專利名稱：噴油器開啟時間測量設(shè)備和噴油器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型主要涉及測量發(fā)動機的高壓共軌系統(tǒng)中的噴油器的開啟時間的設(shè)備， 以及包含該設(shè)備的噴油器。
背景技術(shù)：
發(fā)動機的高壓共軌系統(tǒng)中，電控噴油器是其中的關(guān)鍵部件，噴油量和噴油提前角的精確控制直接影響發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性。通常，噴油量的控制通過控制噴油器的電磁閥的開啟時間長度來進行的。因此，為了精確控制噴油器的噴油量，需要精確控制噴油器的電磁閥開啟的時間量。也就是說，必須精確獲得噴油器電磁閥開啟的時間點。此外，噴油提前角的精確控制更是需要精確的噴油器電磁閥開啟的時間點。然而，在實際中噴油器電磁閥的開啟的確切時間點并不同于給噴油器電磁閥上電的時間點，而是有一定的滯后。參見圖IA到圖1C，其從上到下依次示出噴油器工作的一個周期中線圈驅(qū)動器施加到噴油器電磁閥線圈上的受控電壓的波形；線圈中的驅(qū)動電流隨時間的變化；以及與該驅(qū)動電流相對應的噴油器電磁閥的針閥桿的行程隨時間的變化。如圖IA到圖IC所示，在例如48V的高電壓(文中也可能稱為“增壓電壓”)的施加期間，針閥桿的行程基本保持為零，即基本保持靜止。這是因為線圈的電抗特性使得驅(qū)動電流從零開始增長，需要一定時間才能形成足夠大的電流來產(chǎn)生足夠的能夠工作的電磁力，來克服電磁閥中銜鐵的自重以及復位彈簧的拉力而使銜鐵運動。而只有銜鐵發(fā)生運動之后針閥桿才能夠運動。因此銜鐵和針閥桿等的動作需要一定的啟動時間。該啟動時間的具體時間量與電磁閥的特性相關(guān)。其中該特性比如包括噴油器電磁閥線圈的電阻和電感， 復位彈簧的彈性系數(shù)，以及摩擦系數(shù)等。另外，很明顯啟動時間的具體時間量還與施加的電壓的大小有關(guān)。在實際工作中，當發(fā)動機長時間運轉(zhuǎn)后，上述特性比如噴油器線圈的電阻和電感以及復位彈簧的彈性系數(shù)，摩擦系數(shù)都會發(fā)生變化。因而，這會導致噴油器電磁閥的響應特性特別是噴油器電磁閥開啟的滯后時間量發(fā)生改變。此外，隨著發(fā)動機老化，線圈驅(qū)動器能夠提供的電壓的大小也會有一定的降低。因此，隨著發(fā)動機老化，噴油器電磁閥開啟的時間點會發(fā)生漂移。目前多數(shù)發(fā)動機廠家只在發(fā)動機出廠時，直接將噴油器的加電時間當作噴油時間，然后通過對噴油提前角和加電時間的標定來補償實際噴油時間。然而，該補償并沒有考慮到噴油器的老化問題。在噴油器老化后，該補償會與噴油器實際的開啟時間點發(fā)生偏差。 因此，如果不對噴油參數(shù)進行修訂，勢必影響噴油量的精確控制，從而影響發(fā)動機的各種性能。因此，需要一種能夠在即使因為老化等原因噴油器實際的開啟時間點發(fā)生變化的情況下，也能精確控制噴油量和噴油提前角的方法。
實用新型內(nèi)容本實用新型的實施方式提供了能夠測量實際的噴油器開啟時間點的設(shè)備，從而能夠?qū)τ捎诶匣仍蚨兓膰娪推鏖_啟時間進行補償。根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種噴油器開啟時間測量設(shè)備，包括控制裝置，用于發(fā)出加壓指令，所述加壓指令指定了受控電壓脈沖的增壓電壓持續(xù)時間；線圈加壓裝置，其接收來自控制裝置的加壓指令，并根據(jù)所述加壓指令將受控電壓脈沖施加到噴油器的線圈；電流傳感裝置，其測量噴油器的線圈上的電流，并將測量電流值發(fā)送給所述控制裝置；其中所述控制裝置進一步用于，依次發(fā)出一系列加壓指令，所述一系列加壓指令中的各加壓指令指定的受控電壓脈沖的增壓電壓持續(xù)時間在噴油器銜鐵升起時間搜索范圍內(nèi)連續(xù)變化；通過使用所述測量電流值監(jiān)測對應于每個加壓指令的受控電壓脈沖在噴油器的線圈上引起的電流響應波形，來計算每個加壓指令對應的噴油器銜鐵落座時間；以及在完成所述一系列加壓指令的發(fā)送以及對應的一系列噴油器銜鐵落座時間的計算之后，確定所述一系列噴油器銜鐵落座時間中的最大值，并根據(jù)與最大噴油器銜鐵落座時間對應的受控電壓脈沖的增壓電壓持續(xù)時間確定噴油器開啟時間。