基于mpc5554嵌入式的共軌柴油機(jī)電控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種共軌柴油機(jī)電控系統(tǒng)。特別是涉及一種基于MPC5554嵌入式的共軌柴油機(jī)電控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油機(jī)作為一種動(dòng)力機(jī)械，將柴油燃燒而產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。目前柴油機(jī)廣泛應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國(guó)防及人民日常生活中。當(dāng)前在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，我國(guó)的能源消耗過(guò)大，環(huán)境污染也比較嚴(yán)重，國(guó)家非常重視控制和減輕因能源消耗所帶來(lái)的環(huán)境污染。因此能源危機(jī)和環(huán)境污染對(duì)柴油機(jī)這一主要的移動(dòng)式動(dòng)力裝置提出了更高的經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)，要求對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行更加精確、靈活的控制。
[0003]柴油機(jī)的電控單元(ECU)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)柴油機(jī)的噴油量、噴油定時(shí)、噴射壓力、噴油模式、EGR率等各種參數(shù)進(jìn)行全工況范圍內(nèi)的最優(yōu)控制。當(dāng)前，鑒于柴油機(jī)中的各控制參數(shù)柔性可調(diào)，對(duì)不同工況可確定所需的最佳控制參數(shù)，從而優(yōu)化柴油機(jī)綜合性能，因此人們?cè)絹?lái)越重視，柴油機(jī)的電控單元ECU的開發(fā)，柴油機(jī)的電控單元ECU開發(fā)主要包括硬件設(shè)計(jì)、控制策略及軟件開發(fā)、控制參數(shù)標(biāo)定及電控發(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu)化三個(gè)階段。
[0004]隨著排放油耗法規(guī)的日趨嚴(yán)格，對(duì)ECU性能表現(xiàn)的要求也再日益提高。新的燃燒控制不但要求ECU能夠控制更多的執(zhí)行器，還要求ECU能夠提供更復(fù)雜且更精確實(shí)時(shí)的燃燒控制算法。但是，目前國(guó)內(nèi)ECU市場(chǎng)仍被國(guó)外廠商壟斷，且技術(shù)層面相對(duì)保密。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種通過(guò)充分利用協(xié)處理實(shí)現(xiàn)ECU對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的基本控制，以減少CPU的工作負(fù)荷，提高電控系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制精度的基于MPC5554嵌入式的共軌柴油機(jī)電控系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種基于MPC5554嵌入式的共軌柴油機(jī)電控系統(tǒng)，包括:由MPC5554芯片構(gòu)成的主控制單元，所述主控制單元的信號(hào)輸入端連接由模擬信號(hào)調(diào)理電路和數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路構(gòu)成的信號(hào)輸入模塊，所述主控制單元還分別連接通信模塊和標(biāo)定模塊，所述主控制單元的信號(hào)輸入端還連接用于給電控系統(tǒng)提供電源的電源管理模塊的信號(hào)輸出端，所述主控制單元的控制輸出端連接用于驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)模塊，所述主控制單元的信號(hào)輸入端還通過(guò)診斷模塊連接驅(qū)動(dòng)模塊的信號(hào)輸出端。
[0007]所述的電源管理模塊包括有汽車電瓶，以及分別與所述的汽車電瓶相連接的數(shù)字電源、斬波升壓電路和反饋電路，其中，所述的反饋電路的電源輸入端還連接所述的斬波升壓電路的電源輸出端，反饋電路的信號(hào)輸出分別連接主控制單元和驅(qū)動(dòng)模塊的信號(hào)輸入端，所述的斬波升壓電路還連接驅(qū)動(dòng)模塊，所述的數(shù)字電源的診斷信號(hào)輸出端連接主控制單元中eTPU。
[0008]所述的數(shù)字電源包括有與所述汽車電瓶相連用于輸出12V電源的LM2596穩(wěn)壓芯片和與所述LM2596穩(wěn)壓芯片相連用于輸出5V、3.3V和1.5V的MCZ33730芯片，所述LM2596穩(wěn)壓芯片和MCZ33730芯片的診斷信號(hào)輸出端連接主控制單元中eTPU。
