專利名稱：準(zhǔn)確檢測機(jī)車噴油泵電磁閥閉合的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及配備有噴油電磁閥的噴油系統(tǒng)的控制。具體地說，本發(fā)明涉及 用于通過檢測電磁閥閉合來控制燃油泵電磁閥的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
在發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中，希望進(jìn)行燃油泵電磁閥閉合的準(zhǔn)確檢測或發(fā)動機(jī)每一個汽缸的 閉合點檢測，以便提供噴油的準(zhǔn)確定時以及對燃燒、排放物、發(fā)動機(jī)速度的平滑調(diào)節(jié)和燃油 效率的控制。用于檢測噴油電磁閥閉合的先有技術(shù)系統(tǒng)和方法涉及隨著電流從峰值始動電 流下降至保持電流，檢測窗口內(nèi)電磁閥電流斜率的變化。但是，先有技術(shù)系統(tǒng)易受發(fā)動機(jī)控 制器和發(fā)動機(jī)汽缸電磁閥之間的電纜長度、老化、環(huán)境狀態(tài)、燃油泵和發(fā)動機(jī)速度的影響。 另外，這樣一種檢測方案的位置和特征標(biāo)記可能隨著泵的功能、電子電路/電纜/電磁閥的 阻抗、電源電壓、發(fā)動機(jī)速度、液壓燃油壓力、凸輪位置、老化和環(huán)境狀態(tài)而改變。這些變動 降低了傳統(tǒng)的閉合點檢測方法的可靠性和準(zhǔn)確性。在噴油系統(tǒng)中，電磁閥閉合的檢測最好用來確定噴油定時中所需的任何補(bǔ)償。為 了達(dá)到運行目標(biāo)，諸如燃燒質(zhì)量、燃油效率和減小排放物，噴油定時是關(guān)鍵的控制變量。閉 合點檢測中的任何誤差都影響這些重要的目標(biāo)。具有一致的檢測和精度的適當(dāng)算法有助于 達(dá)到這些目標(biāo)。因此，有必要改善閉合點的檢測方法并把閉合點檢測對改變電流波形特性的變動 的敏感度減到最小。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)從峰值電流至檢測出閉合點的時刻的斜率而提供一種 檢測閉合點的改進(jìn)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
通過以下特征之一來解決這些及其他問題(i)通過響應(yīng)電容充電電路而調(diào)節(jié)電 流斜率來控制所述電流的標(biāo)記特性；(ii)用于閉合點檢測的閉合點檢測時間窗口是電源 電壓的函數(shù)；以及(iii)時間窗口自適應(yīng)地變化以補(bǔ)償漂移、泵和電磁閥變動、環(huán)境狀態(tài)變 化和老化。在一個方面，本發(fā)明涉及用于檢測電磁閥閉合的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括電耦合到電 磁閥的電容充電電路。電容充電電路調(diào)節(jié)流過電磁閥的電流，以便響應(yīng)該電磁閥的閉合而 增大所述電流。在另一方面，本發(fā)明涉及用于檢測電磁閥閉合方法。所述方法包括這樣調(diào)整流過 電磁閥的電流，使得所述電流響應(yīng)電磁閥的閉合而增大。在另一方面，本發(fā)明涉及用于檢測與機(jī)車柴油機(jī)汽缸相聯(lián)系的噴油泵電磁閥的閉 合點的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括用于向電磁閥的繞組提供電流和電壓的電磁閥驅(qū)動電路。所述電磁閥具有低側(cè)驅(qū)動電路和高側(cè)驅(qū)動電路。所述系統(tǒng)還包括用于檢測通過電磁閥繞組的電 流的傳感器。包括電容充電電路，用于以電容充電值的函數(shù)的形式來改變所述電壓和電流。 所述系統(tǒng)還包括配置有用于確定所述電容充電值的計算機(jī)指令的處理器。處理器電耦合到 電容充電電路并向電容充電電路提供電容充電。所述系統(tǒng)還包括用于檢測所述電流斜率隨 時間的變化的檢測器。所述斜率變化是響應(yīng)所述電磁閥的閉合而從電流隨時間減小變化到 電流隨時間增大。在又一個方面，本發(fā)明涉及用于檢測電磁閥閉合的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括電耦合到 電磁閥的電容充電電路。所述電容充電電路響應(yīng)電流斜率參數(shù)而調(diào)節(jié)流過電磁閥的電流。 所述電流斜率參數(shù)定義在去除對電磁閥的充電之后的電流變化。在另一方面，本發(fā)明涉及用于檢測電磁閥的閉合的方法。所述方法包括檢測流過 電磁閥的電流并確定電流斜率特性。電流斜率特性是電流和時間的函數(shù)。所述方法還包括 這樣調(diào)節(jié)電磁閥的電氣特性，使得所述調(diào)節(jié)是響應(yīng)電流斜率參數(shù)而進(jìn)行的。