33290是一种电平转换电路，直接和电控单元(ECU)的微控制器的SCI模块连接就可以。操作温度范围是-40°～125°。

附图说明

图1为高压共轨电控喷油系统电控单元结构，

图2为压电喷油器的驱动电路，

图3为压电喷油器的驱动电流曲线。

具体实施方式

本发明的电控单元硬件结构如附图1所示。系统硬件由输入模块、微控制器模块、输出模块和通信模块4部分组成。输入模块包括数字量输入和模拟量输入，由信号处理电路组成；微控制器模块由MPC5534为核心的单片机和外围电路组成；输出模块是共轨压力控制阀和喷油器电磁阀的驱动电路；通讯模块主要包括CAN和SCI串行通信接口电路。