本發(fā)明涉及一種點(diǎn)火線圈故障診斷系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

目前，對(duì)點(diǎn)火線圈的診斷可以通過駕駛經(jīng)驗(yàn)判斷，拆下每個(gè)點(diǎn)火線圈，通過測(cè)量電壓的方法確定哪個(gè)點(diǎn)火線圈出現(xiàn)故障；還有點(diǎn)火線圈故障檢測(cè)模塊根據(jù)曲軸信號(hào)計(jì)算氣缸的半圈周期信息及發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)信息判斷點(diǎn)火線圈是否出現(xiàn)故障。第一種方法較為通用，但是這種方法不能在車輛行駛過程中進(jìn)行，必須停車拆卸點(diǎn)火線圈進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果不一定準(zhǔn)確。

授權(quán)公告號(hào)cn102852693b的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種點(diǎn)火線圈故障診斷系統(tǒng)及其診斷方法，它根據(jù)曲軸信號(hào)計(jì)算氣缸的半圈周期信息及發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)信息判斷點(diǎn)火線圈是否出現(xiàn)故障，它雖然能判斷出故障，但無法區(qū)分是點(diǎn)火線圈自身故障還是點(diǎn)火線圈連接線故障，而且，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理復(fù)雜，設(shè)計(jì)成本較高。

在教學(xué)方面，傳統(tǒng)點(diǎn)火線圈教學(xué)設(shè)備只是將原車發(fā)動(dòng)機(jī)電腦和點(diǎn)火線圈展示出來，但點(diǎn)火線圈的故障診斷電路被集成到發(fā)動(dòng)機(jī)電腦中，不對(duì)外開放，學(xué)生無法知曉點(diǎn)火線圈故障診斷的方法，理論與實(shí)踐無法結(jié)合，不便于深入教學(xué)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述的問題，本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，能夠區(qū)分點(diǎn)火線圈自身故障還是點(diǎn)火線圈連接線故障的點(diǎn)火線圈故障診斷系統(tǒng)及方法。

為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種點(diǎn)火線圈故障診斷系統(tǒng)，它包括電源故障監(jiān)測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)故障監(jiān)測(cè)電路、微處理器和與所述微處理器連接的故障顯示裝置，

所述電源故障監(jiān)測(cè)電路包括短路保護(hù)單元和信號(hào)監(jiān)測(cè)端，所述短路保護(hù)單元包括三極管q1、三極管q2、電阻r1、電阻r2、二極管d1和電容c1，所述三極管q1的基極與三極管q2的集電極連接，三極管q1的集電極串接二極管d1，三極管q1的發(fā)射極連接輸入電源+12v；所述三極管q2的基極串接電阻r2后與負(fù)載端連接，三極管q2的發(fā)射極接地；所述電阻r1連接在輸入電源+12v和負(fù)載端之間；所述電容c1的一端連接在負(fù)載端，另一端接地；所述信號(hào)監(jiān)測(cè)端一端連接在負(fù)載端另一端連接所述微處理器，信號(hào)監(jiān)測(cè)端包括電阻r3和鉗位二極管d2；

所述驅(qū)動(dòng)故障監(jiān)測(cè)電路包括信號(hào)處理單元，用于產(chǎn)生點(diǎn)火線圈驅(qū)動(dòng)電壓vdrv；電壓比較單元，用于比較信號(hào)處理單元輸出的電壓是否在參考電壓范圍內(nèi)；故障輸出使能控制單元，用于控制故障輸出是否有效，故障輸出使能控制單元的輸出端連接所述微處理器。

進(jìn)一步的，所述信號(hào)處理單元包括連接在驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端drv的電阻r4和電阻r5，所述電壓比較單元包括比較器u1、比較器u2和電阻r6，所述故障輸出使能控制單元包括或非門u3；所述比較器u1的負(fù)輸入端和比較器u2的正輸入端連接所述信號(hào)處理單元的輸出電壓；所述比較器u1的正輸入端連接參考電壓ref-h，比較器u2的負(fù)輸入端連接參考電壓ref-l；比較器u1和比較器u2的輸出端連接或非門u3的一個(gè)輸入端，或非門的另一個(gè)輸入端為使能端en，或非門u3的輸出端連接所述微處理器。

