喷油器开启时间测量设备和喷油器 技术领域 本发明主要涉及测量发动机的高压共轨系统中的喷油器的开启时间的设备, 以及 包含该设备的喷油器。
背景技术 发动机的高压共轨系统中, 电控喷油器是其中的关键部件, 喷油量和喷油提前角 的精确控制直接影响发动机的动力性和经济性。通常, 喷油量的控制通过控制喷油器的电 磁阀的开启时间长度来进行的。 因此, 为了精确控制喷油器的喷油量, 需要精确控制喷油器 的电磁阀开启的时间量。也就是说, 必须精确获得喷油器电磁阀开启的时间点。
此外, 喷油提前角的精确控制更是需要精确的喷油器电磁阀开启的时间点。
然而, 在实际中喷油器电磁阀的开启的确切时间点并不同于给喷油器电磁阀上电 的时间点, 而是有一定的滞后。
参见图 1A 到图 1C, 其从上到下依次示出喷油器工作的一个周期中线圈驱动器施 加到喷油器电磁阀线圈上的受控电压的波形 ; 线圈中的驱动电流随时间的变化 ; 以及与该 驱动电流相对应的喷油器电磁阀的针阀杆的行程随时间的变化。
如图 1A 到图 1C 所示, 在例如 48V 的高电压 ( 文中也可能称为 “增压电压” ) 的施 加期间, 针阀杆的行程基本保持为零, 即基本保持静止。这是因为线圈的电抗特性使得驱 动电流从零开始增长, 需要一定时间才能形成足够大的电流来产生足够的能够工作的电磁 力, 来克服电磁阀中衔铁的自重以及复位弹簧的拉力而使衔铁运动。而只有衔铁发生运动 之后针阀杆才能够运动。因此衔铁和针阀杆等的动作需要一定的启动时间。该启动时间的 具体时间量与电磁阀的特性相关。其中该特性比如包括喷油器电磁阀线圈的电阻和电感, 复位弹簧的弹性系数, 以及摩擦系数等。 另外, 很明显启动时间的具体时间量还与施加的电 压的大小有关。
在实际工作中, 当发动机长时间运转后, 上述特性比如喷油器线圈的电阻和电感 以及复位弹簧的弹性系数, 摩擦系数都会发生变化。 因而, 这会导致喷油器电磁阀的响应特 性特别是喷油器电磁阀开启的滞后时间量发生改变。 此外, 随着发动机老化, 线圈驱动器能 够提供的电压的大小也会有一定的降低。 因此, 随着发动机老化, 喷油器电磁阀开启的时间 点会发生漂移。
目前多数发动机厂家只在发动机出厂时, 直接将喷油器的加电时间当作喷油时 间, 然后通过对喷油提前角和加电时间的标定来补偿实际喷油时间。 然而, 该补偿并没有考 虑到喷油器的老化问题。 在喷油器老化后, 该补偿会与喷油器实际的开启时间点发生偏差。 因此, 如果不对喷油参数进行修订, 势必影响喷油量的精确控制, 从而影响发动机的各种性 能。
因此, 需要一种能够在即使因为老化等原因喷油器实际的开启时间点发生变化的 情况下, 也能精确控制喷油量和喷油提前角的方法。
发明内容 本发明的实施方式提供了能够测量实际的喷油器开启时间点的设备, 从而能够对 由于老化等原因而变化的喷油器开启时间进行补偿。
根据本发明的一个方面, 提供了一种喷油器开启时间测量设备, 包括 : 控制装置, 用于发出加压指令, 所述加压指令指定了受控电压脉冲的增压电压持续时间 ; 线圈加压装 置, 其接收来自控制装置的加压指令, 并根据所述加压指令将受控电压脉冲施加到喷油器 的线圈 ; 电流传感装置, 其测量喷油器的线圈上的电流, 并将测量电流值发送给所述控制装 置; 其中所述控制装置进一步用于, 依次发出一系列加压指令, 所述一系列加压指令中的各 加压指令指定的受控电压脉冲的增压电压持续时间在喷油器衔铁升起时间搜索范围内连 续变化 ; 通过使用所述测量电流值监测对应于每个加压指令的受控电压脉冲在喷油器的线 圈上引起的电流响应波形, 来计算每个加压指令对应的喷油器衔铁落座时间 ; 以及在完成 所述一系列加压指令的发送以及对应的一系列喷油器衔铁落座时间的计算之后, 确定所述 一系列喷油器衔铁落座时间中的最大值, 并根据与最大喷油器衔铁落座时间对应的受控电 压脉冲的增压电压持续时间确定喷油器开启时间。
