一種具有高頻長導通保護功能的點火模塊的製作方法
2024-04-13 01:03:05
1.本發明涉及汽車發動機電子點火控制技術領域，尤其涉及一種具有高頻長導通保護功能的點火模塊。
背景技術：
2.汽車電噴發動機控制系統的點火模塊控制點火線圈進行點火，當ecu輸出的est控制信號高電平時，點火線圈初級導通，初級電流隨導通時間增大；而當ecu輸出的est控制信號低電平時，點火線圈初級電流關斷，點火線圈次級產生一次高壓，完成點火功能。
3.目前大多數點火模塊，在接收到汽車ecu輸出的est控制信號後，會完全按照該est控制信號的頻率控制點火線圈的點火頻率，完全按照est控制信號的脈寬控制點火線圈的初級導通時間。也就是說，現有的點火模塊只能識別est控制信號的高低電平，並完全按照est控制信號的高低電平來控制點火線圈初級電流的導通和關斷，不對est控制信號進行更複雜的識別和處理。當ecu輸出高頻長導通脈寬控制信號時，點火線圈發熱嚴重，極易造成點火線圈熱損壞，嚴重時點火線圈燒蝕，引發相關部件故障，甚至會燒壞ecu。
技術實現要素：
4.本發明的目的是提供一種具有高頻長導通保護功能的點火模塊，當ecu輸出了高頻長導通的控制信號時，點火模塊將控制縮短點火線圈的導通時間，減小點火電流，防止點火線圈過熱，降低出現點火線圈熱損壞及其引發的各種車輛故障的風險。
5.為實現上述目的，採用以下技術方案：
6.一種具有高頻長導通保護功能的點火模塊，所述點火模塊對ecu輸出的est控制信號進行預處理，並判斷預處理後的控制信號是否超過預設的頻率和脈寬的閾值以控制點火線圈工作；若判斷ecu信號的頻率和脈寬未超出預設的閾值，控制點火線圈正常點火；若判斷ecu信號的頻率和脈寬超過預設的閾值，控制縮短點火線圈的點火時間以及減小點火電流；所述點火模塊包括：電源處理電路、第一級信號處理電路、第二級信號處理電路、第三級信號處理電路、末級點火控制電路；所述電源處理電路用於將電源電壓轉換後，分別輸出給第一級信號處理電路、第二級信號處理電路、第三級信號處理電路、末級點火控制電路；所述第一級信號處理電路用於接收ecu輸出的est控制信號，處理後輸出第一級信號s1；所述第二級信號處理電路用於接收第一級信號s1，處理後輸出第二級信號s2；所述第三級信號處理電路用於接收第二級信號s2，處理後輸出第三級信號s3；所述末級點火控制電路用於接收第一級信號s1和第三級信號s3，以控制點火線圈工作。
7.較佳地，所述電源處理電路包括電容c1、電容c2、雙向保護tvsd1、電阻r1、穩壓管d2、電容c3；所述電容c1和電容c2串聯，且串聯後與雙向保護tvsd1並聯；所述電阻r1與穩壓管d2串聯，且串聯後與雙向保護tvsd1並聯；所述電容c3與穩壓管d2並聯。
8.較佳地，所述第一級信號處理電路包括電阻r2、電阻r3、電容c7、開關管d3、電阻r5、電阻r19、電阻r7、電阻r8、比較器u1a；所述電阻r2與ecu內阻串聯；所述電阻r3和電容c7
連接於比較器u1a的反相輸入端，開關管d3與電容c7並聯；所述電阻r5與電阻r19串聯，且電阻r5與電阻r19的公共連接端連接至比較器u1a的同相輸入端；所述電阻r7的兩端分別連接比較器u1a的同相輸入端、輸出端；所述電阻r8的兩端分別連接比較器u1a的輸出端、vdd。
9.較佳地，所述第二級信號處理電路包括電阻r12、電阻r14、電阻r11、電容c6、電阻r15、電阻r16、比較器u1b；所述電阻r12與電阻r14串聯；所述電阻r11與電容c6連接於比較器u1b的反相輸入端；所述電阻r15的兩端分別連接比較器u1b的同相輸入端、輸出端；所述電阻r16的兩端分別連接比較器u1b的輸出端、vdd。
