电控装置、集成芯片、燃油喷射装置及发动机的制作方法

1.本实用新型涉及控制技术领域，尤其涉及一种电控装置、集成芯片、燃油喷射装置及发动机。


背景技术：

2.相关技术中，可以通过电控装置，控制时间
‑
压力式的燃油喷射装置，从而实现向发动机的气缸中喷射高压燃油。而相关技术中的电控装置，存在结构复杂的问题。


技术实现要素：

3.技术问题
4.有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是，如何降低电控装置的结构复杂度。
5.解决方案
6.为了解决上述技术问题，根据本实用新型的实施例，提供了一种电控装置，应用于发动机，包括：高边驱动模块、低边驱动模块以及控制模块；所述高边驱动模块包括喷油器驱动子模块，所述喷油器驱动子模块用于驱动所述发动机的至少一个电控喷油器喷射高压燃油；所述低边驱动模块，用于驱动所述发动机的电控低压燃油计量器计量低压燃油，以及驱动所述发动机的输油泵向所述电控低压燃油计量器中输送低压燃油；所述控制模块，分别连接所述高边驱动模块及所述低边驱动模块，所述控制模块用于：根据输入信号，控制所述高边驱动模块和所述低边驱动模块运行，所述输入信号包括：所述发动机的至少一个压力传感器采集的压力信号，及所述发动机的凸轮轴传感器和/或曲轴传感器采集的相位信号；其中，所述凸轮轴传感器和/或曲轴传感器安装在所述发动机的凸轮轴和/或曲轴上，所述至少一个压力传感器安装在所述发动机的至少一个燃油加压组件上，所述至少一个燃油加压组件用于对低压燃油进行加压并蓄压，得到高压燃油。
7.在一种可能的实现方式中，所述控制模块包括模拟信号处理子模块和数字信号处理子模块，所述模拟信号处理子模块连接到所述至少一个压力传感器，用于对所述至少一个压力传感器采集的压力信号进行处理，得到处理后的压力信号；所述数字信号处理子模块连接到所述凸轮轴传感器和/或所述曲轴传感器，用于对所述凸轮轴传感器和/或所述曲轴传感器采集的相位信号进行处理，得到处理后的相位信号；所述输入信号包括所述处理后的压力信号和所述处理后的相位信号。
8.在一种可能的实现方式中，所述模拟信号处理子模块，还用于对油门踏板传感器、机油温压传感器和水温传感器采集的信号进行处理，得到处理后的信号；所述数字信号处理子模块，还用于对点火开关信号、风扇开关信号、输油泵开关信号和风扇开关信号进行处理，得到处理后的开关信号；所述输入信号还包括所述处理后的信号和所述处理后的开关信号。
9.在一种可能的实现方式中，所述高边驱动模块还包括dc/dc升压子模块，所述dc/dc升压子模块用于为所述喷油器驱动子模块提供高压；所述低边驱动模块还用于驱动所述
发动机的水泵和冷却风扇运行。
10.在一种可能的实现方式中，所述装置还包括电源模块；所述电源模块，用于向所述控制模块以及所述发动机的传感器进行供电，所述发动机的传感器包括所述至少一个压力传感器、所述油门踏板传感器、所述机油温压传感器和所述水温传感器。
11.在一种可能的实现方式中，所述装置部署在电路板中，其中，所述电源模块与所述高边驱动模块分别部署在所述电路板的两个长边边缘处。
12.在一种可能的实现方式中，所述装置还包括通信模块，用于实现所述控制模块与上位机之间的通信，所述通信模块连接所述控制模块，所述通信模块，包括can总线信号处理单元和lin总线信号处理单元；所述can总线信号处理单元，用于对can总线上传输的通信信号进行处理；所述lin总线信号处理单元，用于对lin总线上传输的通信信号进行处理。
13.为了解决上述技术问题，根据本实用新型的实施例，提供了一种集成芯片，所述集成芯片包括：如上任一项所述的电控装置。
14.为了解决上述技术问题，根据本实用新型的实施例，提供了一种燃油喷射装置，包括：如上所述的集成芯片、至少一个燃油加压组件、至少一个电控喷油器、电控低压燃油计量器和输油泵；所述至少一个燃油加压组件分别与所述至少一个电控喷油器通过管道连接；所述输油泵与所述电控低压燃油计量器通过管道连接；所述电控低压燃油计量器与所述至少一个燃油加压组件通过管道连接；所述集成芯片分别与所述至少一个电控喷油器、所述电控低压燃油计量器和所述输油泵进行电连接。
15.为了解决上述技术问题，根据本实用新型的实施例，提供了一种发动机，所述发动机包括所述的燃油喷射装置。
16.有益效果