根据本发明的另一个方面, 提供了一种包含上述喷油器开启时间测量设备的喷油 器, 其中所述控制装置进一步用于根据确定的喷油器开启时间来对喷油器实际工作时的加 电时间和喷射提前角进行补偿。
通过根据本发明实施方式的喷油器开启时间测量设备测量实际的喷油器开启时 间, 即使因为老化等原因喷油器实际的开启时间点发生变化, 也能做出相应修正, 从而能够 精确控制喷油量和喷油提前角。
附图说明 现在将参考示出本发明的当前优选实施方式的附图来更加详细地描述本发明的 各方面。附图中 :
图 1A 到图 1C 从上到下依次示出喷油器工作的一个周期中线圈驱动器施加到喷油 器电磁阀线圈上的受控电压的波形 ; 线圈中的驱动电流随时间的变化 ; 以及与该驱动电流 相对应的喷油器电磁阀的针阀杆的行程随时间的变化 ;
图 2 示出根据本发明实施方式的喷油器开启时间测量设备的功能框图 ;
图 3 示出根据本发明实施方式的电控喷油器的基本物理部件的结构图 ;
图 4 示出根据本发明实施方式的电控喷油器的电子控制单元 (ECU) 的功能框图。
图 5 示出根据本发明一个实施方式的, 实现了线圈驱动器以及线圈电流采样电路 的一个具体电路。
图 6 示出根据本发明一个实施方式的喷油器工作的一个周期中线圈驱动器施加 到喷油器电磁阀线圈上的受控电压的波形, 以及包括反电流峰值波形的线圈中的驱动电流 随时间的变化。
图 7 示出根据本发明一个实施方式, 在搜索喷油器开启时间的过程中施加到喷油 器电磁阀线圈上的受控电压的波形, 以及包括反电流峰值波形的线圈中的驱动电流随时间 的变化。
图 8 的流程图示出例如可以由电子控制单元中的微控制器执行的对喷油器喷射
提前角和加电时间进行补偿的方法的大致步骤 ;
图 9A 和图 9B 的曲线图分别示出上述方法中在寻找衔铁吸起阶段的持续时间的过 程中逐步增加的增压电压的持续时间对扫瞄次数的绘图, 和对应的落座时间对扫瞄次数的 绘图。 具体实施方式
下面参照附图详细描述根据本发明实施方式的喷油器开启时间测量设备以及喷 油器。所有附图中相同的附图标记指的是相同的元件。
图 2 示出根据本发明一个实施方式的喷油器开启时间测量设备 200 的功能框图。 如图 2 所示, 根据本发明的实施方式的喷油器开启时间测量设备 200 包括控制装置 201, 线 圈加压装置 202, 以及电流传感装置 203。控制装置 201 用于发出加压指令, 所述加压指令 指定了受控电压脉冲的增压电压持续时间。线圈加压装置 202 接收来自控制装置的加压指 令, 并根据所述加压指令将受控电压脉冲施加到喷油器的线圈。电流传感装置 203 测量喷 油器的线圈上的电流, 并将测量电流值发送给所述控制装置。其中控制装置 201 进一步用 于, 依次发出一系列加压指令, 所述一系列加压指令中的各加压指令指定的受控电压脉冲 的增压电压持续时间在喷油器衔铁升起时间搜索范围内连续变化 ; 通过使用测量电流值监 测对应于每个加压指令的受控电压脉冲在喷油器的线圈上引起的电流响应波形, 来计算每 个加压指令对应的喷油器衔铁落座时间 ; 以及在完成所述一系列加压指令的发送以及对应 的一系列喷油器衔铁落座时间的计算之后, 确定所述一系列喷油器衔铁落座时间中的最大 值, 并根据与最大喷油器衔铁落座时间对应的受控电压脉冲的增压电压持续时间确定喷油 器开启时间。
根据本发明的一个实施方式, 电流响应波形包括反电流脉冲, 其中控制装置 201 将所述增压电压持续时间结束的时刻到所述反电流脉冲出现峰值的时刻之间的时间确定 为衔铁落座时间。