10.較佳地，所述第三級信號處理電路包括三極體q1a、三極體q1b、電阻r4、三極體q2b、電容c8、三極體q3、電阻r6、電阻r10；所述三極體q1a的基極與三極體q3的基極相連接，三極體q1a的集電極與三極體q1b的基極相連接，三極體q1a的發射極接地；所述三極體q1b的集電極與三極體q2b的基極相連接以及經電阻r4接地，三極體q1b的發射極連接至vdd；所述三極體q2b的集電極分別連接電阻r10的一端、電容c8的一端，三極體q2b的發射極連接至vdd；所述三極體q3的集電極連接電容c8的另一端以及經電阻r6接地，三極體q3的發射極接地。
11.較佳地，所述末級點火控制電路包括三極體q2a、電容c10、電阻r13、功率管q4；所述三極體q2a的集電極分別連接電容c10的一端、電阻r13的一端，三極體q2a的發射極接地；所述電容c10的另一端接地，電阻r13的另一端與功率管q4的門極相連接；所述功率管q4的集電極與點火線圈相連接，功率管q4的發射極接地。
12.採用上述方案，本發明提供的具有高頻長導通保護功能點火模塊的有益效果是：
13.ecu輸出的est控制信號控制汽車點火線圈點火，當est控制信號超過預設的頻率和脈寬，即超過預設的頻率和脈寬的閾值時，本發明提供的點火模塊能自動識別和處理點火控制信號。
14.1)如果ecu輸出的est控制信號頻率和脈寬未超出預設的閾值，點火模塊可以完全按照ecu輸出信號來控制點火線圈工作，即不會影響點火線圈的正常工作；
15.2)如果ecu輸出的est控制信號頻率和脈寬超過預設的閾值，即ecu輸出了高頻長導通的控制信號，點火模塊將控制縮短點火線圈的導通時間，減小點火電流，防止點火線圈過熱，降低出現點火線圈熱損壞及其引發的各種車輛故障的風險。
附圖說明
16.圖1為本發明的原理框圖；
17.圖2為本發明的電源處理電路圖；
18.圖3為本發明的第一級信號處理電路圖；
19.圖4為本發明的第二級信號處理電路圖；
20.圖5為本發明的第三級信號處理電路圖；
21.圖6為本發明的末級點火控制電路圖；
22.圖7為本發明處於高頻長導通保護狀態下的波形圖；
23.圖8中(a)為本發明的非高頻長導通信號控制模式下的波形圖；
24.圖8中(b)為本發明的高頻長導通信號控制模式下的波形圖；
25.其中，附圖標識說明：
26.1—電源處理電路，2—第一級信號處理電路，
27.3—第二級信號處理電路，4—第三級信號處理電路，
28.5—末級點火控制電路，6—點火線圈。
具體實施方式
29.以下結合附圖和具體實施例，對本發明進行詳細說明。
30.參照圖1至8所示，本發明提供一種具有高頻長導通保護功能的點火模塊，所述點火模塊對ecu輸出的est控制信號進行預處理，並判斷預處理後的控制信號是否超過預設的頻率和脈寬的閾值以控制點火線圈6工作；若判斷ecu信號的頻率和脈寬未超出預設的閾值，控制點火線圈6正常點火；若判斷ecu信號的頻率和脈寬超過預設的閾值，控制縮短點火線圈6的點火時間以及減小點火電流；所述點火模塊包括：電源處理電路1、第一級信號處理電路2、第二級信號處理電路3、第三級信號處理電路4、末級點火控制電路5；所述電源處理電路1用於將電源電壓轉換後，分別輸出給第一級信號處理電路2、第二級信號處理電路3、第三級信號處理電路4、末級點火控制電路5；所述第一級信號處理電路2用於接收ecu輸出的est控制信號，處理後輸出第一級信號s1；所述第二級信號處理電路3用於接收第一級信號s1，處理後輸出第二級信號s2；所述第三級信號處理電路4用於接收第二級信號s2，處理後輸出第三級信號s3；所述末級點火控制電路5用於接收第一級信號s1和第三級信號s3，以控制點火線圈6工作。
31.確定高頻長導通保護功能控制邏輯，包括：