所述電流斜率 參數(shù)定義在去除對電磁閥的充電之后的電流變化。在又一個方面，本發(fā)明涉及用于檢測電磁閥閉合的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括電耦合到 電磁閥的電流檢測器，用于檢測流過電磁閥的電流。處理器確定電流斜率特性，其中所述電 流斜率特性是檢測出的電流和時間的函數(shù)。所述系統(tǒng)還包括電耦合到電磁閥的電容充電電 路，用于調(diào)節(jié)流過電磁閥的電流。所述調(diào)節(jié)提供在響應(yīng)電流斜率參數(shù)而去除電荷之后電流 斜率特性的變化。在另一方面，本發(fā)明涉及檢測與機(jī)車柴油機(jī)汽缸相聯(lián)系的噴油泵電磁閥閉合的方 法。所述方法包括指定檢測時段。所述方法還包括通過把電容充電特性加到電磁閥上來調(diào) 節(jié)施加于所述電磁閥的電氣特性。所述調(diào)節(jié)以時間的函數(shù)的形式改變所述電流。所述方法 還包括檢測流過電磁閥的電流并確定電流斜率。所述電流斜率是電流相對于時間的增量變 化。所述方法還包括檢測從負(fù)電流斜率到正電流斜率的電流斜率變化以及響應(yīng)對斜率變化 的檢測而產(chǎn)生信號。在又一個方面，本發(fā)明涉及檢測電磁閥閉合的方法，所述方法包括以電磁閥電源 電壓的函數(shù)的形式確定用于檢測所述電磁閥的閉合的閉合點窗口。在另一方面，本發(fā)明涉及用于檢測與機(jī)車柴油機(jī)的汽缸相聯(lián)系的噴油泵電磁閥的 閉合點的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括向電磁閥的繞組提供電流和電壓的電磁閥驅(qū)動電路。傳感器 檢測流過電磁閥繞組的電流。所述系統(tǒng)還包括處理器，所述處理器配置有指定作為電磁閥 電源電壓的函數(shù)的閉合點窗口的計算機(jī)指令。所述處理器還檢測在閉合點窗口期間電流隨 時間的變化。在又一個方面，本發(fā)明涉及操作機(jī)車柴油機(jī)噴油系統(tǒng)的方法，所述方法包括在檢 測電磁閥閉合失敗時指定柴油機(jī)汽缸的閉合點檢測值。當(dāng)指定時柴油機(jī)的速度和定時與以 前檢測出的閉合點檢測值的柴油機(jī)的速度和定時可以相比時，指定的閉合點檢測值是以前 檢測出的閉合點檢測值的指數(shù)加權(quán)平均值的函數(shù)。當(dāng)指定時柴油機(jī)的速度和定時不同于與 以前檢測出的電磁閥閉合相關(guān)的柴油機(jī)的速度和定時時，所述指定的閉合點檢測值是一般 同期測定的閉合點值的平均值的函數(shù)。在另一方面，本發(fā)明涉及用于操作機(jī)車柴油機(jī)噴油系統(tǒng)的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括向 電磁閥的繞組提供電流和電壓的電磁閥驅(qū)動電路。傳感器檢測流過電磁閥繞組的電流。存儲器存儲檢測出的閉合點檢測值和與檢測出的閉合點值相聯(lián)系的速度和定時。所述系統(tǒng)還 包括配置有計算機(jī)指令的處理器。所述計算機(jī)指令在電磁閥閉合點檢測失敗時指定柴油機(jī) 汽缸的閉合點檢測值。當(dāng)指定時柴油機(jī)的速度和定時與以前檢測出的閉合點檢測值的柴油 機(jī)的速度和定時可以相比時，所述指定的閉合點檢測值是以前檢測出的存儲在存儲器中的 閉合點檢測值的指數(shù)加權(quán)平均值的函數(shù)。當(dāng)指定時柴油機(jī)的速度和定時，同與以前檢測出 的電磁閥的閉合相聯(lián)系的柴油機(jī)速度和定時相比，改變預(yù)定的量時，所述指定的閉合點檢 測值是一般同期確定的存儲在存儲器中的閉合點值的平均值的函數(shù)。當(dāng)結(jié)合附圖閱讀以下描述時，本發(fā)明的其它方面和特征將部分地變得明顯并且部 分地將在下文中被指出。


圖1是示意圖，舉例說明電磁閥控制系統(tǒng)一個實施例的部件；圖2是曲線圖，舉例說明隨著與影響電磁閥電流的電磁閥供電相聯(lián)系的時間和定 時線而變化的電磁閥電流；圖3是曲線圖，舉例說明本發(fā)明一個實施例與先有技術(shù)比較，電磁閥電流隨時間 的變化；圖4是曲線圖，舉例說明本發(fā)明實施例(其中在電磁閥閉合以前達(dá)到保持電流) 與先有技術(shù)比較，電磁閥電流隨時間的變化。圖5是第二曲線圖，舉例說明本發(fā)明實施例(其中在電磁閥閉合以前達(dá)到保持電 流)與先有技術(shù)比較，電磁閥電流隨時間的變化。圖6是按照本發(fā)明一個實施例的向電磁閥供電的電容充電電路的電路原理圖。圖7是按照本發(fā)明一個實施例的向電磁閥供電的電容充電電路的第二電路原理 圖。圖8是用于調(diào)節(jié)電磁閥中電流隨時間的變化的閉環(huán)測定過程的例圖。在所有的附圖中，相應(yīng)的參考字符和命名一般地指示相應(yīng)的部件。