根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供了一種包含上述噴油器開啟時間測量設(shè)備的噴油器，其中所述控制裝置進一步用于根據(jù)確定的噴油器開啟時間來對噴油器實際工作時的加電時間和噴射提前角進行補償。通過根據(jù)本實用新型實施方式的噴油器開啟時間測量設(shè)備測量實際的噴油器開啟時間，即使因為老化等原因噴油器實際的開啟時間點發(fā)生變化，也能做出相應修正，從而能夠精確控制噴油量和噴油提前角。

現(xiàn)在將參考示出本實用新型的當前優(yōu)選實施方式的附圖來更加詳細地描述本實用新型的各方面。附圖中圖IA到圖IC從上到下依次示出噴油器工作的一個周期中線圈驅(qū)動器施加到噴油器電磁閥線圈上的受控電壓的波形；線圈中的驅(qū)動電流隨時間的變化；以及與該驅(qū)動電流相對應的噴油器電磁閥的針閥桿的行程隨時間的變化；圖2示出根據(jù)本實用新型實施方式的噴油器開啟時間測量設(shè)備的功能框圖；圖3示出根據(jù)本實用新型實施方式的電控噴油器的基本物理部件的結(jié)構(gòu)圖；圖4示出根據(jù)本實用新型實施方式的電控噴油器的電子控制單元(ECU)的功能框圖。圖5示出根據(jù)本實用新型一個實施方式的，實現(xiàn)了線圈驅(qū)動器以及線圈電流采樣電路的一個具體電路。圖6示出根據(jù)本實用新型一個實施方式的噴油器工作的一個周期中線圈驅(qū)動器施加到噴油器電磁閥線圈上的受控電壓的波形，以及包括反電流峰值波形的線圈中的驅(qū)動電流隨時間的變化。圖7示出根據(jù)本實用新型一個實施方式，在搜索噴油器開啟時間的過程中施加到噴油器電磁閥線圈上的受控電壓的波形，以及包括反電流峰值波形的線圈中的驅(qū)動電流隨時間的變化。[0022]圖8的流程圖示出例如可以由電子控制單元中的微控制器執(zhí)行的對噴油器噴射提前角和加電時間進行補償?shù)姆椒ǖ拇笾虏襟E；圖9A和圖9B的曲線圖分別示出上述方法中在尋找銜鐵吸起階段的持續(xù)時間的過程中逐步增加的增壓電壓的持續(xù)時間對掃瞄次數(shù)的繪圖，和對應的落座時間對掃瞄次數(shù)的繪圖。
具體實施方式
下面參照附圖詳細描述根據(jù)本實用新型實施方式的噴油器開啟時間測量設(shè)備以及噴油器。所有附圖中相同的附圖標記指的是相同的元件。圖2示出根據(jù)本實用新型一個實施方式的噴油器開啟時間測量設(shè)備200的功能框圖。如圖2所示，根據(jù)本實用新型的實施方式的噴油器開啟時間測量設(shè)備200包括控制裝置201，線圈加壓裝置202，以及電流傳感裝置203?？刂蒲b置201用于發(fā)出加壓指令，所述加壓指令指定了受控電壓脈沖的增壓電壓持續(xù)時間。線圈加壓裝置202接收來自控制裝置的加壓指令，并根據(jù)所述加壓指令將受控電壓脈沖施加到噴油器的線圈。電流傳感裝置203 測量噴油器的線圈上的電流，并將測量電流值發(fā)送給所述控制裝置。其中控制裝置201進一步用于，依次發(fā)出一系列加壓指令，所述一系列加壓指令中的各加壓指令指定的受控電壓脈沖的增壓電壓持續(xù)時間在噴油器銜鐵升起時間搜索范圍內(nèi)連續(xù)變化；通過使用測量電流值監(jiān)測對應于每個加壓指令的受控電壓脈沖在噴油器的線圈上引起的電流響應波形，來計算每個加壓指令對應的噴油器銜鐵落座時間；以及在完成所述一系列加壓指令的發(fā)送以及對應的一系列噴油器銜鐵落座時間的計算之后，確定所述一系列噴油器銜鐵落座時間中的最大值，并根據(jù)與最大噴油器銜鐵落座時間對應的受控電壓脈沖的增壓電壓持續(xù)時間確定噴油器開啟時間。根據(jù)本實用新型的一個實施方式，電流響應波形包括反電流脈沖，其中控制裝置 201將所述增壓電壓持續(xù)時間結(jié)束的時刻到所述反電流脈沖出現(xiàn)峰值的時刻之間的時間確定為銜鐵落座時間。