一种带驱动级短路保护的发动机电控点火系统技术方案

一种带驱动级短路保护的发动机电控点火系统，包括：电子控制器、点火线圈和火花塞，电子控制器与电池和点火线圈连接，点火线圈与电池和火花塞连接。其中，电子控制器包括：点火IGBT驱动级、微控制器和电流检测电路。本发明专利技术与传统技术相比，利用硬件的快速检测特性和系统参数设定的灵活性，使得点火保护可靠，适应性强。此外，还可通过系统进行数据下载，自适应点火系统不同的工作环境。点火系统不同的工作环境。点火系统不同的工作环境。

【技术实现步骤摘要】
一种带驱动级短路保护的发动机电控点火系统


[0001]本专利技术涉及一种发动机电控点火系统领域，具体涉及一种带驱动级短路保护的发动机电控点火系统。

技术介绍

[0002]汽车发动机技术不断发展，到现在火花点燃式发动机因其高的性价比，成为主流的乘用车发动机。如图2所示，传统电控火花点火系统由电子控制器(ECU)、点火驱动级、点线圈和火花塞组成。ECU根据发动机的运行状态，控制点火驱动级对点线圈充电，在适合的时刻断开充电，点火线圈次级产生高压击穿火花塞，点燃发动机气缸内的油气混合气，混合气燃烧做功推动活塞运动，从而发动机输出动能。
[0003]常用的点火驱动级为点火IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极性晶体管)。点火IGBT性价比高，是点火驱动级的首选。然而点火IGBT不带短路保护。在汽车中，对电池短路、对地短路是一种常见的故障，国际标准ISO 16750中定义了短路保护的要求。
[0004]如图2所示，在实际发动机应用中，从ECU输出脚a到点线圈输入脚b的导线通常有2
‑
3米，取决于ECU的安装位置。导线a
‑
b发生对电池短路时，将会产生非常大的电流，若IGBT无保护，短路电流将会烧坏IGBT。
[0005]所以，需要对点火IGBT电路提供保护设计，从而保护点火系统，使发动机正常运行。
[0006]点火系统工作过程。在需要对发动机气缸中的油气混合气点火前一定义的时间点开始，微控制器(MCU)控制驱动级IGBT导通，从而对点火线圈初级充电储能，在需要点火的时刻，MCU控制断开IGBT，点火线圈电感特性，电流的突变产生尖峰电压，在点火线圈次极感应出上万伏高压，击穿火花塞电极，形成放电通道，存储在点火线圈中的能量通过火花塞释放，在火花塞电极处形成电火花，点燃油气混合气。
[0007]正常点火充电在几毫秒时间，充电电流从0按近指数与线性之间的曲线增大到几安培，通常在10安培内。
[0008]而发生对电流短路时，流过IGBT的电流从0按接近阶跃曲线增大到几十安培甚至上百安掊。其破坏作用非常明显。其电流特征之一是电流增大速度非常快，增长时间非常短。与正常点火充电过程有明显的区别。
[0009]对于这种短路故障，有通过硬件比较器电路来检测充电电流变化时间来判断是否短路，这种方法可以在一定范围内实现短路认识和保护。其不足的是，因为是硬件电路，其比较电流阀值固定，电流达到比较电流阀值的时间也是固定的，而实际应用中，不同的点线圈，不同的电压，不同的温度，其充电电流增加的速度和时间都可能不同。以上情况限制了硬件比较器电路方法的应用范围。
[0010]为了解决上述问题，我们做出了一系列改进。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于，提供一种带驱动级短路保护的发动机电控点火系统，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。
[0012]一种带驱动级短路保护的发动机电控点火系统，包括：电子控制器、点火线圈和火花塞，所述电子控制器与电池和点火线圈连接，所述点火线圈与电池和火花塞连接；
[0013]其中，所述电子控制器包括：点火IGBT驱动级、微控制器和电流检测电路，所述微控制器与点火IGBT驱动级和电流检测电路连接，所述电流检测电路通过点火IGBT驱动级与点火线圈连接。
[0014]本专利技术的有益效果：
