一种自适应多功能汽车喷油器驱动系统技术方案

本发明专利技术涉及一种自适应多功能汽车喷油器驱动系统，包含电源模块、主控模块、驱动模块、信号放大模块、储存模块和通信模块，上位机通过通信模块向主控模块发送命令，主控模块解析命令，发送相应的脉冲信号至驱动模块驱动喷油器，同时，主控模块通过信号放大模块采集喷油器状态信息，发送至储存模块保存。本发明专利技术利用喷油器特性实现对喷油器的自动识别，并可对不同类型的喷油器进行相应的驱动方式，提高了工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应多功能汽车喷油器驱动系统
本专利技术属于测量控制领域，具体涉及一种自适应多功能的喷油器驱动系统。
技术介绍
汽车喷油器是汽车发动机的核心部件之一，喷油器的工作状态，直接将影响汽车发动机的工作特性。喷油器是通过驱动系统控制其电磁阀的通断，实现对喷油器喷油量、喷油速率等喷射特性的控制。从而，实现发动机排放性能、动力性能等工作特性的相互匹配。因此，喷油器驱动系统直接影响着喷油器的控制精度，从而影响着发动机的工作特性。由于发动机技术的发展日益成熟，对喷油器驱动器的需求也越来越高，从发动机最佳工作特性考虑，不但需要喷油器驱动系统可以自动识别并驱动多种类型喷油器，还需要更多地故障诊断功能，尤其是针对喷油器检测市场，还需要喷油器驱动系统提供更多地检测功能，来提高检测效率。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题，而提供一种自适应多功能汽车喷油器驱动系统。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种自适应多功能汽车喷油器驱动系统，包含电源模块、主控模块、驱动模块、信号放大模块、储存模块和通信模块，上位机通过通信模块向主控模块发送命令，主控模块解析命令，发送相应的脉冲信号至驱动模块驱动喷油器，同时，主控模块通过信号放大模块采集喷油器状态信息，发送至储存模块保存。而且，所述电源模块主要包括稳压电路，负责对喷油器驱动系统供电。而且，所述的主控模块包括单片机及其外围电路，主控模块与电源模块、驱动模块、信号放大模块、储存模块和通信模块并行连接，主要负责提供喷油器驱动信号以及信号的采集与处理。而且，所述的驱动模块包括两部分，一部分为高低边MOS管驱动芯片及其外围电路，另一部分为MOS管驱动电路及其外围电路。高低边MOS管驱动芯片U1的输入端与主控模块的单片机的脉冲输出端相连接，用于放大单片机的举动信号。高低边MOS管驱动芯片U1的高边输出端与高边MOS管Q1的栅极相连接，用于驱动MOS管Q1；高低边MOS管驱动芯片U1的低边输出端与低边MOS管Q2的栅极相连接，用于驱动MOS管Q2。高边MOS管的源极与电源输出端相连接，其漏极与喷油器的输入端相连接。低边MOS管的源极与喷油器的输出端相连接，其漏极与采样电阻R3相连接。同时，采样电阻R3的两端与信号放大电路相连接，采样电阻R3用于采集喷油器的状态信号。喷油器、二极管D1、电容C1和二极管D2构成续流回路，用于实现喷油器的快速关断，电容C1用于回收喷油器中线圈的能量。而且，所述信号放大模块包括运算放大器及其外围电路，信号放大模块输入端与驱动模块相连接，输出端与单片机相连接，主要负责对喷油器状态信号的采集放大处理。而且，所述储存模块包括储存芯片及其外围电路，其通信引脚与单片机相应的通信引脚相连接，负责储存喷油器状态信息。