根据本发明的一个实施方式, 控制装置 201 通过将与油温和油压相关的针阀杆升 起时间添加到与最大喷油器衔铁落座时间对应的受控电压脉冲的增压电压持续时间, 来确 定喷油器开启时间。
根据本发明的一个实施方式, 所述一系列加压指令中的各加压指令指定的增压电 压持续时间以固定增量在喷油器衔铁升起时间搜索范围内连续变化。
根据本发明的一个实施方式, 所述一系列加压指令中的各加压指令指定的增压电 压持续时间以可变化的增量在喷油器衔铁升起时间搜索范围内连续变化。
根据本发明的一个实施方式, 所述可变化的增量在预计的喷油器衔铁升起时间附 近较小。
本发明的其他实施方式提供了包含根据上述实施方式的喷油器开启时间测量设 备 200 的喷油器, 其中控制装置 201 进一步用于根据确定的喷油器开启时间来对喷油器实 际工作时的加电时间和喷射提前角进行补偿。
根据本发明的一个实施方式, 在上述喷油器中的喷油器开启时间测量设备 200 定 期测量喷油器开启时间。
根据本发明的一个实施方式, 在上述喷油器中的喷油器开启时间测量设备 200 响应于外部指令来测量喷油器开启时间。
下面结合图 1A 到图 1C 的曲线图, 以及图 3、 图 4 和图 5 来详细说明喷油器开启的 具体过程。其中图 3 示出根据本发明实施方式的电控喷油器 1 的基本物理结构 ; 图 4 示出 根据本发明实施方式的电控喷油器 1 的电子控制单元 (ECU)2 的功能框图。
如图 3 所示, 以下描述中将涉及的电控喷油器 1 的基本物理结构的功能部件大致 包括 : 具有外接引线 WA 和外接引线 WB 的电磁铁线圈 3 ; 下部中央部分上具有球阀 5 的衔铁 4; 具有释放控制孔 7 的控制腔 6 ; 低压腔 8 ; 返回孔 9 ; 具有微小的直径的充油控制孔 10 ; 具 有针阀压力环 12 的针阀杆 11 ; 喷孔 13 ; 进油口 14 ; 针阀腔 15 ; 和复位弹簧 SC, SD, 以及 SE。
如图 4 所示, 根据本发明的一个实施方式, 电控喷油器 1 的电子控制单元 2 主要由 微控制器 (MCU)16 及各辅助功能单元来实施。图 4 仅示出了以下描述中将涉及的部分辅助 功能单元。如图 4 所示, 这些辅助功能单元包括用于对喷油器的电磁铁线圈 3 的线圈电流 进行采样的线圈电流采样电路 17 以及模数转换器 (A/D)18, 以及用于对喷油器的电磁铁线 圈 3 进行驱动的驱动器 19。在本发明的一个实施方式中, 驱动器 19 例如通过外接引线 WA 和外接引线 WB 对喷油器的电磁铁线圈 3 施加驱动电压。
也如图 4 所示, MCU 16 包括通过总线之类耦合的中央处理单元 (CPU)20, 随机访问 存储器 (RAM)21, 闪存 22, 以及时间处理单元 (TPU)23。 根据本发明的另一个实施方式, 闪存 22 也可以位于 MCU 16 之外。根据本发明的另一个实施方式, 闪存 22 也可以由其他的非易 失性存储器替代。RAM 21 在常规工作状态下可以载入操作 MCU 16 所必需的各种程序和数 据。闪存 22 例如存储了 MCU 16 的各种固件程序等, 并且其例如可以存储各种喷油控制参 数, 例如喷油器开启时间和喷射前角等。TPU 23 可以根据 CPU 20 发出的指令向 MCU 16 外 部的驱动器 19 发出各种脉冲控制信号, 以控制驱动器 19 向喷油器的电磁铁线圈 3 施加的 电压的波形。这在下文将详细描述。
如本领域技术人员可以理解, MCU 16 还可以包括对于其正常工作必须的其他功能 部件, 例如 : 片选单元, 外部总线接口单元 (EBI), 测试单元, 时钟单元, 内部总线管理单元, 和 / 或队列串行模块等。
