專利名稱：分配泵電子控制單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分配泵電子控制單元，尤其是一種VE型分配泵的電子控制單元， 屬于車用柴油機燃油控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
據(jù)申請人了解，ECU (Electronic Control Unit)是汽車電子控制系統(tǒng)的核心單 元，根據(jù)其用途可以分為燃油噴射控制ECU、防抱死制動系統(tǒng)ECU、四輪驅(qū)動系統(tǒng)ECU、主動 懸架系統(tǒng)ECU、電控自動變速器ECU、定速巡航系統(tǒng)ECU等，其基本功能是通過各種傳感器實 時獲取車輛當前工況和外界工作條件，在微處理器或微控制器(CPU)的控制下，使得車輛 滿足動力性、經(jīng)濟性、舒適性以及環(huán)保等方面的要求。 VE型分配泵是目前國內(nèi)外中小型車用高速柴油機廣泛使用的一種單柱塞式分配 泵，它集噴油泵、調(diào)速器、輸油泵和噴油提前器等機構(gòu)于一身，體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、功 能齊全、安裝布置和維修方便。與直列泵相比，VE型分配泵具有轉(zhuǎn)速高、供油均勻、怠速穩(wěn) 定和油量調(diào)節(jié)便利等優(yōu)點。但傳統(tǒng)的機械式VE分配泵越來越難以滿足國內(nèi)外日益嚴格的 環(huán)保要求，應(yīng)用電控技術(shù)提高機械式VE分配泵的性能已成為延伸其生命周期的關(guān)鍵手段。 目前電控VE分配泵產(chǎn)品主要有德國的ECD-V系列、VP系列，日本的ECD-V、 COVEC-F系列等，可實現(xiàn)噴油量控制、發(fā)動機轉(zhuǎn)矩控制、噴油正時控制、怠速控制、冷啟動控 制、廢氣再循環(huán)(EGR)控制等功能，但其ECU結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高，限制了其推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種不僅集成度高、而且 簡便實用、成本低廉的分配泵電子控制單元，從而改善車用柴油發(fā)動機的排放性能，使之滿 足歐III排放標準。 為了達到以上目的，本發(fā)明的分配泵電子控制單元包括CPU，所述CPU的相 應(yīng)輸出控制端口分別接繼電器及報警驅(qū)動電路、正時閥驅(qū)動電路、EGR(Exhaust gas recirculation,尾氣再循環(huán))閥驅(qū)動電路，此外還包括轉(zhuǎn)速信號調(diào)理電路、油門信號調(diào)理 電路、冷卻液溫度信號調(diào)理電路、正時行程信號調(diào)理電路、EGR閥升程信號調(diào)理電路、開關(guān)量 輸入信號調(diào)理電路、故障診斷輸入信號調(diào)理電路；來自轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖信號、來自油門傳 感器的電壓信號、來自冷卻液溫度傳感器的溫度信號、來自正時行程傳感器的脈寬信號、來 自EGR閥的升程信號、來自外部蓄電池的電平信號和來自外部的診斷信號分別經(jīng)與之對應(yīng) 的所述轉(zhuǎn)速信號調(diào)理電路、油門信號調(diào)理電路、冷卻液溫度信號調(diào)理電路、正時行程信號調(diào) 理電路、EGR閥升程信號調(diào)理電路、開關(guān)量輸入信號調(diào)理電路和故障診斷輸入信號調(diào)理電路 接所述CPU的對應(yīng)輸入端口 。 工作時，轉(zhuǎn)速信號調(diào)理電路可接收安裝于VE泵或發(fā)動機之上的霍爾或磁電式轉(zhuǎn) 速傳感器輸出的轉(zhuǎn)速信號，對其進行濾波、整形，轉(zhuǎn)變?yōu)闃藴实? 5V TTL邏輯電平供CPU 測量轉(zhuǎn)速；油門信號調(diào)理電路對可變電阻式或霍爾式油門傳感器輸入信號進行濾波和阻抗變換后送入CPU內(nèi)置的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換(A/D)通道，供CPU采樣以獲取當前油門狀態(tài)；冷卻 液溫度信號調(diào)理電路將熱敏電阻式冷卻液溫度傳感器的電阻值轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，送入CPU 