32.1)定義什麼信號對點火模塊來說是高頻長導通信號，設定點火模塊識別判斷信號的標準，即信號頻率和脈寬的閾值；
33.2)此保護功能不能影響非高頻長導通信號正常控制點火，信號頻率和脈寬未超過設定的閾值時，點火完全由ecu輸出的控制信號控制點火線圈6導通和關斷；
34.3)定義保護功能觸發時，不同頻率和脈寬下的點火時長及點火電流的大小。
35.電源處理電路1：
36.所述電源處理電路1包括電容c1、電容c2、雙向保護tvsd1、電阻r1、穩壓管d2、電容c3；所述電容c1和電容c2串聯，且串聯後與雙向保護tvsd1並聯；所述電阻r1與穩壓管d2串聯，且串聯後與雙向保護tvsd1並聯；所述電容c3與穩壓管d2並聯。
37.將14v的電源電壓轉換為6.2v輸出，供後級電路使用。電容c1和電容c2串聯，負責電壓輸入端的濾波和穩壓；雙向保護tvsd1，起到浪湧保護的作用；電阻r1和穩壓管d2串聯，輸出穩定的6.2v電壓；電容c3負責電壓輸出端的濾波。
38.第一級信號處理電路2：
39.用於接收ecu輸出的est控制信號，處理後輸出第一級信號s1。包括電阻r2、電阻r3、電容c7、開關管d3、電阻r5、電阻r19、電阻r7、電阻r8、比較器u1a；所述電阻r2與ecu內阻串聯；所述電阻r3和電容c7連接於比較器u1a的反相輸入端，開關管d3與電容c7並聯；所述電阻r5與電阻r19串聯，且電阻r5與電阻r19的公共連接端連接至比較器u1a的同相輸入端；所述電阻r7的兩端分別連接比較器u1a的同相輸入端、輸出端；所述電阻r8的兩端分別連接比較器u1a的輸出端、vdd。
40.電阻r2為信號輸入電阻，與ecu內阻串聯分壓；電阻r3和電容c7為比較器u1a的反
相輸入端提供輸入保護和濾波；開關管d3起到負壓保護的作用；電阻r5和電阻r19串聯分壓，為比較器u1a的同相輸入端設置比較基準電壓；電阻r7為比較器u1a引入正反饋；電阻r8是比較器u1a的輸出端的上拉電阻。當est控制信號為高電平時，第一級信號s1輸出為低電平；當est控制信號為低電平時，第一級信號s1輸出為高電平。
41.第二級信號處理電路3：
42.用於接收第一級信號s1，處理後輸出第二級信號s2。包括電阻r12、電阻r14、電阻r11、電容c6、電阻r15、電阻r16、比較器u1b；所述電阻r12與電阻r14串聯；所述電阻r11與電容c6連接於比較器u1b的反相輸入端；所述電阻r15的兩端分別連接比較器u1b的同相輸入端、輸出端；所述電阻r16的兩端分別連接比較器u1b的輸出端、vdd。
43.電阻r12和電阻r14串聯分壓，為比較器u1b的同相輸入端設置比較基準電壓；電阻r11和電容c6組成rc充放電迴路，電容c6的電壓為比較器u1b的反相輸入端的輸入，調整電阻r11和電容c6的大小，可以設定信號頻率和脈寬的閾值，觸發高頻長導通保護功能；電阻r15為比較器u1b引入正反饋；電阻r16是比較器u1b輸出端的上拉電阻。
44.當第一級信號s1為高電平時，通過電阻r11給電容c6充電，初始時電容c6的電壓低於比較器u1b的同相輸入端的電壓，第二級信號s2輸出為高電平；當電容c6的電壓高於比較器u1b的同相輸入端的電壓時，第二級信號s2輸出為低電平。
45.當第一級信號s1為低電平時，電容c6通過電阻r11放電，初始時電容c6的電壓高於比較器u1b的同相輸入端的電壓，第二級信號s2輸出為低電平；當電容c6的電壓低於比較器u1b的同相輸入端的電壓時，第二級信號s2輸出為高電平。
46.第三級信號處理電路4：