驱动器 19 可以接收来自 MCU 16 的中的 TPU 23 的脉冲控制信号, 通过外接引线 WA 和外接引线 WB 向电磁铁线圈 3 施加受控电压脉冲。例如, CPU 20 可以向 TPU 23 发出指定 了要施加的受控电压脉冲的周期, 增压电压持续时间, 和维持电压持续时间的指令。 TPU 23 可以根据该指令生成相应的脉冲控制信号发送到驱动器 19, 从而驱动器 19 可以将需要的 受控电压脉冲施加到电磁铁线圈 3。
下面参考图 5 详细描述驱动器 19 以及线圈电流采样电路 17。图 5 示出根据本发 明一个实施方式的, 实现了驱动器 19 以及线圈电流采样电路 17 的一个具体电路, 其中也绘 出了电磁铁线圈 3。
如图 5 所示, 根据本发明的一个实施方式, 驱动器 19 可以包括两个高端 MOS 管 Q1 和 Q2, 一个低端 MOS 管 Q3 以及续流二极管 D。高端 MOS 管 Q1 的漏极连接到增压电压 V 增压 ; 其源极连接到电磁铁线圈 3 的一端, 例如引线 WA 和引线 WB 中之一 ; 其栅极接收来自 TPU 23 的脉冲控制信号 highside_ctl_1。 高端 MOS 管 Q2 的漏极连接到维持电压 V 维持 ; 其源极连接 到电磁铁线圈 3 的连接了高端 MOS 管 Q1 的源极的一端, 例如引线 WA 和引线 WB 中之一 ; 其 栅极接收来自 TPU 23 的脉冲控制信号 highside_ctl_2。低端 MOS 管 Q3 的源极连接到地电位; 其漏极经由采样电阻器 R_sample 连接到电磁铁线圈 3 的与连接了高端 MOS 管 Q1 和 Q2 的源极的一端不同的另一端, 例如引线 WA 和引线 WB 中之另一个 ; 其栅极接收来自 TPU 23 的脉冲控制信号 lowside_ctl。续流二极管 D 的阳极连接到低端 MOS 管 Q3 的漏极, 其阴极 连接到高端 MOS 管 Q1 和 Q2 的源极。
因此, TPU 23 通过施加不同的脉冲控制信号 highside_ctl_1、 highside_ctl_2、 以及 lowside_ctl 到对应的高端 MOS 管 Q1 和 Q2 以及低端 MOS 管 Q3, 可以将不同的受控电 压脉冲施加到电磁铁线圈 3( 由于采样电阻器 R_sample 的电阻很小, 可以基本认为电压主 要施加在电磁铁线圈 3 上 )。
例如, 当 highside_ctl_1 和 lowside_ctl 为高电平, 而 highside_ctl_2 为低电平 时, 将增压电压 V 增压施加到电磁铁线圈 3 ; 当 highside_ctl_2 和 lowside_ctl 为高电平, 而 highside_ctl_1 为低电平时, 将维持电压 V 维持施加到电磁铁线圈 3 ; 当 highside_ctl_1 和 highside_ctl_2 以及 lowside_ctl 都为低电平时, 没有电压施加到电磁铁线圈 3。
TPU 23 通过分别控制 highside_ctl_1 和 highside_ctl_2 以及 lowside_ctl 为高 电平或低电平的持续时间, 可以分别控制给电磁铁线圈 3 施加增压电压和维持电压的持续 时间, 以及不施加电压的持续时间。 线圈电流采样电路 17 可以包括采样电阻器 R_sample 和运算放大器 U1A。如图 5 所示, 采样电阻器 R_sample 与电磁铁线圈 3 串联连接, 其两端的电压被分别输入到运算放 大器 U1A 的正相输入端和反相输入端。从而, 采样电阻器 R_sample 两端的电压之差的大小 代表了流过电磁铁线圈 3 的电流的大小。该电压差例如被运算放大器 U1A 放大为线圈电流 采样电压 V 采样, 并例如输出到 A/D18( 见于图 4)。