內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換通道進行采樣；正時行程信號調(diào)理電路對正時行程傳感器輸出的脈寬式提 前器行程信號進行調(diào)理，將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電壓信號送入CPU內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換通道進行采 樣；EGR閥升程信號調(diào)理電路可連接霍爾式或可變電阻式EGR閥升程傳感器，并對其輸出信 號進行濾波調(diào)理后送入CPU內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換通道進行采樣；開關(guān)量輸入信號調(diào)理電路將啟 動開關(guān)、點火鑰匙開關(guān)以及離合器狀態(tài)信號轉(zhuǎn)變?yōu)闃藴实腡TL邏輯電平，送入CPU的輸入/ 輸出端口供其采樣；故障診斷輸入信號調(diào)理電路接收從預(yù)熱塞、預(yù)熱供油電磁閥、回油電磁 閥以及高怠速繼電器引入的故障診斷信號，將其轉(zhuǎn)換為與短路、斷路、粘連等相應(yīng)故障對應(yīng) 的電壓信號，供CPU內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換通道采樣，并通過CPU運行的軟件判別相應(yīng)故障。之后， 繼電器及報警驅(qū)動電路對CPU輸出的繼電器以及報警LED控制信號進行功率驅(qū)動，并輸出 至相應(yīng)的預(yù)熱繼電器、預(yù)熱供油電磁閥、回油電磁閥、高怠速繼電器或者LED指示燈執(zhí)行相 應(yīng)的控制或狀態(tài)指示功能；正時閥驅(qū)動電路對CPU輸出的正時行程P麗控制信號進行功率 放大，并輸出驅(qū)動正時電磁閥。此外，正時閥驅(qū)動電路還集成有正時閥短路、斷路等故障識 別電路，供CPU用于故障診斷；EGR閥驅(qū)動電路對CPU輸出的EGR閥P麗控制信號進行功率 放大，并輸出驅(qū)動EGR真空電磁閥，同時，EGR閥驅(qū)動電路同樣集成有EGR閥短路、斷路等故 障識別電路，供CPU用于故障診斷。 由此可見，本實用新型以簡單實用的電路實現(xiàn)了高度集成化和成本低廉化，可以 改善車用柴油發(fā)動機的排放性能，使之滿足歐III排放標準。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型 的主要優(yōu)點歸納如下 (1)信號調(diào)理電路對外部傳感器的適應(yīng)范圍廣，如對轉(zhuǎn)速信號，可采用霍爾式轉(zhuǎn)速 傳感器或者磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，油門傳感器、ERG閥升程傳感器也可采用霍爾式或者可變電 阻式，擴大了ECU的應(yīng)用范圍； (2)針對國產(chǎn)電控噴油裝置性能不穩(wěn)定、可靠性不高的缺陷，采用機械式噴油量控 制與電控噴油正時、電控EGR、電控冷啟動相結(jié)合，提供了一種簡便實用、成本低廉的VE型 分配泵電控解決方案，可有效改善車用柴油發(fā)動機的排放性能，使之滿足中國機動車III 號(歐III)排放標準； (3)ECU采用集成程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、A/D轉(zhuǎn)換、P麗、通信等多種外圍電路的 8位或16位汽車級CPU芯片，集成度、可靠性高； (4)ECU具有完善的故障在線診斷功能，可記錄故障碼，方便系統(tǒng)維護。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。


圖1為本實用新型一個實施例的控制單元總體框圖。 圖2為
圖1實施例CPU電路原理圖。 圖3為
圖1實施例轉(zhuǎn)速信號調(diào)理電路原理圖。 圖4為
圖1實施例油門信號調(diào)理電路原理圖。 圖5為
圖1實施例冷卻液溫度信號調(diào)理電路原理圖。 圖6為
圖1實施例正時行程信號調(diào)理電路原理圖。[0020] 圖7為
圖1實施例EGR閥升程和蓄電池電壓調(diào)理電路原理圖。 圖8為
圖1實施例開關(guān)量和故障診斷輸入信號調(diào)理電路原理圖。 圖9為
圖1實施例輸出驅(qū)動電路原理圖。
圖10為
圖1實施例通信接口電路原理圖。
圖11為
圖1實施例的電源電路原理圖。
具體實施方式實施例一 本實施例為一種VE型分配泵電子控制單元，如附