具體實施例方式本發(fā)明提出一種用于控制配備有噴油電磁閥的噴油系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)。更具體地 說，本發(fā)明提供一種通過檢測電磁閥閉合定時在一段時間內(nèi)的變化來縮小與燃油泵電磁閥 相聯(lián)系的噴油定時誤差的方法和系統(tǒng)。向電磁閥施加電壓和電磁閥實際上開始運動的瞬間 之間的時間很關(guān)鍵，并且是閉合點檢測(CPD)時序。參見圖1，按照本發(fā)明一個方面的電磁閥控制系統(tǒng)100的一個實施例包括執(zhí)行計 算機(jī)可執(zhí)行的指令130的一個或多個處理器102。處理器102電耦合到存儲器128。存儲 器1 可以存儲計算機(jī)可執(zhí)行指令130，而且可以存儲所述處理器做出的一個或多個決定。 處理器102電耦合到電磁閥驅(qū)動電路。電磁閥驅(qū)動電路104向電磁閥112提供激勵功率 (電壓和電流)。電磁閥驅(qū)動電路104包括一些子電路，所述子電路包括以下各種電路中的 一個或多個高側(cè)驅(qū)動電路136、低側(cè)驅(qū)動電路138、高側(cè)電流測量電路140、低側(cè)電流測量 電路142和電容充電電路144。處理器102向電磁閥驅(qū)動電路提供控制信號，所述控制信號包括高側(cè)命令信號106，指示電磁閥高側(cè)電源的接通/斷開；低側(cè)命令信號108，指示電磁閥低側(cè)電源的接通/ 斷開；以及電容充電電路命令信號110，指示電容充電電路的接通/斷開。處理器102還電 耦合到線性電壓數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 118。處理器102向線性電壓數(shù)模轉(zhuǎn)換器118提供線性電 壓信號126，而線性電壓數(shù)模轉(zhuǎn)換器118又向電磁閥驅(qū)動電路104提供用于每一個通道或每 一個汽缸的模擬充電值信號120。電磁閥驅(qū)動電路104響應(yīng)模擬充電值信號120向電磁閥112提供電容充電。電磁 閥驅(qū)動電路104的高側(cè)電流測量電路向模數(shù)轉(zhuǎn)換器116提供高側(cè)電流測量輸出122。電磁 閥驅(qū)動電路104的低側(cè)電流測量電路向模數(shù)轉(zhuǎn)換器116提供低側(cè)電流測量輸出124。模數(shù) 轉(zhuǎn)換器116向處理器102提供測量數(shù)據(jù)。處理器102和模數(shù)轉(zhuǎn)換器116與所述測量結(jié)果和 判定相聯(lián)系地協(xié)調(diào)確定通道或汽缸。參見圖2，曲線圖200舉例說明作為電流值(y_軸)和時間(χ-軸)的函數(shù)的電磁 閥電流202。電流202是由電磁閥驅(qū)動電路104施加于電磁閥112的電壓的函數(shù)。在時間 上與電磁閥電流曲線圖220相關(guān)聯(lián)的是用于命令信號的控制信號定時圖220、240和沈0。 信號定時圖或曲線圖220舉例說明電磁閥112的低側(cè)電驅(qū)動電路或電源電路的接通(高) 和斷開(低)的數(shù)字信號的定時。信號定時圖240舉例說明電磁閥112的高側(cè)電源電路的 高側(cè)控制信號的接通和斷開信號位置隨時間的變化。信號定時圖260舉例說明電磁閥112 的電容充電電路的接通和斷開信號。正如舉例說明的，圖2中每一條曲線200，220，240和 260具有共同的定時，其中每一條曲線的時間點是每一條其它定時曲線的相同的時間點，例 如時間tl。所述曲線組舉例說明3個控制信號106，108和110之間的相互關(guān)系和流過電磁 閥的電流202隨時間的變化。在時間、，電流202是Itl，在某些實施例中，I0可能是未激勵狀態(tài)的零電流。在其 他實施例中，電流Itl可以是大于零的量。在時間、，處理器102激發(fā)電磁閥激勵序列，電磁 閥激勵序列包括產(chǎn)生高側(cè)控制信號106和低側(cè)控制信號108兩者的接通狀態(tài)，如分別在定 時圖240和220中表示的。作為響應(yīng)，電磁閥驅(qū)動電路104向電磁閥112施加高側(cè)電源和 低側(cè)電源，而電流從時刻、的、增至?xí)r刻、的Ip此亥lj，電磁閥驅(qū)動電路104測量電磁閥 112中的電流并把這些測量值提供給ADC 116，而ADC 116又把這些測量值提供給處理器 102。處理器102把電流202與預(yù)定的階段1的最大電流電平比較，而當(dāng)電流202達(dá)到預(yù)定 的階段1最大電流電平時，處理器102向電磁閥驅(qū)動電路104提供斷開低側(cè)驅(qū)動電路信號 108。階段1表示為204，就是說，、和、之間的間隔時間。在低側(cè)電源轉(zhuǎn)為斷開時，電流 202從I1減小至?xí)r間t2的12。處理器102向低側(cè)驅(qū)動電路提供接通/斷開控制信號108， 以便將電流202保持在最大值I1和最小值I2之間，平均為預(yù)定的始動電流值13。