根據(jù)本實用新型的一個實施方式，控制裝置201通過將與油溫和油壓相關(guān)的針閥桿升起時間添加到與最大噴油器銜鐵落座時間對應的受控電壓脈沖的增壓電壓持續(xù)時間， 來確定噴油器開啟時間。根據(jù)本實用新型的一個實施方式，所述一系列加壓指令中的各加壓指令指定的增壓電壓持續(xù)時間以固定增量在噴油器銜鐵升起時間搜索范圍內(nèi)連續(xù)變化。根據(jù)本實用新型的一個實施方式，所述一系列加壓指令中的各加壓指令指定的增壓電壓持續(xù)時間以可變化的增量在噴油器銜鐵升起時間搜索范圍內(nèi)連續(xù)變化。根據(jù)本實用新型的一個實施方式，所述可變化的增量在預計的噴油器銜鐵升起時間附近較小。本實用新型的其他實施方式提供了包含根據(jù)上述實施方式的噴油器開啟時間測量設(shè)備200的噴油器，其中控制裝置201進一步用于根據(jù)確定的噴油器開啟時間來對噴油器實際工作時的加電時間和噴射提前角進行補償。根據(jù)本實用新型的一個實施方式，在上述噴油器中的噴油器開啟時間測量設(shè)備 200定期測量噴油器開啟時間。[0033]根據(jù)本實用新型的一個實施方式，在上述噴油器中的噴油器開啟時間測量設(shè)備 200響應于外部指令來測量噴油器開啟時間。下面結(jié)合圖IA到圖IC的曲線圖，以及圖3、圖4和圖5來詳細說明噴油器開啟的具體過程。其中圖3示出根據(jù)本實用新型實施方式的電控噴油器1的基本物理結(jié)構(gòu)；圖4 示出根據(jù)本實用新型實施方式的電控噴油器1的電子控制單元(ECU)2的功能框圖。如圖3所示，以下描述中將涉及的電控噴油器1的基本物理結(jié)構(gòu)的功能部件大致包括具有外接引線WA和外接引線WB的電磁鐵線圈3 ；下部中央部分上具有球閥5的銜鐵 4 ；具有釋放控制孔7的控制腔6 ；低壓腔8 ；返回孔9 ；具有微小的直徑的充油控制孔10 ；具有針閥壓力環(huán)12的針閥桿11 ；噴孔13 ；進油口 14 ；針閥腔15 ；和復位彈簧SC，SD,以及SE。如圖4所示，根據(jù)本實用新型的一個實施方式，電控噴油器1的電子控制單元2主要由微控制器(MCU) 16及各輔助功能單元來實施。圖4僅示出了以下描述中將涉及的部分輔助功能單元。如圖4所示，這些輔助功能單元包括用于對噴油器的電磁鐵線圈3的線圈電流進行采樣的線圈電流采樣電路17以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D) 18，以及用于對噴油器的電磁鐵線圈3進行驅(qū)動的驅(qū)動器19。在本實用新型的一個實施方式中，驅(qū)動器19例如通過外接引線WA和外接引線WB對噴油器的電磁鐵線圈3施加驅(qū)動電壓。也如圖4所示，MCU 16包括通過總線之類耦合的中央處理單元(CPU) 20，隨機訪問存儲器(RAM) 21，閃存22，以及時間處理單元(TPU) 23。根據(jù)本實用新型的另一個實施方式， 閃存22也可以位于MCU 16之外。根據(jù)本實用新型的另一個實施方式，閃存22也可以由其他的非易失性存儲器替代。RAM 21在常規(guī)工作狀態(tài)下可以載入操作MCU 16所必需的各種程序和數(shù)據(jù)。閃存22例如存儲了 MCU 16的各種固件程序等，并且其例如可以存儲各種噴油控制參數(shù)，例如噴油器開啟時間和噴射前角等。TPU 23可以根據(jù)CPU 20發(fā)出的指令向 MCU 16外部的驅(qū)動器19發(fā)出各種脈沖控制信號，以控制驅(qū)動器19向噴油器的電磁鐵線圈 3施加的電壓的波形。這在下文將詳細描述。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，MCU 16還可以包括對于其正常工作必須的其他功能部件，例如片選單元，外部總線接口單元(EBI)，測試單元，時鐘單元，內(nèi)部總線管理單元， 和/或隊列串行模塊等。驅(qū)動器19可以接收來自MCU 16的中的TPU 23的脈沖控制信號，通過外接引線WA 和外接引線WB向電磁鐵線圈3施加受控電壓脈沖。例如，CPU 20可以向TPU 23發(fā)出指定了要施加的受控電壓脈沖的周期，增壓電壓持續(xù)時間，和維持電壓持續(xù)時間的指令。