進(jìn)一步的，當(dāng)ref-l<vdrv<ref-h，電壓比較單元輸出邏輯1；當(dāng)vdrv>ref-h，vdrv>ref-l，電壓比較單元輸出邏輯0；當(dāng)vdrv<ref-h，vdrv<ref-l，電壓比較單元輸出邏輯0；當(dāng)vdrv>ref-h，vdrv>ref-l，電壓比較單元輸出邏輯0。

進(jìn)一步的，所述電壓比較單元的比較器u1和比較器u2的輸出端分別與所述微處理器的io引腳連接，所述微處理器根據(jù)或非門u3的輸出邏輯值和比較器u1和比較器u2的邏輯值判斷故障類別。

進(jìn)一步的，所述故障顯示裝置包括指示燈和語音報(bào)警器。

本發(fā)明提出的基于上述點(diǎn)火線圈故障診斷系統(tǒng)的點(diǎn)火線圈故障診斷方法，包括以下步驟：

s1、采集電源電壓信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)線電壓信號(hào)；

s2、設(shè)參考電壓ref-l和ref-h，點(diǎn)火線圈驅(qū)動(dòng)電壓為vdrv；在停止點(diǎn)火時(shí)，使能端en為低電平；

s3、當(dāng)電源電壓為零時(shí)，輸出“電源短路”；

當(dāng)ref-l<vdrv<ref-h，輸出“驅(qū)動(dòng)信號(hào)正?！保?/p>

當(dāng)vdrv>ref-h，vdrv>ref-l，且電源電壓正常時(shí)，輸出“驅(qū)動(dòng)信號(hào)線斷路”；

當(dāng)vdrv<ref-h，vdrv<ref-l，輸出“驅(qū)動(dòng)信號(hào)線和地短路”；

當(dāng)vdrv>ref-h，vdrv>ref-l，且電源電壓為零時(shí)，輸出“驅(qū)動(dòng)信號(hào)線與電源短路”。

本發(fā)明的有益效果是：

它對(duì)電源和驅(qū)動(dòng)信號(hào)線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，由比較器實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火線圈驅(qū)動(dòng)電壓和參考電壓的比較，從而判斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)線路的各種故障并顯示；而電源故障監(jiān)測(cè)電路不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)電源信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而且短路保護(hù)單元可以在點(diǎn)火線圈驅(qū)動(dòng)電源短路時(shí)提供電源短路保護(hù)，信號(hào)監(jiān)測(cè)端的鉗位二極管d2用于保護(hù)后級(jí)故障檢測(cè)單元。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱上能夠讓學(xué)生更容易掌握點(diǎn)火線圈故障原理，便于理論結(jié)合實(shí)踐式的高效教學(xué)。而且，它應(yīng)用在汽車上時(shí)，具有成本低，監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，可在車輛行駛過程中對(duì)點(diǎn)火線圈進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理示意圖；

圖2為本發(fā)明的電源故障監(jiān)測(cè)電路原理圖；

圖3為本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)故障監(jiān)測(cè)電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1-圖3對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)描述：

本發(fā)明的點(diǎn)火線圈故障診斷系統(tǒng)包括電源故障監(jiān)測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)故障監(jiān)測(cè)電路、微處理器和與所述微處理器連接的故障顯示裝置。電源故障監(jiān)測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)故障監(jiān)測(cè)電路和故障顯示裝置分別與微處理器連接。所述故障顯示裝置包括指示燈和語音報(bào)警器，還可以包括液晶顯示屏。

如圖2所示，所述電源故障監(jiān)測(cè)電路包括短路保護(hù)單元和信號(hào)監(jiān)測(cè)端。所述短路保護(hù)單元包括三極管q1、三極管q2、電阻r1、電阻r2、二極管d1和電容c1，所述三極管q1的基極與三極管q2的集電極連接，三極管q1的集電極串接二極管d1，三極管q1的發(fā)射極連接輸入電源+12v。所述三極管q2的基極串接電阻r2后與負(fù)載端(12v)連接。三極管q2的發(fā)發(fā)射極接地。所述電阻r1連接在輸入電源+12v和負(fù)載端(12v)之間。所述電容c1的一端連接在負(fù)載端(12v)，另一端接地。信號(hào)監(jiān)測(cè)端包括電阻r3和鉗位二極管d2，所述信號(hào)監(jiān)測(cè)端的電阻r3一端連接在負(fù)載端(12v)另一端(pwr-fault接口)連接所述微處理器。鉗位二極管d2連接在pwr-fault接口處。