處理器在限定的一段時間繼續(xù)向低側(cè)驅(qū)動電路提供脈沖，然后在時間t3使低側(cè)驅(qū) 動電路斷開，如定時信號220在時間、所表明的。在斷開低側(cè)驅(qū)動電路的脈沖供應(yīng)時，流過 電磁閥112的電流202隨著向地耗散儲能而減小。處理器102在時間、激發(fā)電容充電電 路的接通控制信號110。時間t4比t3落后一個預(yù)定時段，所述預(yù)定時段稱作消隱窗口 218。 電流202繼續(xù)隨電容充電電路以及電磁閥112和電磁閥驅(qū)動電路104的其他電氣特性的變 化而減小。以電流202從時間、的I2減小到時間t5的值I4的形式來說明所述減小。電流 線隨時間從t4的I2到t5的I4的變化斜率隨著所述電容充電電路和所提供的模擬充電值 120而變化。處理器102確定所需的電容充電值120，以便在所述階段2(用206表示)過程中穩(wěn)定、控制或調(diào)節(jié)電磁閥電流202。處理器102調(diào)節(jié)電流202在t4和t5之間隨時間變 化的斜率，使得所述斜率在上限210和下限212之內(nèi)。在曲線圖200中，時間t5表示電磁閥112的磁芯或執(zhí)行器的閉合時刻。閉合時，電 流202增大，這是由于電磁閥112電氣特性隨電磁閥驅(qū)動電路104，特別是隨電容充電電路 而變。處理器102根據(jù)電磁閥驅(qū)動電路104的測量結(jié)果以及高側(cè)電流122和低側(cè)電流IM 至ADC116的反饋，繼續(xù)測量電流202。當(dāng)處理器102檢測到電流202從以前的數(shù)值(表示 為I4)增大至數(shù)值I5時，所述處理器確定電磁閥112已經(jīng)閉合。在一個實施例中，電磁閥 112閉合的確定可以根據(jù)所述電流隨時間的變化，從負(fù)斜率變?yōu)檎甭?，如從t4時的I2變 為t5時的I4的直線220的斜率和從t5時的I4變化到t6時的I5的直線214的斜率所表明 的。正如舉例說明的，所述處理器需要時段t6-t5來確定電流202隨時間的變化(這種變化 表示電磁閥112的閉合)。檢測到電磁閥112閉合時，處理器102通過電容充電控制信號110向電磁閥驅(qū)動 電路104提供斷開信號。電磁閥驅(qū)動電路104去除電容充電電路的電源，如時間t6接通電 容充電信號260所表明的。處理器102以燃油定時信號132的形式向噴油控制器134提 供時間t6或所述確定的時間t5。當(dāng)去除電磁閥112的電容充電電源時，電流202從時間t6 的電流15降至?xí)r間丨7時的電流16。當(dāng)處理器102確定電流202已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的電流電平 I6時，處理器102通過低側(cè)控制信號110激發(fā)接通信號，使得低側(cè)驅(qū)動電路向電磁閥112供 電。處理器102在接通狀態(tài)和斷開狀態(tài)之間再次向低側(cè)驅(qū)動電路提供脈沖，以便把電流202 維持在最大值I7和最小值I6之間，平均電流為18。18稱作保持電流，而所述時段稱作電流 保持階段或階段3(208)。預(yù)定的時段之后，處理器102結(jié)束低側(cè)驅(qū)動電路電源和高側(cè)電源 的脈沖，如曲線220和MO中所示的以時間t9所表明的。隨著高側(cè)電源和低側(cè)電源兩者的 結(jié)束，電流202從時間t9時的數(shù)值I7減小至?xí)r間t1(1時的這稱作階段4210。當(dāng)電磁閥112閉合時，通過噴油系統(tǒng)向發(fā)動機(jī)的相關(guān)的汽缸提供燃油。這種燃油 通過周期從電磁閥112的實際打開開始，并在電磁閥打開(未示出)時結(jié)束，這是t9之后 的某個時刻。工作時，本發(fā)明的一個方面是電磁閥閉合點檢測(CPD)設(shè)備和方法，其中CPD是從 電磁閥啟動的時刻至電磁閥112閉合的時刻的時間或角度。電磁閥閉合造成電流202的特 征斜率變化。處理器102的計算機(jī)指令130確定何時和如何調(diào)整所述電流斜率的變化?？?以利用電磁閥運動的測量系統(tǒng)并將其與軟件計算的數(shù)值比較來確認(rèn)所述檢測的準(zhǔn)確性。如上面討論的，電磁閥電流202作為時間的函數(shù)有四個階段。階段1 (204)是始動 電流階段。在該階段的起點上，高側(cè)驅(qū)動電路接通并一直保持到階段4 (噴射結(jié)束)的起點 為止。在階段1(204)過程中，低側(cè)驅(qū)動電路提供低側(cè)電源直到達(dá)到指定的始動電流電平I1 為止。此后，通過向低側(cè)驅(qū)動電路施加脈沖來調(diào)節(jié)始動電流至平均電流值13。在指定的時 間、(這可能是850微秒(ys))，電磁閥電流達(dá)到峰值電流。在始動(pull in)階段過程 中初始電流斜率可能隨著電纜長度、電磁閥和電源電壓而改變。