17.本实用新型实施例的电控装置，通过控制模块连接高边驱动模块和低边驱动模块，可以实现对至少一个电控喷油器、电控低压燃油计量器及输油泵的控制，使得电控装置的模块化集成度高，降低了结构复杂度。
18.根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本实用新型的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
19.包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本实用新型的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本实用新型的原理。
20.图1示出根据本实用新型实施例的电控装置的框图；
21.图2示出根据本实用新型实施例的电控装置的框图；
22.图3示出根据本实用新型实施例的电控装置的框图；
23.图4示出根据本实用新型实施例的电控装置的框图；
24.图5示出根据本实用新型实施例的电控装置的框图；
25.图6示出根据本实用新型实施例的电控装置的框图。
具体实施方式
26.以下将参考附图详细说明本实用新型的各种示例性实施例、特征和方面。附图中
modulation，脉冲宽度调制)信号；通过pwm信号可以调节电控低压燃油计量器的计量阀开度，进而可以实现对供油量的控制，以及驱动输油泵开关的开启或关闭，从而实现控制输油泵向电控低压燃油计量器中输出低压燃油。其中，供油量可以是指从油箱中供给燃油喷射装置的油量。
40.在一种可能的实现方式中，输油泵可以用于从油箱中向燃油喷射装置泵给低压燃油，电控低压燃油计量器可以用于计量供给燃油喷射装置的低压燃油的油量。对于电控低压燃油计量器和输油泵的类型和结构等，本实用新型实施例不做限制。
41.在一种可能的实现方式中，低边驱动模块02的电路结构可以至少包括低边驱动芯片(如，智能四路低边开关集成芯片tle6228gp)及周围电路构成。其中，驱动芯片可以用于在控制模块03的控制下产生驱动信号。
42.在一种可能的实现方式中，驱动芯片的周围电路可以至少包括与驱动芯片连接的二极管，与驱动芯片连接的二极管可以用于消除电路连接的感性负载在通断电过程中产生的瞬间高压对驱动芯片产生的负面作用，同时为感性负载产生的高压提供泄压通道。
43.需要说明的是，控制模块03可以通过专用硬件电路实现，也可以通过通用处理硬件(例如cpu、单片机、现场可编程逻辑器件fpga等)结合可执行逻辑指令实现，以执行控制模块的工作过程，其中，可执行逻辑指令可以基于现有技术手段实现。本实用新型对控制模块的具体实现方式不做限定。
44.在一种可能的实现方式中，控制模块03可以至少包括单片机和周围电路构成。其中周围电路可以包括时钟电路，本实用新型实施例对于时钟电路的结构不做限制，只要可以实现时钟计数功能即可。
45.在一种可能的实现方式中，单片机可以是8位、16位、32位单片机，对此本实用新型实施例不做限制。其中，较优的可以选用16位单片机，不仅可以实现对于时间
‑
压力式的燃油喷射装置的控制，还可以节省成本。
46.在一种可能的实现方式中，至少一个压力传感器、凸轮轴传感器和/或曲轴传感器与控制模块03连接，以实现将采集的信号发送给控制模块03。
47.在一种可能的实现方式中，至少一个电控喷油器、至少一个燃油加压组件、电控低压燃油计量器和输油泵可以是燃油喷射装置的部件，燃油喷射装置可以是发动机的部件，燃油喷射装置用于向发动机的气缸中喷射高压燃油。可以理解的是，燃油喷射装置中电控喷油器和燃油加压部件的数量，与发动机的气缸数一致。
48.在一种可能的实现方式中，至少一个燃油加压组件可以与电控低压燃油计量器通过管道连接，至少一个燃油加压部件可以对电控低压燃油计量器计量的低压燃油进行加压并蓄压，得到高压燃油；至少一个电控喷油器和至少一个燃油加压组件分别对应通过管道连接，至少一个电控喷油器可以将至少一个燃油加压组件中的高压燃油喷射到对应的气缸中。
49.本实用新型实施例的电控装置，通过控制模块连接高边驱动模块和低边驱动模块，可以实现对至少一个电控喷油器、电控低压燃油计量器及输油泵的控制，使得电控装置的模块化集成度高，降低了结构复杂度。