電源故障監(jiān)測(cè)電路的原理為：電源在正常情況下，由“+12v”進(jìn)入，再通過電阻r1、電阻r2到達(dá)三極管q2的基極，將三極管q2導(dǎo)通，進(jìn)而導(dǎo)通三極管q1，“+12v”通過三極管q1、二極管d1，經(jīng)過電容c1濾波，輸出“12v”，最終提供給點(diǎn)火線圈驅(qū)動(dòng)電源?！?2v”經(jīng)過電阻r3限流和二極管d2鉗位限壓到5v后，電源短路故障診斷信號(hào)從“pwr_fault”接口輸出，即電源正常則輸出5v高電平。

在電源短路情況下，即“12v”和地短路，左側(cè)“+12v”通過電阻r1到達(dá)右側(cè)“12v”，由于此時(shí)“12v”和地短路，電阻r1右側(cè)電壓為0v，此時(shí)三極管q2不導(dǎo)通，進(jìn)而三極管q1不導(dǎo)通，左側(cè)“+12v”就不會(huì)通過三極管q1和二極管d1而造成短路，從而保護(hù)了電源，此時(shí)pwr_fault接口輸出0v。

所述驅(qū)動(dòng)故障監(jiān)測(cè)電路包括信號(hào)處理單元，用于產(chǎn)生點(diǎn)火線圈驅(qū)動(dòng)電壓vdrv；電壓比較單元，用于比較信號(hào)處理單元輸出的電壓是否在參考電壓范圍內(nèi)；故障輸出使能控制單元，用于控制故障輸出是否有效，故障輸出使能控制單元的輸出端連接所述微處理器。

如圖3所示驅(qū)動(dòng)故障監(jiān)測(cè)電路的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述信號(hào)處理單元包括連接在驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端drv的電阻r4和電阻r5，電阻r4一端接+5v電源，電阻r5的一端接地。所述電壓比較單元包括比較器u1、比較器u2和電阻r6。所述比較器u1的負(fù)輸入端和比較器u2的正輸入端連接所述信號(hào)處理單元的輸出電壓；所述比較器u1的正輸入端連接參考電壓ref-h，比較器u2的負(fù)輸入端連接參考電壓ref-l。

所述故障輸出使能控制單元包括或非門u3；比較器u1和比較器u2的輸出端連接或非門u3的一個(gè)輸入端，或非門的另一個(gè)輸入端為使能端en(在停止點(diǎn)火時(shí)，en為低電平0時(shí)有效)，或非門u3的輸出端連接所述微處理器。電阻r6的一端連接+5v電壓，另一端與比較器u1的輸出端連接。為了更精準(zhǔn)的判斷故障類別，所述電壓比較單元的比較器u1和比較器u2的輸出端分別與所述微處理器的io引腳連接，所述微處理器根據(jù)或非門u3的輸出邏輯值和比較器u1和比較器u2的邏輯值判斷故障類別。

驅(qū)動(dòng)故障監(jiān)測(cè)電路的工作原理為：點(diǎn)火線圈驅(qū)動(dòng)信號(hào)線自身有一定阻值rs，drv到地之間的阻值為rt＝1/(1/rs+1/r5)，vdrv＝rt/(r4+rt)，設(shè)置參考電壓ref-l和ref-h。

驅(qū)動(dòng)信號(hào)正常時(shí)，re-l<vdrv<ref-h，比較器u1輸出邏輯1，比較器u2輸出邏輯1，則或非門u3的一路輸入就為1，在停止點(diǎn)火時(shí)(即en為低電平0時(shí)有效)，drv-fault輸出邏輯0。這時(shí)故障顯示裝置不動(dòng)作。