始動階段克服靜止電磁閥 112的阻尼和/或摩擦。始動階段結(jié)束時，低側(cè)驅(qū)動電路斷開。階段2 (206)是閉合點檢測階段，在該階段期間，啟動電容充電電路，從而提供電 容充電電源。斷開低側(cè)驅(qū)動電路的時間t3和啟動電容充電電路的時間、之間的窗口稱為 消隱窗口 218。用于充電電路的電容充電值120基于根據(jù)電磁閥112的先前點火的反饋計算。當(dāng)減幅電流斜率從穩(wěn)定的負(fù)值變成正值時，便檢測出電磁閥112的閉合點，只要這發(fā)生 在指定的"CPD"窗口內(nèi)。所述CPD窗口可以限制為預(yù)定的時段，諸如600-700微秒，以避 免電磁閥飽和，在所述階段過程中電流202下降至或低于保持電流最小值16。在檢測出電 磁閥112閉合的瞬間或者當(dāng)CPD窗口或預(yù)定時段終止時，斷開電容充電電路，并且當(dāng)所述電 流達(dá)到最小保持電流電平I6時，階段2結(jié)束。電磁閥閉合的結(jié)果是，高壓燃油管線中壓力 增大，使噴油器的針閥上升。始動電流階段結(jié)束時，低側(cè)電磁閥驅(qū)動電路斷開，于是電流開始以由所述電路的 阻抗決定的速率(這隨著電纜長度、環(huán)境狀態(tài)、電源電壓而改變)向下衰減。通過由微控制 器為每一個通道提供的充電接通/斷開數(shù)字信號(該信號可以減小/增大CPD階段過程中 電流衰減的斜率)來啟動電容充電電路。斜率的數(shù)值是因特定的電磁閥而改變的，取決于 微控制器通過線性電壓數(shù)模轉(zhuǎn)換器提供的模擬充電值。在沒有這一特征的情況下，所述衰 減有可能如此快，使得在電磁閥閉合出現(xiàn)以前達(dá)到保持電流。電容充電電路由處理器102 控制，使得電流202的斜率隨時間的變化可以在合理的界限210和212的范圍內(nèi)改變。在" 線性"電壓方式下，晶體管是"部分地"斷開的，因而導(dǎo)致電磁閥驅(qū)動電路斷開變慢。處理 器102執(zhí)行指令130，指令130提供閉環(huán)算法來操縱電容充電電路，以便把電流斜率調(diào)節(jié)至 特定的數(shù)值上，具有斜率誤差死區(qū)，并且充電值飽和。通過不同的微分方法來完成根據(jù)電流 測量結(jié)果對斜率的估計。階段3(208)是電流保持階段。在階段3過程中，由處于指定的保持電流電平平均 值I8的保持電流202把電磁閥112保持在閉合位置。通過接通和斷開低側(cè)驅(qū)動電路把電流 202保持在保持電流電平I8上。在把電磁閥112保持在所述閉合位置上的階段3過程中， 燃油輸送至汽缸。階段4(210)是噴射階段的結(jié)束。在階段4(210)過程中，電磁閥112中的電流202 從I7降至Itl或者降至零，使電磁閥112回到打開位置。低側(cè)和高側(cè)驅(qū)動電路斷開，以便激 發(fā)階段4的開始?，F(xiàn)參見圖3，舉例說明類似于圖2所示的曲線圖。但是，通過與先有技術(shù)對比表示 本發(fā)明的幾個方面。正如舉例說明的，在時間t3去除低側(cè)電源之后，先有技術(shù)電流302從 時間、的12減小至?xí)r間t5'的19。I5'是電磁閥實際上閉合的時刻。如圖所示，在先有技 術(shù)中，當(dāng)電磁閥閉合時，電流302改變斜率，如304所表明的。304的斜率確實提供電流的增 大，但是卻沒有從負(fù)斜率增大或變化到正斜率。這樣，在先有技術(shù)系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)要準(zhǔn)確 檢測導(dǎo)致電磁閥112閉合的電流302的變化，困難較大，成本高，而且需要較長的檢測時間。在另一個比較中，圖4舉例說明通過本發(fā)明的一個方面來解決先有技術(shù)的問題。 如圖所示，當(dāng)除去低側(cè)電源時，先有技術(shù)造成電流402從、時的I2減小到時間t/的16。 處理器102檢測I6的電流值，并把低側(cè)驅(qū)動電路的I7和I6之間的脈沖激勵到電流保持電平 I80但是，當(dāng)電流402減至I6，使得t/出現(xiàn)在電磁閥112實際閉合以前時，正如以t5舉例 說明的，先有技術(shù)系統(tǒng)無法檢測電磁閥112閉合造成的電流402的變化。反之，當(dāng)在時間t4 接通電容充電電源時，通過電容充電電路調(diào)節(jié)電流202，以便減緩電流202隨時間的減小， 使得直到電磁閥112在時間t5閉合為止都達(dá)不到電流電平16。類似地，圖5舉例說明在沒有電磁閥的充電電路調(diào)節(jié)的情況下，在時間t5電磁閥 112閉合之前電流502從t4時的I2減小至t/時的16。