[0009]所述的斬波升壓電路包括有第一低邊MOS管門極驅(qū)動(dòng)芯片，所述第一低邊MOS管門極驅(qū)動(dòng)芯片的信號(hào)輸入端連接驅(qū)動(dòng)模塊中的CPLD模塊的信號(hào)輸出端，第一低邊MOS管門極驅(qū)動(dòng)芯片的控制信號(hào)輸出端連接第i^一MOS管Ql I的柵極，所述第^^一MOS管Ql I的源極接地，漏極分別通過(guò)電感(LDl)連接汽車電瓶，通過(guò)一個(gè)二極管D31到電源輸出端VCC，以及依次通過(guò)所述的二極管D31和一個(gè)電容C31接地。
[0010]所述的反饋電路包括有電壓比較芯片，所述電壓比較芯片的一個(gè)信號(hào)輸入端通過(guò)一個(gè)電阻R33連接汽車電瓶，該信號(hào)輸入端還通過(guò)一個(gè)電阻R34接地，另一個(gè)信號(hào)輸入端通過(guò)一個(gè)電阻R35連接斬波升壓電路的電源輸出端VCC，該信號(hào)輸入端還通過(guò)一個(gè)電阻R36接地，所述電壓比較芯片的兩個(gè)信號(hào)輸出端分別連接主控制單元中eTPU，該兩個(gè)信號(hào)輸出端還分別各通過(guò)一個(gè)電阻R31和R32接5V電源，其中的一個(gè)信號(hào)輸出端還連接驅(qū)動(dòng)模塊中的CPLD模塊的信號(hào)輸入端。
[0011]所述的驅(qū)動(dòng)模塊包括有分別連接主控制單元中eTPU以及電源管理模塊中的反饋電路和斬波升壓電路的CPLD模塊，分別連接CPLD模塊的信號(hào)輸出端以及電源管理模塊中斬波升壓電路的噴油器驅(qū)動(dòng)電路，信號(hào)輸入端連接主控制單元中eTPU的直流感性負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路，所述噴油器驅(qū)動(dòng)電路和直流感性負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)輸出端分別連接發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒機(jī)構(gòu)。
[0012]所述的CPLD模塊有十二個(gè)信號(hào)輸出端和六個(gè)信號(hào)輸入端，所述的六個(gè)信號(hào)輸入端分別連接主控制單元的eTPU的信號(hào)輸出端，CPLD模塊的兩個(gè)信號(hào)輸出端連接主控制單元的eTPU的信號(hào)輸入端，CPLD模塊的十個(gè)信號(hào)輸出端連接所述噴油器驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端。
[0013]所述的直流感性負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路包括有第二低邊MOS管門極驅(qū)動(dòng)芯片，所述第二低邊MOS管門極驅(qū)動(dòng)芯片的信號(hào)輸入端連接主控制單元中eTPU，所述第二低邊MOS管門極驅(qū)動(dòng)芯片的電源輸入端連接12V電源，所述第二低邊MOS管門極驅(qū)動(dòng)芯片的一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連接第十二 MOS管Q12的柵極，另一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連接第十三MOS管Q13的柵極，所述第十二MOS管Q12和第十三MOS管Q13的源極接地，其中，所述第十二MOS管Q12的漏極構(gòu)成驅(qū)動(dòng)輸出端，分別通過(guò)一個(gè)續(xù)流二極管D41連接汽車電瓶，通過(guò)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒機(jī)構(gòu)中的一個(gè)直流感性負(fù)載連接汽車電瓶，所述第十三MOS管Q13的漏極構(gòu)成另一驅(qū)動(dòng)輸出端，分別通過(guò)一個(gè)續(xù)流二極管D41連接汽車電瓶，通過(guò)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒機(jī)構(gòu)中的另一個(gè)直流感性負(fù)載連接汽車電瓶。
[0014]所述的噴油器驅(qū)動(dòng)電路包括有與所述的CPLD模塊的信號(hào)輸出端相連的四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的用于驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒機(jī)構(gòu)中的噴油器高邊的噴油器高邊驅(qū)動(dòng)電路，以及與所述的CPLD模塊的信號(hào)輸出端相連的三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的用于驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒機(jī)構(gòu)中的噴油器低邊的噴油器低邊驅(qū)動(dòng)電路，其中:
[0015]任一個(gè)噴油器高邊驅(qū)動(dòng)電路均包括有:一個(gè)高邊MOS管門極驅(qū)動(dòng)芯片，所述高邊MOS管門極驅(qū)動(dòng)芯片的信號(hào)輸入端連接CPLD模塊的信號(hào)輸出端，所述高邊MOS管門極驅(qū)動(dòng)芯片兩個(gè)電源輸入端連接5V電源，一個(gè)電源輸入端通過(guò)一個(gè)自舉二極管連接12V電源，該電源輸入端還通過(guò)一個(gè)自舉電與高邊MOS管門極驅(qū)動(dòng)芯片的一個(gè)信號(hào)輸入端共同連接一個(gè)MOS管Q1/Q2/Q3/Q4的源極，所述高邊MOS管門極驅(qū)動(dòng)芯片的兩個(gè)控制信號(hào)輸出端分別各通過(guò)一個(gè)電阻Rl和電阻R3或電阻R2和電阻R4或電阻R5和電阻R7或電阻R6和電阻R8連接所述MOS管Ql或MOS管Q2或MOS管Q3或MOS管Q4的柵極，所述MOS管Ql或MOS管Q2或MOS管Q3或MOS管Q4的源極通過(guò)一個(gè)導(dǎo)向二極管連接噴油器的高邊，所述的MOS管Ql或MOS管Q2或MOS管Q3或MOS管Q4的源極還依次通過(guò)所述的導(dǎo)向二極管和一個(gè)續(xù)流二極管接地，所述四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的高邊驅(qū)動(dòng)電路中的兩個(gè)高邊驅(qū)動(dòng)電路中的MOS管Ql或MOS管Q2的漏極連接電源管理模塊中斬波升壓電路的電源輸出端VCC，另兩個(gè)高邊驅(qū)動(dòng)電路中的MOS管Q3或MOS管Q4的漏極連接汽車電瓶，其中，具有MOS管Ql和MOS管Q3的兩個(gè)高邊驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成一組，共同連接三個(gè)噴油器的高邊，具有MOS管Q2和MOS管Q4的兩個(gè)高邊驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成一組，共同連接另外三個(gè)噴油器的尚邊；
[0016]任一個(gè)噴油器低邊驅(qū)動(dòng)電路均包括有一個(gè)低邊MOS管門極驅(qū)動(dòng)芯片，所述低邊MOS管門極驅(qū)動(dòng)芯片的兩個(gè)信號(hào)輸入端分別連接CPLD模塊的信號(hào)輸出端，所述低邊MOS管門極驅(qū)動(dòng)芯片的電源輸入端連接12V電源，所述低邊MOS管門極驅(qū)動(dòng)芯片具有兩個(gè)控制信號(hào)輸出端，每一個(gè)控制信號(hào)輸出端連接一個(gè)MOS管Q5或MOS管Q6或MOS管Q7或MOS管Q8或MOS管Q9或MOS管QlO的柵極，所述MOS管Q5或MOS管Q6或MOS管Q7或MOS管Q8或MOS管Q9或MOS管QlO的源極連接診斷模塊的信號(hào)輸入端，以及通過(guò)一個(gè)電阻接地，所述MOS管Q5或MOS管Q6或MOS管Q7或MOS管Q8或MOS管Q9或MOS管QlO的漏極對(duì)應(yīng)連接一個(gè)噴油器(L1/L2/L3/L4/L5/L6)的低邊，該漏極還通過(guò)一個(gè)續(xù)流二極管連接電源管理模塊中斬波升壓電路的電源輸出端VCC。
[0017]所述的診斷模塊包括電壓反饋型放大器芯片，所述的電壓反饋型放大器芯片的兩個(gè)信號(hào)輸入端分別與所述的MOS管Q5、M0S管Q6、M0S管Q7的源極和MOS管Q8、M0S管Q9、M0S管QlO的源極相連，所述的電壓反饋型放大器芯片的另外兩個(gè)信號(hào)輸入端分別通過(guò)電阻Rll和電阻R12接地，該兩個(gè)信號(hào)輸入端還分別通過(guò)電阻R9和RlO連接所述電壓反饋型放大器芯片的兩個(gè)信號(hào)輸出端，該兩個(gè)信號(hào)輸出端連接主控制單元中的增強(qiáng)A/D轉(zhuǎn)換單元eQADC。
[0018]本實(shí)用新型的基于MPC5554嵌入式的共軌柴油機(jī)電控系統(tǒng)，充分利用協(xié)處理實(shí)現(xiàn)ECU對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的基本控制，從而大幅減少CPU的工作負(fù)荷。這樣，CPU可以使用更多的指令周期來(lái)控制更多的執(zhí)行器，處理發(fā)動(dòng)機(jī)的工作信息。因此，ECU可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)更精確與實(shí)時(shí)的控制。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型基于MPC5554嵌入式的共軌柴油機(jī)電控系統(tǒng)的構(gòu)成框圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型中斬波升壓電路和反饋電路的電路原理圖；
[0021]圖3是本實(shí)用新型中直流感性負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路的電路原理圖；
[0022]圖4是本實(shí)用新型中噴油器驅(qū)動(dòng)電路的電路原理圖；