[發(fā)明專利]兼容24V與12V電壓的氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710032532.3
• 申請(qǐng)日: 2007-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN101265858A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F02M21/02
• 分類號(hào): F02M21/02
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李衛(wèi)東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元(ECU)，特別是適用于采用+24V電 池作為系統(tǒng)電源的單燃料氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，屬于汽車電子領(lǐng)域。

背景技術(shù)

LPG(液化石油氣)與CNG(壓縮天然氣)是較為潔凈的氣體燃料，特 別適合用于城市公交車。以前城市公交車以柴油車為主，且一般采用+24V電 池系統(tǒng)。在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上，通過(guò)更換發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、配置相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)電子 控制系統(tǒng)，就能把柴油機(jī)改造為點(diǎn)燃式單一氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)控 制系統(tǒng)部件如點(diǎn)火線圈、噴氣嘴、怠速步進(jìn)電機(jī)、氧傳感器等一般采用普通轎 車所采用的相應(yīng)部件，這些部件量大面廣，成熟可靠。普通轎車采用+12V電 池作為電源，所以這些執(zhí)行部件是按+12V電壓標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。由于工作電流超出 額定范圍，所以不能簡(jiǎn)單地把這些部件用到以+24V電池為電源的系統(tǒng)中，必 須針對(duì)不同發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)部件的特性，設(shè)計(jì)相應(yīng)的處理方案。而傳統(tǒng)方 法是采用一個(gè)龐大的外置開關(guān)電源把+24V降為+12V，為整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制 系統(tǒng)供電。而本發(fā)明則不采用上外置開關(guān)電源，而是通過(guò)設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制 單元的硬件與軟件，就能在+24V系統(tǒng)中，采用+12V標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行部件，實(shí)現(xiàn)單 燃料氣體發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)，并降低系統(tǒng)成本、提高系統(tǒng)可靠性。

燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)由于穩(wěn)定燃燒范圍廣，可以采用稀薄燃燒控制策略，以提高發(fā) 動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，檢測(cè)或估計(jì)燃燒空氣/燃料比是實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒控制的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)客

本發(fā)明的目的在于提供一種適于+24V電壓工作、有極高可靠性同時(shí)又成 本低廉、軟件智能化程度高的發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元。基于+24V電池電源，設(shè) 計(jì)不同等級(jí)的電源變換電路，為不適應(yīng)+24V電壓的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)供電。

本發(fā)明目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

兼容24V與12V電壓的氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元由分別與微控制器 連接的多路電源電壓變換系統(tǒng)、輸入處理電路、輸出驅(qū)動(dòng)電路和通信接口電路 組成；所述微控制器為帶JTAG編程接口的ATMega128單片機(jī)；

所述多路電源電壓變換系統(tǒng)包括+5V穩(wěn)壓電源、+10V穩(wěn)壓電源之一，10V 穩(wěn)壓電源之二和+6.8V開關(guān)電源，其輸入端都與電池直接相連；+5V穩(wěn)壓電源 采用輸出電壓為+5V的低跌落電壓穩(wěn)壓芯片TLE4274GV50作為其電源芯片； +10V穩(wěn)壓電源之一和10V穩(wěn)壓電源之二采用低跌落電壓穩(wěn)壓芯片 TLE4274GV10作為其電源芯片，+6.8V開關(guān)電源采用帶同步協(xié)調(diào)功能的降壓 芯片L4973。

所述輸入處理電路分為模擬信號(hào)處理與開關(guān)信號(hào)處理兩部分，分別與微控 制器相連；模擬信號(hào)處理電路采用巴特沃斯二階濾波器，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行模擬輸 入信號(hào)的調(diào)理、濾波處理；數(shù)字信號(hào)信號(hào)處理電路采用74HC240緩沖器把開 關(guān)信號(hào)變?yōu)閱纹瑱C(jī)能接受的電平信號(hào)。

所述輸出驅(qū)動(dòng)電路包括TLE4729G怠速步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、VB325SP智 能點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)芯片之一、VB325SP智能點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)芯片之二、BTS142D智能PWM 驅(qū)動(dòng)芯片之一、BTS142D智能PWM驅(qū)動(dòng)芯片之二；怠速步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 TLE4729G與+10v穩(wěn)壓電源連接，驅(qū)動(dòng)怠速步進(jìn)電機(jī)；VB325SP智能點(diǎn)火驅(qū) 動(dòng)芯片之一和VB325SP智能點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)芯片之二分別與+24V電池連接，分別驅(qū) 動(dòng)三個(gè)點(diǎn)火線圈和氧傳感器加熱線；BTS142D智能PWM驅(qū)動(dòng)芯片之一與 +6.8V噴氣嘴穩(wěn)壓電源相連，驅(qū)動(dòng)高速噴氣嘴；BTS142D智能PWM驅(qū)動(dòng)芯片 之二與+24V電池連接，驅(qū)動(dòng)保險(xiǎn)電磁閥。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

(1)本發(fā)明所提供的單燃料氣體發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元(ECU)，具有可靠 的功能，無(wú)需更改軟件與硬件，就能自動(dòng)在+12V與+24V兩種電壓系統(tǒng)中工作。 取消了額外的外置式把+24V降為+12V的開關(guān)電源。

(2)ECU內(nèi)部則取消了額外的散熱器，使發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu) 可靠性提高。同時(shí)使ECU能自動(dòng)適應(yīng)各種系統(tǒng)配置，令控制系統(tǒng)能方便地與 各種型號(hào)的單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)匹配。通過(guò)硬件與軟件的綜合設(shè)計(jì)，使ECU正常工 作發(fā)熱大大減少，提高了電子控制單元的可靠性。

(3)發(fā)動(dòng)機(jī)的部分執(zhí)行部件采用恒定的降壓工作電壓，省去了復(fù)雜的電 池電壓變化對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作特性影響補(bǔ)償?shù)臉?biāo)定過(guò)程，簡(jiǎn)化了軟件設(shè)計(jì)。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元的原理框圖。