圖6中舉例說明用于CPD檢測的電磁閥驅(qū)動電路的一個實施例。在該電路設(shè)計 中，電磁閥112連接在高側(cè)驅(qū)動電路602的高側(cè)。高側(cè)驅(qū)動電路602由高側(cè)控制信號106 控制。高側(cè)驅(qū)動電路602通過高側(cè)測量電阻604連接至電壓源606。以+ 伏電壓源舉例 說明電壓源606，但是，電壓源606可以是任何電壓源。高側(cè)電流檢測器608電耦合到高側(cè) 測量電阻604的低側(cè)和高側(cè)，并向模數(shù)轉(zhuǎn)換器116提供高側(cè)電流122。電磁閥112的低側(cè)電 耦合到續(xù)流二極管612，續(xù)流二極管612還電耦合到電源606。電磁閥112的低側(cè)還電耦合 到低側(cè)驅(qū)動電路610。低側(cè)驅(qū)動電路610連接到選擇器件614，選擇器件614指定低側(cè)驅(qū)動 電路610的工作方式。選擇器件614包括四個選擇方式斷開；續(xù)流；線性方式和接通。低 側(cè)驅(qū)動電路還電耦合到低側(cè)測量電阻620。低側(cè)測量電阻連接到地624。低側(cè)電流測量器 件622連接到低側(cè)測量電阻620的兩側(cè)，并向模數(shù)轉(zhuǎn)換器116提供低側(cè)電流測量信號124。因而，工作時，電磁閥驅(qū)動電路600如圖6舉例說明的，可以是在四種方式下工作。 在斷開方式下，電磁閥112處于去激勵狀態(tài)。高側(cè)驅(qū)動電路602和低側(cè)驅(qū)動電路610都斷 開，因此沒有電流在電磁閥112中流動。在始動和保持階段的負(fù)電流斜率過程中利用續(xù)流 方式。高側(cè)驅(qū)動電路602接通，而低側(cè)驅(qū)動電路610斷開。電流202從電源606流過電磁 閥112并且通過續(xù)流二極管612流回電源606。在該方式下，電流202快速衰減至零。在 CPD窗口期間利用線性方式。在該方式期間，高側(cè)驅(qū)動電路602接通，而低側(cè)驅(qū)動電路610 部分地接通或者對其施加脈沖，以便提供預(yù)定的電流202電平。在所述部分地接通的狀態(tài) 下，對低側(cè)驅(qū)動電路610施加脈沖以便維持預(yù)定的電流。電流202從電源606流過電磁閥 112和低側(cè)驅(qū)動電路610至地624。電流202緩慢衰減，直到減小到零為止。衰減的速率取 決于在部分地接通的施加脈沖的階段期間低側(cè)驅(qū)動電路610接通多少次。處理器102通過 測量CPD窗口期間電流衰減的速率來確定部分接通施加脈沖的數(shù)量。處理器102通過D/A 轉(zhuǎn)換器118調(diào)整所述線性電壓的電平。在始動和保持階段的正電流斜率期間使用方式4 (接通方式)。高側(cè)驅(qū)動電路602 和低側(cè)驅(qū)動電路610均接通。電流202從電源606流過電磁閥112和低側(cè)驅(qū)動電路610到 地624。電流202在該方式期間快速增大?，F(xiàn)參見圖7，這是按照本發(fā)明一個實施例的向電磁閥供電的電容充電電路的另一 個電路原理圖。在該實施例中，電磁閥112連接到電容器702，電容器702連接到地624。 電磁閥112還連接到晶體管704和二極管612。二極管612還連接到電源606。線性電壓 118連接到電阻706，電阻706連接到電容器708。電容器708連接到電阻710，電阻710還 連接到晶體管704。參見圖8，這是通過處理器102的計算機(jī)可執(zhí)行指令130設(shè)置的閉環(huán)確定過程的 例圖。正如上面討論的，處理器102執(zhí)行計算機(jī)指令130，以便為電容充電電路確定電容充 電值120。為了完成這一點，在一個實施例中，如圖8舉例說明的和在800邏輯上舉例說明 的，處理器包括存儲在存儲器中的基準(zhǔn)斜率802。在方框804中，把基準(zhǔn)斜率802與先前確 定的電流斜率比較。在塊806中，把電流斜率與死區(qū)對比，確定電流衰減或斜率的預(yù)定的偏 差范圍。在塊810，確定斜率誤差，并且確定模擬充電值或?qū)⑵渲付樗鲂甭收`差的函數(shù)。 在塊812中確定飽和并且在塊814把所述飽和提供給充電和驅(qū)動電路，后者導(dǎo)致特定的電 磁閥電流202。測量電磁閥電流并估計電磁閥的電流斜率，并且返回為下一次與基準(zhǔn)斜率進(jìn) 行比較作準(zhǔn)備。這樣的處理過程提供電流202的斜率的連續(xù)和實時的對比，并且根據(jù)所述基準(zhǔn)和最近確定的電流斜率確定電容充電值。在本發(fā)明的另一個實施例中，處理器102通過調(diào)節(jié)電流202確定閉合點檢測(CPD) 斜率標(biāo)記，使得所述電流斜率響應(yīng)電磁閥112的閉合從負(fù)斜率值變?yōu)檎甭手?。處理?02 利用這樣一種算法來檢測電磁閥的閉合，即，提出把di/dt和d2i/dt2兩者為正值作為確定 所述閉合點的條件。這樣，通過CPD的獨特標(biāo)記(作為利用電容充電電路調(diào)節(jié)斜率的結(jié)果) 減輕了只取決于d2i/dt2造成的任何噪音問題，并根據(jù)di/dt本身決定CPD。