47.用於接收第二級信號s2，處理後輸出第三級信號s3。包括三極體q1a、三極體q1b、電阻r4、三極體q2b、電容c8、三極體q3、電阻r6、電阻r10；所述三極體q1a的基極與三極體q3的基極相連接，三極體q1a的集電極與三極體q1b的基極相連接，三極體q1a的發射極接地；所述三極體q1b的集電極與三極體q2b的基極相連接以及經電阻r4接地，三極體q1b的發射極連接至vdd；所述三極體q2b的集電極分別連接電阻r10的一端、電容c8的一端，三極體q2b的發射極連接至vdd；所述三極體q3的集電極連接電容c8的另一端以及經電阻r6接地，三極體q3的發射極接地。
48.當第二級信號s2為高電平時，npn型三極體q3導通，複合三極體q1a導通，複合三極體q1b導通，複合三極體q2b截止，電容c8通過npn型三極體q3快速放電，通過電阻r10輸出一個電容c8快速放電波形的第三級信號s3。
49.當第二級信號s2為低電平時，npn型三極體q3截止，複合三極體q1a截止，複合三極體q1b截止，複合三極體q2b導通，vdd通過複合三極體q2b給電容c8充電，通過電阻r10輸出一個電容c8充電波形的第三級信號s3。
50.末級點火控制電路5：
51.包括三極體q2a、電容c10、電阻r13、功率管q4；所述三極體q2a的集電極分別連接電容c10的一端、電阻r13的一端，三極體q2a的發射極接地；所述電容c10的另一端接地，電阻r13的另一端與功率管q4的門極相連接；所述功率管q4的集電極與點火線圈6相連接，功率管q4的發射極接地。
52.接收第一級信號s1和第三級信號s3，控制功率管q4的導通和關斷，其中電容c10為
濾波電容，電阻r13為功率管q4的門極輸入保護電阻。當第一級信號s1為高電平時，複合三極體q2a導通，功率管q4的門極為低電平，功率管q4不導通，點火線圈6不能工作。第一級信號s1為低電平時，複合三極體q2a截止，第三級信號s3的電平高於功率管q4導通閾值時，功率管q4導通，點火線圈6可以工作；第三級信號s3的電平低於功率管q4導通閾值時，功率管q4不導通，點火線圈6不能工作。
53.繼續參照圖7：方波為ecu控制信號波形，尖峰波為初級電流波形。當點火模塊處於高頻長導通保護狀態時，初級電流不再跟隨ecu控制信號的下降沿而關斷，而是提前一定的時間關斷。
54.繼續參照圖8：當est控制信號為低電平時，第一級信號s1為高電平，此時第一級信號s1對電容c6進行充電，p1點(在圖4中示出)呈現出電容充電的波形；當est控制信號為高電平時，第一級信號s1為低電平，此時電容c6放電，p1點呈現出電容放電的波形。
55.當est控制信號頻率低、脈寬短時，電容c6的充電時間長，放電時間短，p1點的電壓始終高於比較器u1b的同相輸入端的電壓，使得第二級信號s2為常低電平，第三級信號s3為常高電平，p2點(在圖6中示出)輸出與est控制信號脈寬一致的波形，控制功率管q4的導通和關斷。
56.當est控制信號頻率高、脈寬長時，電容c6的充電時間短，放電時間長，p1點的電壓在電容c6的充電後段和放電前段會高於比較器u1b的同相輸入端的電壓，p1點的電壓在電容c6的放電後段和充電前段會低於比較器u1b的同相輸入端的電壓。p1點的電壓高於比較器u1b的同相輸入端的電壓時，第二級信號s2為低電平，第三級信號s3為高電平，p2點為高電平，控制功率管q4導通；p1點的電壓低於比較器u1b的同相輸入端的電壓時，第二級信號s2為高電平，npn型三極體q3導通，電容c8快速放電，第三級信號s3為放電波形，p2點跟隨第三級信號s3下降，在第一級信號s1控制複合三極體q2a導通時，p2點下降到最低點，在p2點電平整個下降過程中，p2點的電平低於功率管q4導通閾值，控制功率管關斷。
57.以上僅為本發明的較佳實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。