50.图2示出根据本实用新型实施例的电控装置的框图。图2中标号与图1相同的组件具有相同的功能，为简明起见，省略对这些组件的详细说明。
51.在一种可能的实现方式中，如图2所示，图2所示的控制模块03与图1所示控制模块03的主要区别在于：控制模块03包括模拟信号处理子模块031、数字信号处理子模块032和单片机033。
52.在一种可能的实现方式中，模拟信号处理子模块031连接到至少一个压力传感器，用于对至少一个压力传感器采集的压力信号进行处理，得到处理后的压力信号；数字信号处理子模块032连接到凸轮轴传感器和/或曲轴传感器，用于对凸轮轴传感器和/或曲轴传感器采集的相位信号进行处理，得到处理后的相位信号；输入信号包括处理后的压力信号和处理后的相位信号。
53.在一种可能的实现方式中，模拟信号处理子模块031的主要是对相关传感器采集的模拟信号进行滤波、上拉、分压、限流、钳位等处理，确保输入信号的电压范围在控制模块的主芯片能够读取的信号范围。其中，相关传感器可以包括至少一个压力传感器，相应的，模拟信号可以包括至少一个压力传感器采集的压力信号。
54.需要说明的是，对模拟信号进行的上述处理，可以基于模拟信号处理子模块的硬件电路实现。本实用新型实施例对于模拟信号处理子模块的电路结构不做限制，只要可以实现上述处理功能即可。
55.在一种可能的实现方式中，数字信号处理子模块032的主要是对相关传感器采集的数字信号进行滤波、分压或上拉、限流、钳位、电压比较、整形等处理，以确保信号的清晰、有效。其中，相关传感器可以包括曲轴传感器和/或凸轮轴传感器，相应的，数字信号可以包括曲轴传感器和/或凸轮轴传感器采集的相位信号。
56.需要说明的是，对数字信号进行的上述处理，可以基于数字信号处理子模块的硬件电路实现。本实用新型实施例对于数字信号处理子模块的电路结构不做限制，只要可以实现上述处理功能即可。
57.在一种可能的实现方式中，曲轴传感器和凸轮轴传感器可以是磁电式或霍尔式。其中，磁电式传感器可以分别与曲轴齿和凸轮轴信号齿相互作用产生磁电信号，经过数字信号处理子模块的处理后可以得到方波信号，也即得到处理后的信号。可以理解的是，不同的传感器的信号范围不同，数字信号处理模块的电路中电阻的配置也不同，对此本实用新型实施例不做限制。
58.在一种可能的实现方式中，单片机033，可以用于根据模拟信号处理子模块031和数字信号处理子模块032处理后的输入信号，控制高边驱动模块01 和低边驱动模块02运行。
59.在本实用新型实施例中，通过模拟信号处理子模块和数字信号处理子模块处理输入的信号，可以使得处理后的信号是控制模块能利用的有效信号。
60.在一种可能的实现方式中，模拟信号处理子模块031，还用于对油门踏板传感器、机油温压传感器和水温传感器采集的信号进行处理，得到处理后的信号；数字信号处理子模块032，还用于对点火开关信号、风扇开关信号、输油泵开关信号和风扇开关信号进行处理，得到处理后的开关信号；输入信号还包括处理后的信号和处理后的开关信号。
61.在一种可能的实现方式中，油门踏板传感器用于采集油门踏板的位置信号；机油温压传感器用于采集发动机内机油的温度信号和/或压力信号；水温传感器用于采集发动机的冷却循环内的冷却液温度信号。对于油门踏板传感器、机油温压传感器和水温传感器
的型号、安装位置等可以根据实际需求确定，对此本实用新型实施例不做限制。
62.在一种可能的实现方式中，油门踏板传感器、机油温压传感器和水温传感器采集的信号可以是模拟信号，对于模拟信号的处理，可以采用与上述滤波、上拉、分压、限流、钳位等相同的处理过程，对此本实用新型实施例不做限制。
63.在一种可能的实现方式中，点火开关信号、风扇开关信号、输油泵开关信号和风扇开关信号可以是数字信号，对于数字信号的处理，可以采用与上滤波、分压或上拉、限流、钳位、电压比较、整形等相同的处理过程，对此本实用新型实施例不做限制。
64.在一种可能的实现方式中，对于点火开关信号、风扇开关信号、输油泵开关信号和风扇开关信号，可以通过相应的传感器采集得到，对此本实用新型实施例不做限制。
65.在本实用新型实施例中，通过模拟信号处理子模块和数字信号处理子模块处理输入的信号，可以使得处理后的信号是控制模块能利用的有效信号。
66.图3示出根据本实用新型实施例的电控装置的框图。图3中标号与图1相同的组件具有相同的功能，为简明起见，省略对这些组件的详细说明。