對于以函數(shù) d2i/dt2 > 0的方式來檢測所述閉合點的操作，這是一種改善。這種檢測方案易受電流信號 噪音影響，使得從任何噪音中檢測閉合變得困難。另外，比起簡單地確定函數(shù)d2i/dt2的閾 值，亦即，聲稱只要d2i/dt2 >閾值就是CPD，本發(fā)明是一種改進(jìn)。在這種情況下，難以作出 可靠地避免不正確的檢測，同時避免丟失檢測的這樣的判斷。在本發(fā)明的另一實施例中，可以以實時測量結(jié)果和噴油系統(tǒng)或發(fā)動機(jī)的運行特性 或參數(shù)的函數(shù)的形式來自適應(yīng)地確定閉合點窗口 216。在本發(fā)明中，CPD窗口的起點也是 電磁閥電源電壓和任選地是汽缸位置的函數(shù)。這種多維函數(shù)考慮了 CPD隨著發(fā)動機(jī)速度、 凸輪位置和汽缸位置(包括至不同的汽缸和汽缸組的電磁閥電纜長度的作用)的已知變 動。通過在各種各樣的汽缸的速度和定時的變動的情況下進(jìn)行機(jī)車試驗設(shè)計來優(yōu)化所述函 數(shù)。預(yù)期諸如不同泵之間和不同機(jī)車之間的其它變動仍舊把CPD保持在所述CPD窗口內(nèi)。 本發(fā)明建議一種處理過程，用于在這些變動的情況下進(jìn)行測試并確保在所述CPD窗口內(nèi)檢 測CPD。除此以外，本發(fā)明還使用一種任選的方案，自適應(yīng)地改變CPD窗口，以保證更可靠 的CPD。在所述實施例中，定期地對每一個機(jī)車汽缸標(biāo)定所述CPD窗口，或者在運行過程中 實時進(jìn)行，或者每隔一段預(yù)約的檢修間隔時間進(jìn)行。在一個實施例中，由每一個rpm、定時電 磁閥電壓及其他已知變動的默認(rèn)函數(shù)來將CPD窗口函數(shù)初始化。在正常機(jī)車運行過程中或 在制造或維護(hù)業(yè)務(wù)每一個特殊測試過程中，對于每一個汽缸，以rpm、定時等的函數(shù)的形式 收集CPD統(tǒng)計，諸如平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。在約束范圍內(nèi)調(diào)整每一個汽缸的CPD窗口函數(shù)，使 得CPD統(tǒng)計落在所述窗口內(nèi)，最好在其中心。新計算的CPD窗口函數(shù)用于CPD窗口的確定。 有時重新標(biāo)定所述CPD窗口，以補(bǔ)償老化和機(jī)車部件變化。對于其中閉合點檢測窗口 216的開始時間，相對于電磁閥激活的開始，是發(fā)動機(jī) 速度和噴射定時命令的靜態(tài)函數(shù)的先有技術(shù)系統(tǒng)來說，這是一種改進(jìn)。這樣的先有技術(shù)根 據(jù)預(yù)定的電磁閥飽和測量結(jié)果，把CPD窗口 216限定為一般大約500-700 μ s的數(shù)值。在本發(fā)明的另一方面中，來自一個噴射周期的閉合點檢測(CPD)值用于下一個噴 射周期的定時補(bǔ)償。假定工作狀態(tài)變動，那么，相繼出現(xiàn)的兩個周期之間的CPD之間的變動 相對地較小，這導(dǎo)致對排放物和燃油效率考慮是足夠準(zhǔn)確的定時。但是，盡管有上述的所有 特征，但是在某些情況下CPD仍舊檢測不出來，特別是當(dāng)噴射結(jié)束以前還達(dá)不到閉合點時。 這出現(xiàn)在負(fù)持續(xù)時間角度命令時，對負(fù)載輕的狀態(tài)或響應(yīng)基準(zhǔn)速度或負(fù)載變化，這可能是 需要的。若這樣的狀態(tài)持續(xù)一小段時間，CPD可能暫時檢測不出來。在CPD檢測不出來的狀 態(tài)下，需要默認(rèn)CPD數(shù)值來進(jìn)行定時補(bǔ)償。一般，前一周期剛檢測出來CPD值用作默認(rèn)值。與先有技術(shù)系統(tǒng)形成對照，本發(fā)明一個實施例在檢測閉合點失敗時，以運行的發(fā) 動機(jī)速度和定時的函數(shù)形式，確定閉合點偏移默認(rèn)值。當(dāng)相同的速度和定時狀態(tài)存在時，所 述CPD值用作先前檢測出的CPD值的指數(shù)加權(quán)平均值。一個這樣的實施例可以是15個先 前檢測出的CPD值的樣值大小的指數(shù)加權(quán)平均值。當(dāng)從最后檢測出來CPD數(shù)值之后速度和定時狀態(tài)已經(jīng)顯著地改變時，給定的汽缸的默認(rèn)CPD值，基于對特定的運行速度和定時狀 態(tài)的最近的CPD平均值?，F(xiàn)在可以意識到，在這里描述的系統(tǒng)和方法在相當(dāng)大的程度上提供超過先有技術(shù) 的優(yōu)點。這樣的優(yōu)點包括檢測電磁閥閉合時準(zhǔn)確性和可靠性的改善。顯然，這里描述的系 統(tǒng)和方法還可能適用于現(xiàn)存的噴油系統(tǒng)和電磁閥。當(dāng)采用本發(fā)明的元件或其推薦的實施例時，冠詞〃 a〃、“ an"、“ the “ 和"said"是想要指一個或多個元件。