串联连接的采样电阻器 R_sample 与电磁铁线圈 3 位于高端 MOS 管 Q1 和 Q2 的源极 与低端 MOS 管 Q3 的漏极之间, 并且与续流二极管 D 构成闭合回路。 因此, 即使当高端 MOS 管 Q1 和 Q2 以及低端 MOS 管 Q3 都关断时, 采样电阻器 R_sample 仍可以检测电阻器 R_sample、 电磁铁线圈 3 和续流二极管 D 构成的闭合回路中的电流。这一点对于本发明来说是特别关 键的。
当然, 本领域技术人员应当理解, 当高端 MOS 管 Q1 和 Q2 以及低端 MOS 管 Q3 都关 断时, 电阻器 R_sample 两端上的电压, 即运算放大器 U1A 的正相和反相输入电压可能是随 机的。因此, 根据本发明的实施方式, 运算放大器 U1A 可以是具有大的输入电压范围的运算 放大器, 或者运算放大器 U1A 内部可以包括适当的电压平移和 / 或缩放电路或者电压 / 电 流转换电路, 以将输入电压平移和 / 或缩放到适合处理的范围中, 或者转换成在适合处理 的范围中的电流。本领域技术人员应当理解, 重要的是运算放大器 U1A 能够获得代表采样 电阻器 R_sample 两端的电压之差的量作为输出。该输出可以是电压也可以是电流。
再次参考图 3, 电控喷油器 1 的工作过程大致如下。在常规工作状态下, 进油口 14 通常与高压连接管 ( 未示出 ) 相连, 从而针阀腔 15 内充满燃油并保持较高的压力。当没有 在线圈 3 的外接引线 WA 和外接引线 WB 之间施加电压时, 电控喷油器保持在静止状态。此 时衔铁 4 上的球阀 5 被衔铁 4 的自重和复位弹簧 SC 和 SD 的拉力下压而封闭住释放控制孔 7。此时控制腔 6 中的压力通过充油控制孔 10 与针阀腔 15 中的压力保持相同, 从而将针阀 杆 11 保持在堵住喷孔 13 的位置。
在一个喷油周期开始时, MCU 16 控制驱动器 19( 见于图 4) 通过引线 WA 和引线 WB
给线圈 3 施加电压。根据本发明的一个实施方式, 驱动器 19 首先通过引线 WA 和引线 WB 将 例如大约 48V 的增压电压施加到线圈 3, 如图 1A 所示。该增压电压作用在线圈 3 上产生从 零开始渐增的增压电流, 如图 1B 所示, 从而形成渐增的电磁力。当电磁力增加到大于衔铁 的自重并克服了复位弹簧的拉力时, 衔铁 4 被从静止开始加速上拉。衔铁 4 上的球阀 5 随 衔铁 4 的上升而上升, 导致释放控制孔 7 被打开, 从而控制腔 6 中的燃油被释放到低压腔 8 中。由于充油控制孔 10 的直径很小, 对控制腔 6 中的燃油的补充较慢, 使得控制腔 6 中的 燃油不足, 这导致控制腔 6 中的压力低于针阀腔 15 中的压力。作为结果, 针阀腔 15 中的高 压力作用在针阀压力环 12 上而使针阀杆 11 在压力差的作用下开始向上移动。
当增压电流增大到一定幅度 ( 增压电流上限, 例如 24A) 时, MCU16 控制驱动器 19 将增压电压降低为低电压 ( 文中也称为 “维持电压” ), 例如增压电压的一半 ( 例如 24V), 从 而线圈电流从增压电流下降到维持电流, 例如 12A。在维持电流下, 衔铁 4 被线圈 3 的吸力 保持在衔铁 4 所位于的空腔的顶部, 释放控制孔 6 保持打开, 针阀杆 11 继续上升。当针阀 杆 11 向上移动到一定的位置时, 喷孔 13 被打开从而喷油器开始喷油。针阀杆 11 继续上升 直到其顶部碰到控制腔 6 的上壁并保持在那里。此后喷油器保持从打开的喷孔 13 喷油。