67.在一种可能的实现方式中，如图3所示，图3所示的高边驱动模块01与图 1所示高边驱动模块01的主要区别在于：高边驱动模块01还包括dc/dc升压子模块012，dc/dc升压子模块012用于为喷油器驱动子模块011提供高压。
68.如上文所述，喷油器驱动子模块011可以产生的高压高边信号、低压高边信号的高占空比、低压高边信号的低占空比和低边信号。在一种可能的实现方式中，可以通过dc/dc升压子模块012产生的高电压，实现高压高边信号所需的瞬时高电流，也即实现了为喷油器驱动子模块提供高压。
69.在一种可能的实现方式中，低压高边信号可以通过pwm信号调制占空比控制输出电流大小来实现。
70.在一种可能的实现方式中，低边驱动模块02还用于驱动发动机的水泵和冷却风扇运行。如上文所述，低边驱动模块02的输出信号可以是pwm (pulse
‑
width modulation，脉冲宽度调制)信号。其中，通过pwm信号还可以驱动风扇开关和水泵开关的开启和关闭，从而控制冷却风扇和水泵的运行。
71.在本实用新型实施例中，通过dc/dc升压子模块可以有效的为喷油器驱动子模块提供高压。通过低边驱动模块还可以有效的实现对冷却风扇和水泵的控制。
72.图4示出根据本实用新型实施例的电控装置的框图。图4中标号与图1相同的组件具有相同的功能，为简明起见，省略对这些组件的详细说明。
73.在一种可能的实现方式中，如图4所示，图4所示的电控装置与图1所示电控装置的主要区别在于：所述电控装置还包括电源模块04；
74.电源模块04，用于向控制模块以及发动机的传感器进行供电，发动机的传感器包括至少一个压力传感器、油门踏板传感器、机油温压传感器和水温传感器。
75.在一种可能的实现方式中，电源模块主要是为各有源器件按照电压需求分别进行供电，同时实现电源分区，以提高整个硬件电路的电磁兼容能力。具体的，可以是根据不同模块和传感器的电压需求，将发动机的蓄电池的电源电压转化为与各电压需求对应的电源电压，进而实现向控制模块以及发动机的传感器进行供电。
76.在本实用新型实施例中，通过电源模块可以有效的实现对各有源器件的供电。
77.在一种可能的实现方式中，所述电控装置可以部署在电路板中，电源模块04与高边驱动模块01分别部署在电路板的两个长边边缘处。
78.在一种可能的实现方式中，电源模块04与高边驱动模块01可以具体分别部署在电路板的两个长边边缘处的正反面，例如，电源模块04部署在正面，高边驱动模块01部署在反面，反之亦可。可以理解的是，正反面具有相对性，本实用新型实施例对于电路板设定的正反面不做限定。
79.在一种可能的实现方式中，为了减少数字信号处理子模块、模拟信号模块处理子模块、通信模块之间的电磁干扰，可以将各个模块的电源线和地线进行分割，同时在布局上进行分开布局。对于数字信号处理子模块、模拟信号模块处理子模块、通信模块在电路板上的具体部署位置，可以根据实际需求设定，对此本实用新型实施例不做限制。
80.在一种可能的实现方式中，对于低边驱动模块在电路板的具体部署位置，可以在其它模块确定部署位置后，基于电路板的尺寸确定，对此本实用新型实施例不做限制。
81.在一种可能的实现方式中，对于电路板的尺寸和层数，以及电路板上电路的走线布局，可以根据实际需求确定，对此本实用新型实施例不做限制。
82.在一种可能的实现方式中，控制模块还可以包括接口子模块，接口子模块用于为控制模块的单片机提供统一的信号接入通道。考虑到电磁干扰的主要来源为接口子模块，受电磁干扰影响最大的是控制模块的单片机。因此，把接口子模块和单片机分别布置在电路板的两个短边的边缘，保证两者之间的距离最远，减少接口子模块对单片机的电磁干扰。
83.在本实用新型实施例中，考虑到发热量大的模块包括：电源模块和高边驱动模块。因此，把电源模块和高边驱动模块分别布置在电路板的两个长边边缘，最大化的保证散热空间，同时减少对其他模块的热干扰。
84.图5示出根据本实用新型实施例的电控装置的框图。图5中标号与图4相同的组件具有相同的功能，为简明起见，省略对这些组件的详细说明。
85.在一种可能的实现方式中，如图5所示，图5所示的电控装置与图4所示电控装置的主要区别在于：电控装置还包括通信模块05，用于实现控制模块与上位机之间的通信，通信模块05连接控制模块03，通信模块05，包括can 总线信号处理单元和lin总线信号处理单元；can总线信号处理单元，用于对can总线上传输的通信信号进行处理；lin总线信号处理单元，用于对 lin总线上传输的通信信号进行处理。