當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)線斷路時(shí)，vdrv增大，此時(shí)vdrv>ref-h，且vdrv>ref-l，此時(shí)比較器u1輸出邏輯0，比較器u2輸出邏輯1，則或非門u3的一路輸入就為0，在停止點(diǎn)火時(shí)(即en為低電平0時(shí)有效)，drv-fault輸出邏輯1。這時(shí)微處理器根據(jù)比較器u1輸出邏輯值0，u2的輸出邏輯值1和u3輸出的邏輯值1，且電源電壓正常時(shí)，判斷為驅(qū)動(dòng)信號(hào)線斷路故障，故障顯示裝置進(jìn)行語音播報(bào)和/或燈光警示。

當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)線和地短路時(shí)，vdrv＝0v，此時(shí)vdrv<ref-h，且vdrv<ref-l，比較器u1輸出邏輯1，比較器u2輸出邏輯0，則或非門u3的一路輸入就為0，在停止點(diǎn)火時(shí)(即en為低電平0時(shí)有效)，drv-fault輸出邏輯1。這時(shí)微處理器根據(jù)比較器u1輸出邏輯值1，u2的輸出邏輯值0和u3輸出的邏輯值1，判斷為驅(qū)動(dòng)信號(hào)線和地短路故障，故障顯示裝置進(jìn)行語音播報(bào)和/或燈光警示。

當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)線和電源短路時(shí)，vdrv增大，此時(shí)vdrv>ref-h且vdrv>ref-l，比較器u1輸出邏輯0，比較器u2輸出邏輯1，則或非門u3的一路輸入就為0，在停止點(diǎn)火時(shí)(即en為低電平0時(shí)有效)，drv-fault輸出邏輯1。這時(shí)微處理器根據(jù)比較器u1輸出邏輯值0，u2的輸出邏輯值1和u3輸出的邏輯值1，且電源電壓為零，判斷為驅(qū)動(dòng)信號(hào)線與電源短路故障，故障顯示裝置進(jìn)行語音播報(bào)和/或燈光警示。

本發(fā)明提出的基于上述點(diǎn)火線圈故障診斷系統(tǒng)的點(diǎn)火線圈故障診斷方法，包括以下步驟：

s1、電源故障監(jiān)測(cè)電路采集電源電壓信號(hào)，驅(qū)動(dòng)故障監(jiān)測(cè)電路采集驅(qū)動(dòng)信號(hào)線電壓信號(hào)。

s2、設(shè)參考電壓ref-l和ref-h，點(diǎn)火線圈驅(qū)動(dòng)電壓為vdrv；在停止點(diǎn)火時(shí)，使能端en為低電平。

s3、當(dāng)電源電壓為零時(shí)，且驅(qū)動(dòng)信號(hào)正常時(shí)，微處理器輸出“電源短路”的信號(hào)。故障顯示裝置不動(dòng)作或者亮綠燈。

當(dāng)ref-l<vdrv<ref-h，驅(qū)動(dòng)故障監(jiān)測(cè)電路的或非門u3輸出邏輯值0，微處理器輸出“驅(qū)動(dòng)信號(hào)正?！毙盘?hào)。

當(dāng)vdrv>ref-h，vdrv>ref-l，且電源電壓正常時(shí)，驅(qū)動(dòng)故障監(jiān)測(cè)電路的或非門u3輸出邏輯值1，且比較器u1的輸出端為邏輯值0，比較器u2的輸出端為邏輯值1，微處理器輸出“驅(qū)動(dòng)信號(hào)線斷路”信號(hào)。

當(dāng)vdrv<ref-h，vdrv<ref-l，驅(qū)動(dòng)故障監(jiān)測(cè)電路的或非門u3輸出邏輯值1，且比較器u1的輸出端為邏輯值1，比較器u2的輸出端為邏輯值0，微處理器輸出“驅(qū)動(dòng)信號(hào)線和地短路”信號(hào)。

當(dāng)vdrv>ref-h，vdrv>ref-l，且電源電壓為零時(shí)，驅(qū)動(dòng)故障監(jiān)測(cè)電路的或非門u3輸出邏輯值1，且比較器u1的輸出端為邏輯值0，比較器u2的輸出端為邏輯值1，微處理器輸出“驅(qū)動(dòng)信號(hào)線與電源短路”信號(hào)。

以上所述結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式和實(shí)施例作了詳述，但是本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式和實(shí)施例，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出其它若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。