当停止所述维持电压后, 喷油器衔铁 4 在本身自重以及复位弹簧 SC 和 SD 的作用 下落座。由于落座瞬间衔铁 4 下方的球阀 5 与释放控制孔 7 的顶部开口的刚性接触, 衔铁 4 产生回弹, 这会在电磁阀线圈中产生一个小的反电流。 如上所述, 由于本发明中线圈电流采样电路 17 中的采样电阻器 R_sample 与电磁 铁线圈 3 和续流二极管 D 构成闭合回路, 该反电流将流经采样电阻器 R_sample, 因此线圈电 流采样电路 17 能够检测到该反电流的出现及其幅度大小。如图 6 下方波形图中右侧的小 电流尖峰波形所示。
图 6 下方波形图中左侧波形为电磁阀线圈 3 中响应于受控电压脉冲的施加而引起 的驱动电流波形, 其与图 1B 中的波形对应。从图 6 中受控电压脉冲 ( 图 6 中上方波形 ) 与 驱动电流波形的比较可以看出, 当受控电压脉冲停止后, 即施加在电磁阀线圈上的电压为 零后, 电磁阀线圈中的电流迅速下降, 因此电磁阀的电磁吸力也迅速下降, 喷油器衔铁 4 在 本身自重以及复位弹簧 SC 和 SD 的作用下落座, 并回弹产生反电流尖峰。因此, 可以将喷油 器衔铁 4 的落座时间计算为受控电压脉冲停止的时刻与反电流峰值出现的时刻 ( 落座反 弹 ) 之间的时间。
以上描述的是在喷油器的一个常规喷油周期中, 喷油器的大致工作过程。从中可 以看出, 喷油器的开启时间大致可以分为两个阶段。 第一阶段也称为衔铁吸起阶段, 其是从 开始对电磁阀线圈施加受控电压脉冲直到喷油器衔铁被电磁阀线圈吸到其所在的腔室的 顶部的时间。该第一阶段的持续时间取决于喷油器电磁阀线圈的电阻和电感, 复位弹簧的 弹性系数, 摩擦系数, 以及电磁阀线圈上施加的电压的大小等等。因此, 该第一阶段持续时 间容易受到老化的影响而发生漂移。例如随着喷油器老化, 喷油器电磁阀线圈的电阻和电 感, 复位弹簧的弹性系数, 摩擦系数, 以及电磁阀线圈上施加的电压都可能变化, 从而影响 该第一阶段的持续时间。第二阶段是针阀杆上升阶段, 其是从喷油器衔铁被电磁阀线圈吸 到其所在的腔室的顶部的时刻直到针阀杆被高压力推动上移而其顶部达到控制腔顶部而 完全打开喷孔的时间。 一般可以认为该第二阶段的持续时间由高压共轨系统中的油压和油 温决定, 因此, 其基本上与老化无关。
在以上认识的基础上, 本发明人通过首先逐步测试找到衔铁吸起阶段的持续时间 ( 文中也称为 “衔铁升起时间” ), 然后再将根据油压和油温计算的针阀上升阶段的持续时间 ( 文中也称为 “针阀杆升起时间” ) 添加到该衔铁吸起阶段的持续时间而得到整个喷油器的 开启时间。
特别是, 本发明人意识到, 在将持续时间不足的增压电压脉冲施加到电磁阀线圈 上情况下, 例如衔铁还没有被吸到衔铁腔的顶部时增压电压脉冲就停止, 此时衔铁的落座 时间将正比于施加的增压电压脉冲的持续时间。图 7 示出这样的一种情况, 增压电压的施 加在衔铁尚未被吸到衔铁腔 ( 即衔铁所在腔室 ) 的顶部时就停止, 因此衔铁较低的高度决 定了其落座时间将小于常规喷油周期中的落座时间。 需要指出, 当增压电压停止后, 由于电 磁阀线圈的电感特性而其电流不会立刻消失, 也即电磁阀线圈还将保持一定的吸力一段时 间, 并且衔铁本身具有一定的向上的速度, 因此衔铁还将上升一定的高度直到向上的速度 降到零并开始下坠。 当然该上升的高度可能非常小, 因为由于衔铁本身的自重较大, 另外受 到油液阻力和复位弹簧的拉力等作用而本身的上升速度比较缓慢。
本领域技术人员可以意识到, 只要施加的增压电压的持续时间不足以将衔铁吸到 衔铁腔的顶部 ( 衔铁达到的最高点的高度低于衔铁腔的顶部 ), 将衔铁吸起的高度越高, 其 落座时间就会越大。也就是说, 在此情况下衔铁的落座时间将正比于施加的增压电压脉冲 的持续时间。当施加的增压电压的持续时间在正好将衔铁吸到衔铁腔的顶部 ( 衔铁达到的 最高点的高度正好是衔铁腔的顶部 ), 此时的落座时间应该是最大的。 此情况下增压电压的 持续时间基本上等于上面所述的衔铁吸起阶段的持续时间。