86.在一种可能的实现方式中，can(controller area network，控制器局域网络)总线处理单元可以包括驱动、消除共模干扰、防止信号反射、电压保护、信号滤波等处理功能，以实现对can总线上传输的通信信号进行处理。其中，上述can总线信号处理单元的处理功能，可以基于can总线信号处理单元的硬件电路结构实现，对此本实用新型实施例不做限制。
87.在一种可能的实现方式中，can总线信号处理单元的电路例如可以选用 tle6250g型号的芯片作为驱动器；可以选用双向电压抑制管对驱动器进行保护；可以选用共模扼流电感串联在can总线信号处理单元的接口电路上，以消除差分信号线路间的共模干扰，提高电路的电磁兼容性。
88.在一种可能的实现方式中，lin(local interconnect network，局域互联网络)总线信号处理单元可以为电控装置提供低成本串行通信网络。lin总线信号处理单元可以包
括驱动、上拉、滤波、保护等处理功能，从而实现对 lin总线上传输的通信信号进行处理。其中，上述lin总线信号处理单元的处理功能，可以基于lin总线信号处理单元的硬件电路结构实现，对此本实用新型实施例不做限制。
89.在一种可能的实现方式中，lin总线信号处理单元的电路中例如可以选择tle7259
‑
2ge芯片作为驱动芯片。
90.在本实用新型实施例中，通过通信模块可以有效实现控制模块与上位机之间的通信。
91.图6示出根据本实用新型实施例的电控装置的框图。图6中标号与图1、图2、图3、图4和图5相同的组件具有相同的功能，为简明起见，省略对这些组件的详细说明。
92.如图6所示，在一种可能的实现方式中，电控装置可以包括高边驱动模块01、低边驱动模块02、控制模块03、电源模块04和通信模块05。
93.在一种可能的实现方式中，高边驱动模块01包括喷油器驱动子模块011 和dc/dc升压子模块012。
94.在一种可能的实现方式中，控制模块03包括模拟信号处理子模块031、数字信号处理子模块032和单片机033。
95.在本实用新型实施例中的电控装置，模块化集成度高，降低了结构复杂度。
96.在本实用新型实施例中，还提供一种集成芯片，所述集成芯片可以包括：如上任一实用新型实施例中所述的电控装置。
97.通过本实用新型实施例的集成芯片，可以应用于各类燃油喷射电控装置中，以实现控制各类燃油喷射电控装置，向发动机的气缸中喷射高压燃油。
98.在本实用新型实施例中，还提供一种燃油喷射装置，所述燃油喷射装置可以包括所述集成芯片、至少一个燃油加压组件、至少一个电控喷油器、电控低压燃油计量器和输油泵；至少一个燃油加压组件分别与至少一个电控喷油器通过管道连接；输油泵与电控低压燃油计量器通过管道连接；电控低压燃油计量器与至少一个燃油加压组件通过管道连接；集成芯片分别与至少一个电控喷油器、电控低压燃油计量器和输油泵进行电连接。
99.通过本实用新型实施例的燃油喷射装置，可以应用于各类发动机的燃油喷射控制中。
100.在本实用新型实施例中，还提供一种发动机，所述发动机可以包括如上所述的燃油喷射装置。
101.在一种可能的实现方式中，所述发动机可以是单缸或多缸，对此本实用新型实施例不做限制。可以理解的是，燃油喷射装置中的燃油加压部件和电控喷油器的数量与发动机的气缸数一致。
102.通过本实用新型实施例的发动机，可以降低成本。
103.需要说明的是，本实用新型实施例中提到的“低压燃油”、“高压燃油”、“电控低压燃油计量器”、“高压高边信号”、“低压高边信号”等中的“低压”和“高压”具有相对性。“低占空比”和“高占空比”中的“高”和“低”也具有相对性。
104.可以理解的是，通过燃油加压部件加压后的燃油压力，大于加压前的燃油压力；高电压下信号，比低电压下信号的电压高；高电压下占空比，比低电压下占空比的电压高。
105.本领域技术人员应当了解，或至多在阅读实用新型实施例的基础上即可了解，上
述“低压”和“高压”、“低占空比”和“高占空比”的含义。
106.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。