上述自适应多功能汽车喷油器驱动系统的控制方法步骤如下：(1)开启电源，由上位机通过通信模块向单片机发送“识别喷油器”命令，此时单片机发送相应脉冲信号，使高边MOS管Q1与低边MOS管Q2的栅极同时输入高电平脉冲，使MOS管Q1、Q2保持导通状态，同时，通过采样电阻R3以及信号放大模块采集喷油器信号，输入至单片机进行喷油器类型判断，并反馈类型信息回上位机；(2)如果为电压型喷油器，上位机发送喷油器喷射参数信息至单片机，此时单片机发送相应的脉冲信号，使MOS管Q2保持导通状态，同时，单片机通过高低边MOS管驱动芯片，发送与喷油器喷射参数相对应的脉冲信号至MOS管Q1的栅极，使喷油器进行相应的工作，在喷油器工作的同时，采样电阻R3以及信号放大模块采集并放大喷油器状态信号，发送至单片机，单片机再经过处理发送至储存模块进行保留；(3)如果为电流型喷油器，喷油器的工作分为两个阶段，第一阶段为电流上冲阶段，第二阶段为维持电流阶段，上位机发送喷油器喷射参数信息至单片机，此时单片机发送相应的脉冲信号，使MOS管Q1、Q2同时保持导通状态，喷油器工作进入第一阶段，当第一阶段时间达到，此时单片机发送相应的脉冲信号使MOS管Q2保持导通状态，MOS管Q1的栅极接收与喷油器喷射参数相对应的脉冲信号，使喷油器工作进入第二阶段，在喷油器工作的同时，采样电阻R3以及信号放大模块采集并放大喷油器状态信号，发送至单片机，单片机再经过处理发送至储存模块进行保留；(4)喷油器工作时，采样电阻R3以及信号放大模块实时采集并放大喷油器状态信号，发送至单片机进行断路或短路的故障诊断，反馈信息至上位机；(5)喷油器工作结束，由上位机发送读取故障码命令，单片机通过储存模块提取故障码，反馈至上位机。而且，所述单片机处理时，采用以下算法公式：式中：u(t)为输出值；KP为比例系数；Ti为积分时间常量；Td为微分时间常量；e(t)为设定维持电流值与实际维持电流值的偏差，设采样时间为T，在k时刻可将式1离散化得到：式中：为积分系数；为微分系数，由式2可得k-1时刻的输出函数如式3所示：结合式2、式3可得控制增量为：通过式4可知每一时刻电流的调节增量，只与k、k-1、k-2三个时刻的电流偏差有关，u(k)＝Du(k)+u(k-1)式5由式5可得每一时刻的电流输出量u(k)，式中w(k)为单片机输出脉冲的占空比，由式6可将最终电流输出量u(k)转化为脉冲信号占空比w(k)，通过调节w(k)改变u(k)。本专利技术的优点和积极效果是：(1)本专利技术利用喷油器特性实现对喷油器的自动识别，并可对不同类型的喷油器进行相应的驱动方式，提高了工作效率。(2)本专利技术通过主控模块、驱动模块和信号放大模块，可对喷油器进行断路或短路的故障诊断，实现了较高的自动化程度。(3)本专利技术不但提供的喷油器驱动脉冲参数的可调范围较大，而且针对电流型喷油器实现了上冲时间以及驱动电流的自由设定，同时电流型喷油器驱动电流可自调节。实现了较高的可靠性与稳定性，尤其针对喷油器检测市场，实现了对喷油器更加全面的检测效果。(4)本专利技术实现了喷油器状态信息的跟踪与储存，为喷油器长时间工作提供故障码，提高了对喷油器故障检测的工作效率。附图说明图1为本专利技术的电路原理框图。图2为本专利技术中的驱动模块的等效电路图。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施例对本专利技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。如图1所示，设计一种自适应多功能汽车喷油器驱动系统，包含电源模块、主控模块、驱动模块、信号放大模块、储存模块和通信模块。上位机通过通信模块向主控模块发送命令，主控模块解析命令，发送相应的脉冲信号至驱动模块驱动喷油器。同时，主控模块通过信号放大模块采集喷油器状态信息，发送至储存模块保存。所述电源模块主要包括稳压电路，负责对喷油器驱动系统供电。