如果再进一步略微增加施加的增压电压的持续时间, 那么衔铁将以一定的很小的 初速度与衔铁腔的顶部发生碰撞, 而此碰撞将使衔铁的落座时间变小。
因此可见, 通过从不足以将衔铁吸引达到衔铁腔的顶部的增压电压的持续时间开 始逐步增加增压电压的持续时间, 并相应的测量每个持续时间对应的落座时间, 直到施加 的增压电压的持续时间足以使衔铁以一定的很小的初速度与衔铁腔的顶部发生碰撞, 会发 现落座时间对增压电压的持续时间的关系出现一个局部的最大值。 本领域技术人员应该理 解, 如上所述, 该落座时间的局部最大值对应于使得衔铁达到的最高点的高度正好是衔铁 腔的顶部 ( 也即衔铁达到衔铁腔的顶部时速度正好降到零 ) 的增压电压的持续时间。
如上所述, 由于衔铁在增压电压停止之后上升的高度非常小, 因此, 基本上可以认 为上述的使得衔铁达到的最高点的高度正好是衔铁腔的顶部 ( 也即衔铁达到衔铁腔的顶 部时速度正好降到零 ) 的增压电压的持续时间对应于, 实际工作中衔铁被电磁阀线圈吸到 其所在的腔室的顶部的时间, 也即衔铁吸起阶段的持续时间。
对于油压和油温决定的, 随老化变动很小的针阀杆升起时间, 可以认为其对于同 一批次或型号的发动机基本上是相同的。因此可以这样测量 : 在一个批次或型号的发动机 中挑选至少一台并在其中每一台的针阀杆上安装位移传感器, 在施加如图 1A 所示的受控 电压脉冲的同时可以测得如图 1C 所示的针阀杆行程图, 从中可以测得从受控电压脉冲的 施加直到针阀杆完全开启的时间。 可以认为该针阀杆完全开启的时间是上述的衔铁吸起阶 段的时间和针阀杆上升阶段的时间之和。
因此, 将该针阀杆完全开启时间减去测得的衔铁吸起阶段持续时间, 就可以得到 针阀杆升起时间。 可以测试挑选的至少一台发动机在不同的多个油温和油压下的针阀杆升起时间, 得到基本不随老化变化的针阀杆升起时间对油温和油压的关系, 作为该批次或型 号的发动机的基本不随老化变化的针阀杆升起时间对油温和油压的关系, 存储在该批次或 型号的每一台发动机中, 例如存储在上述的 MCU 16 的闪存 22 中。
从而, 有可能在喷油器开启时间由于老化而变化之后, 执行上述的增压电压持续 时间连续增加的扫描, 找到由于老化而变化的衔铁吸起阶段的持续时间, 并根据工作的油 压和油温添加例如存储在上述的 MCU 16 的闪存 22 中的基本不随老化变化的针阀杆升起时 间, 得到由于老化而变化的喷油器开启时间。之后, 可以根据该更 “真实” 的喷油器开启时 间对喷油器实际工作的喷射提前角和加电时间进行补偿, 从而即使在喷油器开启时间由于 老化而变化之后, 也能更为精确地控制喷油量。
下面参照图 8 的流程图以及图 9A 和图 9B 的曲线图说明按照上述方法对喷油器 喷射提前角和加电时间进行补偿的一个具体例子。其中, 图 8 的流程图示出例如可以由电 子控制单元 2 中的 MCU 16 执行的对喷油器喷射提前角和加电时间进行补偿的方法的大致 步骤 ; 图 9A 和图 9B 的曲线图分别示出上述方法中在寻找衔铁吸起阶段的持续时间的过程 中逐步增加的增压电压的持续时间对扫瞄次数的绘图, 和对应的落座时间对扫瞄次数的绘 图。 参见图 8, 在步骤 800, MCU 16( 具体可以是 MCU 16 中的 CPU20) 进行初始化动作, 将计数变量 n 设置为初始值 1, 将第 n( 此时 n = 1) 次增压电压脉冲的持续时间设置为 T( 加 电 )n = T( 加电 ) 初始。T( 加电 ) 初始例如可以是 0, 或者可以是预先设置的非零值, 例如出厂 时的衔铁吸起时间的一半或者三分之一。
