[實用新型]內驅電控點火系統的故障診斷電路

有效

• 申請號: 201420134826.2
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN203849610U
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 付逢春;彭琴;陸獻忠;于垂順;王帥;於仕達
• 申請（專利權）人: 聯合汽車電子有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 殷曉雪

技術領域

本申請涉及一種汽油發動機的電控點火系統，特別是涉及其中的點火線圈的故障診斷電路。

背景技術

汽油發動機的電控技術已逐步發展為綜合性的發動機管理系統（EMS），其主要包括電控燃油噴射（EFI）、電控點火（ESA）等。其中的電控點火系統是由發動機的電子控制單元（ECU）采集安裝在發動機不同部位上的各種傳感器信號，判斷發動機的運行工況，選擇最理想的點火提前角使點火線圈進行點火，從而改善發動機的燃燒過程。

在電控點火系統中，ECU通過點火驅動電路產生比較大的驅動電流，從而實現對點火線圈的驅動。目前，點火驅動電路已經可以集成在一塊芯片上，稱為點火驅動芯片。按照點火驅動芯片的所在位置，可以將電控點火系統分為內驅和外驅兩種。內驅電控點火系統是指點火驅動芯片集成在ECU內部；外驅電控點火系統是指點火驅動芯片集成在點火線圈內部。點火線圈一旦發生長時間過流的故障，在外驅電控點火系統會將點火線圈和點火驅動芯片燒毀，在內驅電控點火系統會將點火驅動芯片燒毀從而使得整個ECU報廢，因而有必要對點火線圈進行故障診斷。

請參閱圖1a，這是一種現有的內驅電控點火系統的原理性示意圖。點火線圈2主要采用變壓器結構，包括纏繞在鐵芯23上的初級線圈21和次級線圈22。初級線圈21和次級線圈22的一端均連接車載直流電源1，次級線圈22的另一端連接火花塞4的一個電極，火花塞4的另一個電極接地。在發動機的ECU5的內部包括有微控制器（MCU）51、電阻一52和開關器件53。其中的電阻一52和開關器件53共同構成了點火驅動芯片。開關器件53例如為MOS晶體管、IGBT器件等。MCU51的一個輸出端通過電阻一52連接開關器件53的柵極或基極。開關器件53的漏極或集電極連接初級線圈21的另一端。開關器件53的源極或發射極接地。

不工作時，MCU51向開關器件53的柵極或基極輸出低電平，開關器件53處于關斷狀態相當于一個斷開的開關。

工作時，MCU51向開關器件53的柵極或基極輸出高電平，開關器件53處于導通狀態相當于一個閉合的開關。此時車載直流電源1接通初級線圈21。如無外界操作，通過初級線圈21的電流（即初級電流）將從零增長到一個穩定值，該穩定值由車載直流電源1的電壓值和初級線圈21的電阻值所決定。隨著初級電流增長，初級線圈21產生的電磁能量存儲在鐵芯23中。當初級電流達到一定值（該一定值≤穩定值）時，MCU51改為向開關器件53的柵極或基極輸出低電平，開關器件53由導通變為關斷，這使初級線圈回路瞬間斷開。初級線圈回路的電場突變造成了初級線圈21的磁場迅速衰減，從而在次級線圈22的兩端感應出高壓電動勢。該高壓電動勢擊穿火花塞4的兩個電極之間的空隙，產生電弧以點燃汽油與空氣的混合氣。

請參閱圖1b，這是另一種現有的內驅電控點火系統的原理性示意圖。點火線圈2仍采用變壓器結構，包括纏繞在鐵芯23上的初級線圈21和次級線圈22。火花塞4采用雙火花塞結構，由火花塞一41和火花塞二42所組成。次級線圈22的兩端分別連接火花塞一41、火花塞二42的一個電極，火花塞一41、火花塞二42的另一個電極均接地。圖1b的其余結構均與圖1a相同，工作原理也與圖1a相同，只是次級線圈22的兩端感應出的高壓電動勢會同時擊穿火花塞一41、火花塞二42的兩個電極之間的空隙。

請參閱圖1c，這是又一種現有的內驅電控點火系統的原理性示意圖。點火線圈2仍采用變壓器結構，包括纏繞在鐵芯23上的初級線圈21和次級線圈22。次級線圈22的一端接地，另一端連接火花塞4的一個電極，火花塞4的另一個電極接地。圖1c的其余結構均與圖1a相同，工作原理也與圖1a相同，

請參閱圖2，同一型號的點火線圈在相同的工作電壓下從開始充電到初級電流到達特定電流值（例如為3A，該特定電流值≤MCU51向開關器件53的柵極或基極改變輸出電平狀態時的一定值）的時間基本相同，如曲線A所示。當發生了點火驅動芯片的過流故障，其初級電流與充電時間的關系如曲線B所示。當發生了點火驅動芯片的開路故障，則初級線圈無電流。根據該特性可以設計出針對點火驅動芯片的故障診斷方案。

一種現有的內驅電控點火系統的點火驅動芯片診斷方案采用硬件手段，為點火驅動芯片中的開關器件53專門設計外圍診斷電路，將故障信息反饋給MCU51，MCU51讀取對應的故障信息識別故障。汽油發動機通常具有多缸，例如四缸，每一缸都對應著獨立的點火驅動芯片。這種方案為每個點火驅動芯片都要設計復雜的診斷電路，同時要為每個點火驅動芯片分配ECU的資源用來讀取故障信息，實現成本比較昂貴。