所述的主控模块包括单片机及其外围电路，主控模块与电源模块、驱动模块、信号放大模块、储存模块和通信模块并行连接，主要负责提供喷油器驱动信号以及信号的采集与处理。如图2所示，所述的驱动模块包括两部分，一部分为高低边MOS管驱动芯片及其外围电路，另一部分为MOS管驱动电路及其外围电路。高低边MOS管驱动芯片U1的输入端与主控模块的单片机的脉冲输出端相连接，用于放大单片机的举动信号。高低边MOS管驱动芯片U1的高边输出端与高边MOS管Q1的栅极相连接，用于驱动MOS管Q1；高低边MOS管驱动芯片U1的低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应多功能汽车喷油器驱动系统，其特征在于：包含电源模块、主控模块、驱动模块、信号放大模块、储存模块和通信模块，上位机通过通信模块向主控模块发送命令，主控模块解析命令，发送相应的脉冲信号至驱动模块驱动喷油器，同时，主控模块通过信号放大模块采集喷油器状态信息，发送至储存模块保存。

【技术特征摘要】
1.一种自适应多功能汽车喷油器驱动系统，其特征在于：包含电源模块、主控模块、驱动模块、信号放大模块、储存模块和通信模块，上位机通过通信模块向主控模块发送命令，主控模块解析命令，发送相应的脉冲信号至驱动模块驱动喷油器，同时，主控模块通过信号放大模块采集喷油器状态信息，发送至储存模块保存。2.根据权利要求1所述的自适应多功能汽车喷油器驱动系统，其特征在于：所述电源模块主要包括稳压电路，负责对喷油器驱动系统供电。3.根据权利要求1所述的自适应多功能汽车喷油器驱动系统，其特征在于：所述的主控模块包括单片机及其外围电路，主控模块与电源模块、驱动模块、信号放大模块、储存模块和通信模块并行连接，主要负责提供喷油器驱动信号以及信号的采集与处理。4.根据权利要求1所述的自适应多功能汽车喷油器驱动系统，其特征在于：所述的驱动模块包括两部分，一部分为高低边MOS管驱动芯片及其外围电路，另一部分为MOS管驱动电路及其外围电路。高低边MOS管驱动芯片U1的输入端与主控模块的单片机的脉冲输出端相连接，用于放大单片机的举动信号。高低边MOS管驱动芯片U1的高边输出端与高边MOS管Q1的栅极相连接，用于驱动MOS管Q1；高低边MOS管驱动芯片U1的低边输出端与低边MOS管Q2的栅极相连接，用于驱动MOS管Q2。高边MOS管的源极与电源输出端相连接，其漏极与喷油器的输入端相连接。低边MOS管的源极与喷油器的输出端相连接，其漏极与采样电阻R3相连接。同时，采样电阻R3的两端与信号放大电路相连接，采样电阻R3用于采集喷油器的状态信号。喷油器、二极管D1、电容C1和二极管D2构成续流回路，用于实现喷油器的快速关断，电容C1用于回收喷油器中线圈的能量。5.根据权利要求1所述的自适应多功能汽车喷油器驱动系统，其特征在于：所述信号放大模块包括运算放大器及其外围电路，信号放大模块输入端与驱动模块相连接，输出端与单片机相连接，主要负责对喷油器状态信号的采集放大处理。6.根据权利要求1所述的自适应多功能汽车喷油器驱动系统，其特征在于：所述储存模块包括储存芯片及其外围电路，其通信引脚与单片机相应的通信引脚相连接，负责储存喷油器状态信息。7.根据权利要求4所述的自适应多功能汽车喷油器驱动系统，其特征在于：所自适应多功能汽车喷油器驱动系统的控制方法步骤如下：(1)开启电源，由上位机通过通信模块向单片机发送“识别喷油器”命令，此时单片机发送...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，李建文，李炎昊，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津,12