[0015]本专利技术与传统技术相比，利用硬件的快速检测特性和系统参数设定的灵活性，使得点火保护可靠，适应性强。此外，还可通过系统进行数据下载，自适应点火系统不同的工作环境。
附图说明：
[0016]图1为本专利技术的系统结构示意图。
[0017]图2为传统的系统结构示意图。
[0018]图3为故障诊断的流程图
[0019]图4为正常充电电流特性曲线示意图。
[0020]图5为一种对电源短路电流特性曲线示意图。
[0021]图6为另一种对电源短路电流特性曲线示意图。
[0022]图7为开路/对地短路电流特性曲线示意图。
[0023]图8为点火充电时间不重叠检测窗口示意图。
[0024]图9为点火充电时间重叠检测窗口示意图。
[0025]附图标记：
[0026]电子控制器100、微控制器110、电流检测电路120和点火IGBT驱动级130。
[0027]点火线圈200和火花塞300。
[0028]电池1。
具体实施方式
[0029]以下结合具体实施例，对本专利技术作进步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本专利技术而非用于限定本专利技术的范围。
[0030]实施例1
[0031]图1为本专利技术的系统结构示意图。图2为传统的系统结构示意图。图3为故障诊断的流程图图4为正常充电电流特性曲线示意图。图5为一种对电源短路电流特性曲线示意图。图6为另一种对电源短路电流特性曲线示意图。图7为开路/对地短路电流特性曲线示意图。图8为点火充电时间不重叠检测窗口示意图。图9为点火充电时间重叠检测窗口示意图。
[0032]如图1所示，一种带驱动级短路保护的发动机电控点火系统，包括：电子控制器100、点火线圈200和火花塞300，所述电子控制器100与电池1和点火线圈200连接，所述点火线圈200与电池1和火花塞300连接。
[0033]其中，所述电子控制器100包括：点火IGBT驱动级110、微控制器120和电流检测电路130，所述微控制器120与点火IGBT驱动级110和电流检测电路130连接，所述电流检测电路130通过点火IGBT驱动级110与点火线圈200连接。
[0034]本专利技术的原理：微控制器120在t0时刻发出高电平控制信号，控制点火IGBT驱动级110导通，通过电池1对点火线圈200初级充电储能。如图4所示，正常充电电流按近指数与线性之间的曲线增大到几安培，通常不大于10安培。充电电流斜率k11、k12比较小。如图5和6所示，发生短路时，充电电流几乎垂直增大到非常大的电流值，电流斜率k2或k3远大于正常情况下的充电电流斜率k11、k12。
[0035]如图5所示，短路1，是指电子控制器100的点火输出a
‑
b段处于对电池短路状态，微控制器120控制点火IGBT驱动级110导通，电流i快速增大，电流斜率k2非常大，到达最大电流后，经过几次振荡后保持大电流，直到微控制器120控制点火IGBT驱动级110关断，电流下降到0。
[0036]如图6所示，短路2，是指微控制器120控制点火IGBT驱动级110导通后，电子控制器100点火输出a
‑
b段短路到电池，电流立即快速增大，电流斜率k3非常大，到达最大电流后，经过几次振荡后保持大电流，直到微控制器120控制点火IGBT驱动级110关断，电流下降到0。随后的控制过程中，若仍然短路到电池，则为短路1的情形。
[0037]若点火IGBT驱动级110处于关断状态，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带驱动级短路保护的发动机电控点火系统，其特征在于，包括：电子控制器(100)、点火线圈(200)和火花塞(300)，所述电子控制器(100)与电池(1)和点火线圈(200)连接，所述点火线圈(200)与电池(1)和火花塞(300)连接；其中，所述电子控制器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张阳，薄云东，
申请(专利权)人：上海驰圣汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：