術(shù)語〃 comprising"，‘‘ including" 和"having"是想要包括并指除所列元件外，可能還有附加的元件。本專業(yè)的技術(shù)人員將會注意到，所舉例說明和這里描述的方法，其執(zhí)行或完成的 順序并不重要，除非專門指出。就是說，本方法的方面或步驟打算以任何順序完成，除非專 門指出，而且與在這里公開的相比，本方法可以包括更多或較少的方面或步驟。鑒于上述，將會看出，本發(fā)明的幾個目的已經(jīng)達(dá)到，并獲得其他有利的結(jié)果。因為在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，對上述示例性結(jié)構(gòu)和方法可以作出不同的 改變，在以上的描述中所包含的所有要點，或附圖中所示的均應(yīng)解釋為示例性的而不是限 制性的。還應(yīng)該明白，這里描述的步驟不要解釋為必須以所討論或舉例說明的特定的順序 完成。還應(yīng)明白，采用本發(fā)明可以使用附加的或替換步驟。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測與機(jī)車柴油機(jī)的氣缸相關(guān)聯(lián)的噴油閉合點的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括噴油泵電磁閥，所述噴油泵電磁閥與所述機(jī)車柴油機(jī)的氣缸相關(guān)聯(lián)；噴油泵電磁閥驅(qū)動電路，用于向所述噴油泵電磁閥的繞組提供電流和電壓；傳感器，用于檢測流過所述噴油泵電磁閥的繞組的電流；處理器，所述處理器對檢測的電流作出響應(yīng)并且配置有存儲在計算機(jī)可讀介質(zhì)上的、 用于指定作為噴油泵電磁閥電源電壓的函數(shù)的閉合點窗口和用于在所述閉合點窗口期間 檢測作為時間的函數(shù)的電流的變化的計算機(jī)指令。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括存儲在計算機(jī)可讀介質(zhì)上的、用于確定作為氣缸 位置的函數(shù)的所述閉合點窗口的計算機(jī)指令。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括存儲在計算機(jī)可讀介質(zhì)上的、用于確定所述閉合 點窗口的計算機(jī)指令，所述閉合點窗口還作為發(fā)動機(jī)工作參數(shù)的函數(shù)來確定。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中確定所述發(fā)動機(jī)工作參數(shù)一般是與所述閉合點窗口 的確定同期發(fā)生的。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述工作參數(shù)來自包括下列內(nèi)容的清單發(fā)動機(jī)速 度、凸輪位置、氣缸位置和電磁閥電纜長度。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括存儲在計算機(jī)可讀介質(zhì)上的、用于確定所述閉合 點窗口的計算機(jī)指令，所述閉合點窗口還作為以前確定的閉合點窗口來確定。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中確定閉合點窗口一般是與所述以前確定的閉合點窗 口的確定同期發(fā)生的。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在所指定的閉合點檢測窗口期間檢測電流相對于時 間的變化包括確定電流相對于時間的斜率是正的。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于檢測電磁閥閉合的系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)包括電耦合到電磁閥的電容充電電路。電容充電電路調(diào)整流過電磁閥的電流，以便響應(yīng)電磁閥的閉合而增大所述電流。本發(fā)明還涉及包括檢測流過電磁閥的電流并確定電流斜率特性的系統(tǒng)和方法。所述電流斜率特性是電流和時間的函數(shù)。所述方法還包括這樣調(diào)節(jié)電磁閥的電氣特性，使得所述調(diào)節(jié)是對電流斜率參數(shù)的響應(yīng)。所述電流斜率參數(shù)定義去除對電磁閥充電之后所述電流的變化。
文檔編號F02D41/20GK102052177SQ20101052216
公開日2011年5月11日 申請日期2004年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月26日
發(fā)明者A·E·謝克, A·彼得森, B·N·阿爾姆斯泰德特, L·魯?shù)さ? S·B·雷迪, S·J·迪納格, T·多夫黑姆 申請人:通用電氣公司