圖1所示，主要由CPU 1、轉(zhuǎn)速信 號調(diào)理電路2、油門信號調(diào)理電路3、冷卻液溫度信號調(diào)理電路4、正時行程信號調(diào)理電路5、 EGR閥升程信號調(diào)理電路6、開關(guān)量輸入信號調(diào)理電路7、故障診斷輸入信號調(diào)理電路8、繼 電器及報警LED驅(qū)動電路9、正時閥驅(qū)動電路10、EGR閥驅(qū)動電路11以及通信電路12組成。 反映發(fā)動機當前工況的各種傳感器輸出信號——來自轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖信號、來自油門傳 感器的電壓信號、來自冷卻液溫度傳感器的溫度信號、來自正時行程傳感器的脈寬信號、來 自EGR閥的行程信號、來自外部蓄電池的電平信號和來自外部的診斷信號(包括預(yù)熱塞、預(yù) 熱供油電磁閥、回油電磁閥、高怠速繼電器的故障診斷信號)分別經(jīng)與之對應(yīng)的轉(zhuǎn)速信號 調(diào)理電路、油門信號調(diào)理電路、冷卻液溫度信號調(diào)理電路、正時行程信號調(diào)理電路、EGR閥升 程信號調(diào)理電路、開關(guān)量輸入信號調(diào)理電路和故障診斷輸入信號調(diào)理電路接CPU1的對應(yīng) 輸入端口，這些信號經(jīng)相應(yīng)的信號調(diào)理電路處理后輸入CPU l，CPU l根據(jù)采集到的各信號 狀態(tài)進行運算、處理和判別，輸入分別接繼電器及報警驅(qū)動電路、正時閥驅(qū)動電路、EGR閥驅(qū) 動電路，對預(yù)熱電磁閥、預(yù)熱供油電磁閥、回油電磁閥、高怠速繼電器以及噴油正時、EGR閥 等進行控制，和故障報警。 如附圖2所示，本實施例的CPU選擇集成程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、A/D轉(zhuǎn)換器、模 擬比較器、P麗、脈沖捕捉、串行通信、SPI接口等多種功能的8位汽車級MC9S08DZ60芯片， 并外擴SPI串行接口 EEPR0M芯片M95128用于存儲正時、EGR控制MAP圖以及ECU工作參數(shù)。 如附圖3所示，本實施例的轉(zhuǎn)速信號調(diào)理電路由隔直濾波、放大和施密特比較整 形電路構(gòu)成，隔直濾波部分主要由電容C25、 C24構(gòu)成，放大部分主要由放大器U7A構(gòu)成，比 較整形部分主要由U7B及其外圍器件構(gòu)成。來自轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖信號經(jīng)所述隔直、濾波、 放大和施密特比較整形電路后輸入到CPU的對應(yīng)端口 。轉(zhuǎn)速信號調(diào)理電路對來自霍爾式和 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速信號進行隔直、濾波、放大和施密特比較整形，將其轉(zhuǎn)換為0 5V 標準的TTL脈沖信號，輸出至CPU內(nèi)置的模擬比較器，用于轉(zhuǎn)速測量。對集電極開路輸出的 霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器，電路通過上拉電阻R85提供輸出級電平適配，二極管D8用于防止外接 磁電式傳感器時可能產(chǎn)生的高壓信號干擾ECU內(nèi)置供電電源。 如附圖4所示，本實施例的油門輸入信號調(diào)理電路由第一低通濾波和第一阻抗變 換電路構(gòu)成，第一低通濾波部分主要由電容C23構(gòu)成，第一阻抗變換部分主要由U14B構(gòu)成。 來自可變電阻式或霍爾油門傳感器的電壓信號經(jīng)低通濾波和阻抗變換后，輸入到CPU對應(yīng) 的內(nèi)置A/D輸入端口 ，供CPU采集。 如附圖5所示，本實施例的冷卻液溫度信號調(diào)理電路由第二低通濾波和第二阻抗變換電路構(gòu)成，第二低通濾波部分主要由電容C33構(gòu)成，第二阻抗變換部分主要由U14A及 其外圍器件構(gòu)成。來自冷卻液溫度傳感器的溫度信號經(jīng)低通濾波和阻抗變換后，輸入到CPU 的對應(yīng)端口，將來自熱敏電阻的溫度信號經(jīng)低通濾波、阻抗變換后，輸入到CPU對應(yīng)的內(nèi)置 A/D輸入端口，供CPU采集。 如附圖6所示，本實施例的正時行程信號調(diào)理電路由T型低通濾波和運放電路構(gòu) 成，T型低通濾波部分主要由電容C61、C62構(gòu)成，運放部分主要運算放大器U14C構(gòu)成，來自 正時行程傳感器的脈寬信號經(jīng)T型低通濾波和運放后，反映行程大小的脈寬信號被轉(zhuǎn)變?yōu)?