在步骤 801, CPU 20 发送命令给 TPU 23, 指令 TPU 23 发出脉冲控制信号到驱动器 19, 将持续时间为 T( 加电 )n 的增压电压 ( 例如 48V) 脉冲 ( 例如图 7 的上部所示的电压脉 冲 ) 施加到喷油器线圈 3。
在步骤 802, 测量增压电压的施加结束的时刻到反电流峰值出现的时刻之间的时 间, 即持续时间为 T( 加电 )n 的增压电压脉冲对应的衔铁落座时间 T( 落座 )n。
在步骤 803, 递增计数变量 n, 并且将第 n 次增压电压脉冲的持续时间设置为 T( 加 电 )n = T( 加电 )n-1+ΔT。其中 ΔT 为增压电压脉冲的持续时间的递增量。
在步骤 804, 判断经过递增的第 n 次增压电压脉冲的持续时间是否等于或者超过 了扫描上限 T( 加电 ) 上限。
如果第 n 次增压电压脉冲的持续时间还没有达到扫描上限 T( 加电 ) 上限, 则程序回 到步骤 801, CPU 20 发送命令给 TPU 23, 指令 TPU23 发出脉冲控制信号到驱动器 19, 将持续 时间为 T( 加电 )n 的增压电压 ( 例如 48V) 脉冲施加到喷油器线圈 3。之后执行步骤 802 的 测量和步骤 803 的递增等操作, 直到在步骤 804 中再次进行判断。
反之, 如果在步骤 804 的判断中确定第 n 次增压电压脉冲的持续时间达到了扫描 上限 T( 加电 ) 上限, 则程序结束扫描, 并前进到步骤 805。在步骤 805, 确定所有测量的 T( 落 座 )n 中的最大值 T( 落座 )max。上文中的扫描上限 T( 加电 ) 上限可以是预计喷油器报废时 可能的衔铁吸起阶段的持续时间。
之后, 在步骤 806, 将与所确定的最大落座时间 T( 落座 )max 对应的增压电压的施 加时间确定为衔铁吸起阶段的持续时间。
在步骤 807, 根据确定的衔铁吸起阶段的持续时间确定当前的喷油器开启时间, 例
如通过根据实际工作时的油温和油压, 将对应的针阀杆升起时间添加到确定的衔铁吸起阶 段的持续时间。
在步骤 808, 根据所确定的当前的喷油器开启时间, 修正电子控制单元 2 在喷油器 实际工作时的喷油控制中的喷射提前角和加电时间。文中的术语 “加电时间” 可以理解为 增压电压持续时间以及维持电压持续时间之和。
由于根据该更 “真实” 的喷油器开启时间对喷油器实际工作的喷射提前角和加电 时间进行补偿, 从而即使在喷油器开启时间由于老化而变化之后, 也能更为精确地控制喷 油量。
尽管上文的描述中增压电压持续时间以固定增量在喷油器衔铁升起时间搜索范 围内连续变化, 但是本领域技术人员可以理解, 增压电压持续时间完全可以以可变化的增 量在喷油器衔铁升起时间搜索范围内连续变化。
例如, 当接近预计的喷油器衔铁升起时间时增压电压持续时间的增量可以变小。 该预计的喷油器衔铁升起时间可以是上一次测量并存储的喷油器衔铁升起时间。
根据本发明的一个实施方式, MCU 16 可以自动定期执行测量喷油器开启时间, 并 对喷油器实际工作的喷射提前角和加电时间进行补偿的程序。 根据本发明的另一个实施方式, MCU 16 可以响应于外部指令来执行测量喷油器开 启时间, 并对喷油器实际工作的喷射提前角和加电时间进行补偿的程序。
尽管本发明已经结合其具体示例性实施方式进行了描述, 易见的是, 多种备选、 修 改和变形对于本领域技术人员是易见的。由此, 在此阐明的本发明的示例性实施方式是示 意性的而并非限制性。可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出修改。
在本公开内容中所使用的量词 “一个” 、 “一种” 等不排除复数。权利要求书中的任 何附图标记都不应解释为对范围的限制。