直流信號，并被調(diào)理到0 5V范圍，輸入到CPU的對應(yīng)端口 ，供CPU采集。 如附圖7所示，本實施例EGR閥升程信號調(diào)理電路由電容C 34組成的第三低通濾 波電路構(gòu)成，來自EGR閥的信號經(jīng)低通濾波后，輸入到CPU的對應(yīng)端口 ；同時還含有蓄電池 電壓信號調(diào)理電路，該電路由分壓和濾波電路構(gòu)成，蓄電池電壓信號經(jīng)分壓電阻R77分壓 衰減及電容C53低通濾波后，接入CPU對應(yīng)的內(nèi)置A/D輸入端口 。 如附圖8所示，本實施例的開關(guān)量輸入信號調(diào)理單元電路主要由三極管Q12組成 的電平變換電路構(gòu)成，來自外部蓄電池的電平信號經(jīng)電平變換，變成內(nèi)部0 5V TTL電平 后，輸入到CPU的對應(yīng)端口 ；同時，故障診斷輸入信號調(diào)理電路由穩(wěn)壓電阻網(wǎng)絡(luò)電路構(gòu)成， 外部故障診斷輸入信號通過穩(wěn)壓管Zl和電阻網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭ǖ碾妷狠敵鰻顟B(tài)，輸入到CPU 的對應(yīng)端口 ，用于判別電磁閥或繼電器的斷路、短路以及粘連故障。 此外，如附圖9所示，本實施例輸出驅(qū)動電路中MC1413B用于CPU輸出的邏輯控 制信號的電平轉(zhuǎn)換，其中一路輸出直接驅(qū)動報警LED，其它輸出進一步通過各功率三極管進 行功率放大驅(qū)動外部繼電器以及正時電磁閥和EGR真空電磁閥，除LED驅(qū)動外，所有繼電 器以及電磁閥的驅(qū)動均采用高端驅(qū)動方式，僅在需要時才對相關(guān)繼電器或電磁閥進行驅(qū)動 控制，避免繼電器和電磁閥一直處于連接電源的狀態(tài)，此外，對正時電磁閥和EGR真空電磁 閥，輸出驅(qū)動電路中集成了故障診斷反饋電路，用于正時電磁閥和EGR真空電磁閥的故障 診斷。 如附圖IO所示，本實施例通信電路集成了 RS-232C串行通信以及與K線兼容的 LIN通信總線，用于ECU與故障診斷儀和計算機的數(shù)據(jù)交換。 如附
圖11所示，本實施例電源電路采用具有開關(guān)功能低壓降線性穩(wěn)壓集成芯片 LM2941，當點火鑰匙接通電源后，LM2941開始工作為ECU提供電源，ECU上電后由其內(nèi)置程 序控制電源控制信號PWRCTRL輸出高電平，避免發(fā)動機啟動時由于點火開關(guān)暫時斷電所造 成的ECU工作中斷，若點火開關(guān)斷電超過一定時間，ECU可自行關(guān)斷PWRCTRL信號使得ECU 自身斷電，停止工作。 本實施例的具體工作過程為點火鑰匙接通電源后，ECU上電，開始運行其內(nèi)部程 序存儲器固化的電控程序，初始化系統(tǒng)狀態(tài)，實時采集當前發(fā)動機工作參數(shù)，包括冷卻液溫 度、油門、轉(zhuǎn)速、正時行程、EGR閥升程、點火、啟動、離合器開關(guān)狀態(tài)以及各故障診斷信號狀 態(tài)，ECU根據(jù)初始冷卻液溫度，決定是否進行冷啟動控制，需要進行冷啟動控制時，ECU冷啟 動控制程序模塊進行相應(yīng)的預(yù)加熱、后加熱以及預(yù)熱供油、回油、高怠速等控制。發(fā)動機啟 動開關(guān)打開后，ECU進一步根據(jù)存儲于EEPROM中的噴油正時MAP以及當前油門、轉(zhuǎn)速進行 噴油正時控制，并根據(jù)冷卻液溫度對噴油正時進行修正。發(fā)動機啟動成功后，ECU根據(jù)存儲 于EEPR0M中的EGR控制MAP以及當前油門、轉(zhuǎn)速進行EGR控制，并根據(jù)冷卻液溫度對EGR目標升程進行修正。發(fā)動機停機，點火鑰匙關(guān)閉后，ECU延時數(shù)秒自動斷電等待下一次發(fā)動 機啟動。 通信電路12提供RS-232C串行通信以及LIN通信接口 ，用于ECU與外部故障診斷 儀或計算機通信，供用戶讀取故障碼或者監(jiān)控ECU工作狀態(tài)。
權(quán)利要求一種分配泵電子控制單元，包括CPU，所述CPU的相應(yīng)輸出控制端口分別接繼電器及報警驅(qū)動電路、正時閥驅(qū)動電路、EGR閥驅(qū)動電路，其特征在于還包括轉(zhuǎn)速信號調(diào)理電路、油門信號調(diào)理電路、冷卻液溫度信號調(diào)理電路、正時行程信號調(diào)理電路、EGR閥升程信號調(diào)理電路、開關(guān)量輸入信號調(diào)理電路、故障診斷輸入信號調(diào)理電路；來自轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖信號、來自油門傳感器的電壓信號、來自冷卻液溫度傳感器的溫度信號、來自正時行程傳感器的脈寬信號、來自EGR閥的升程信號、來自外部蓄電池的電平信號和來自外部的診斷信號分別經(jīng)與之對應(yīng)的所述轉(zhuǎn)速信號調(diào)理電路、油門信號調(diào)理電路、冷卻液溫度信號調(diào)理電路、正時行程信號調(diào)理電路、EGR閥升程信號調(diào)理電路、開關(guān)量輸入信號調(diào)理電路和故障診斷輸入信號調(diào)理電路接所述CPU的對應(yīng)輸入端口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分配泵電子控制單元，其特征在于所述轉(zhuǎn)速信號調(diào)理電路 由隔直、濾波、放大和施密特比較整形電路構(gòu)成，來自轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖信號經(jīng)所述隔直、 濾波、放大和施密特比較整形電路后輸出到所述CPU的對應(yīng)端口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分配泵電子控制單元，其特征在于所述油門信號調(diào)理電路 由第一低通濾波和第一阻抗變換電路構(gòu)成，來自油門傳感器的電壓信號經(jīng)所述第一低通濾 波和第一阻抗變換電路后輸出到所述CPU的對應(yīng)端口 。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分配泵電子控制單元，其特征在于所述冷卻液溫度信號調(diào) 理電路由第二低通濾波和第二阻抗變換電路構(gòu)成，來自冷卻液溫度傳感器的溫度信號經(jīng)所 述第二低通濾波和第二阻抗變換電路后輸入到CPU的對應(yīng)端口。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分配泵電子控制單元，其特征在于所述正時行程信號調(diào)理電路由T型低通濾波和運放電路構(gòu)成，來自正時行程傳感器的脈寬信號經(jīng)所述T型低通濾 波和運放電路后輸入到CPU的對應(yīng)端口 。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分配泵電子控制單元，其特征在于所述EGR閥升程信號調(diào) 理電路由第三低通濾波電路構(gòu)成，來自EGR閥的信號經(jīng)所述第三低通濾波電路后輸入到 CPU的對應(yīng)端口 。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分配泵電子控制單元，其特征在于所述開關(guān)量輸入信號調(diào) 理電路由電平變換電路構(gòu)成，來自外部蓄電池的電平信號經(jīng)所述電平變換電路轉(zhuǎn)換為內(nèi)部 TTL電平后輸入到CPU的對應(yīng)端口 。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分配泵電子控制單元，其特征在于所述故障診斷輸入信號 調(diào)理電路由穩(wěn)壓電阻網(wǎng)絡(luò)電路構(gòu)成，來自外部的診斷信號經(jīng)所述穩(wěn)壓電阻網(wǎng)絡(luò)電路輸入到 CPU的對應(yīng)端口 。
專利摘要本實用新型涉及一種分配泵電子控制單元，屬于車用柴油機燃油控制技術(shù)領(lǐng)域。該電子控制單元CPU的相應(yīng)輸出控制端口分別接繼電器及報警驅(qū)動電路、正時閥驅(qū)動電路、EGR閥驅(qū)動電路，來自轉(zhuǎn)速、油門、冷卻液溫度、正時行程、EGR閥升程傳感器以及蓄電池電壓和故障診斷輸入信號分別經(jīng)轉(zhuǎn)速、油門、冷卻液溫度、正時行程、EGR閥升程、開關(guān)量輸入和故障診斷輸入信號調(diào)理電路接CPU的對應(yīng)輸入端口。本實用新型以簡單實用的電路實現(xiàn)了高度集成化和成本低廉化，可以改善車用柴油發(fā)動機的排放性能，使之滿足歐III排放標準。
文檔編號F02M51/04GK201539338SQ20092025724
公開日2010年8月4日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者孫曉峰, 許飛云, 龔松青 申請人:南京威孚金寧有限公司