TPU 23 可以根據(jù)該指令生成相應的脈沖控制信號發(fā)送到驅(qū)動器19，從而驅(qū)動器19可以將需要的受控電壓脈沖施加到電磁鐵線圈3。下面參考圖5詳細描述驅(qū)動器19以及線圈電流采樣電路17。圖5示出根據(jù)本實用新型一個實施方式的，實現(xiàn)了驅(qū)動器19以及線圈電流采樣電路17的一個具體電路，其中也繪出了電磁鐵線圈3。如圖5所示，根據(jù)本實用新型的一個實施方式，驅(qū)動器19可以包括兩個高端MOS 管Ql和Q2，一個低端MOS管Q3以及續(xù)流二極管D。高端MOS管Q 1的漏極連接到增壓電壓Vite ；其源極連接到電磁鐵線圈3的一端，例如引線WA和引線WB中之一；其柵極接收來自TPU 23的脈沖控制信號highside_Ctl_l。高端MOS管Q2的漏極連接到維持電壓V維持； 其源極連接到電磁鐵線圈3的連接了高端MOS管Ql的源極的一端，例如引線WA和引線WB中之一；其柵極接收來自TPU 23的脈沖控制信號highside_Ctl_2。低端MOS管Q3的源極連接到地電位；其漏極經(jīng)由采樣電阻器[sample連接到電磁鐵線圈3的與連接了高端MOS 管Ql和Q2的源極的一端不同的另一端，例如引線WA和引線WB中之另一個；其柵極接收來自TPU 23的脈沖控制信號loWSide_Ctl。續(xù)流二極管D的陽極連接到低端MOS管Q3的漏極，其陰極連接到高端MOS管Ql和Q2的源極。因此，TPU 23通過施加不同的脈沖控制信號highside_ctl_l、highside_ctl_2、 以及l(fā)oWSide_Ctl到對應的高端MOS管Q 1和Q2以及低端MOS管Q3，可以將不同的受控電壓脈沖施加到電磁鐵線圈3(由于采樣電阻器[sample的電阻很小，可以基本認為電壓主要施加在電磁鐵線圈3上)。例如，當highside_ctl_l 和 lowside_ctl 為高電平，而 highside_ctl_2 為低電平時，將增壓電壓Vifffi施加到電磁鐵線圈3 ；當highside_Ctl_2和loWSide_Ctl為高電平，而 highside_ctl_l為低電平時，將維持電壓V維持施加到電磁鐵線圈3 ；當highside_Ctl_l和 highside_ctl_2以及l(fā)oWSide_Ctl都為低電平時，沒有電壓施加到電磁鐵線圈3。TPU 23 通過分別控制 highside_ctl_l 和 highside_ctl_2 以及 lowside_ctl 為高電平或低電平的持續(xù)時間，可以分別控制給電磁鐵線圈3施加增壓電壓和維持電壓的持續(xù)時間，以及不施加電壓的持續(xù)時間。線圈電流采樣電路17可以包括采樣電阻器[sample和運算放大器U1A。如圖5 所示，采樣電阻器[sample與電磁鐵線圈3串聯(lián)連接，其兩端的電壓被分別輸入到運算放大器UlA的正相輸入端和反相輸入端。從而，采樣電阻器[sample兩端的電壓之差的大小代表了流過電磁鐵線圈3的電流的大小。該電壓差例如被運算放大器UlA放大為線圈電流采樣電壓Vaw，并例如輸出到A/D 18 (見于圖4)。串聯(lián)連接的采樣電阻器[sample與電磁鐵線圈3位于高端MOS管Ql和Q2的源極與低端MOS管Q3的漏極之間，并且與續(xù)流二極管D構(gòu)成閉合回路。因此，即使當高端MOS管 Ql和Q2以及低端MOS管Q3都關(guān)斷時，采樣電阻器[sample仍可以檢測電阻器[sample、 電磁鐵線圈3和續(xù)流二極管D構(gòu)成的閉合回路中的電流。這一點對于本實用新型來說是特別關(guān)鍵的。當然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，當高端MOS管Q 1和Q2以及低端MOS管Q3都關(guān)斷時，電阻器[sample兩端上的電壓，即運算放大器UlA的正相和反相輸入電壓可能是隨機的。因此，根據(jù)本實用新型的實施方式，運算放大器UlA可以是具有大的輸入電壓范圍的運算放大器，或者運算放大器UlA內(nèi)部可以包括適當?shù)碾妷浩揭坪?或縮放電路或者電壓 /電流轉(zhuǎn)換電路，以將輸入電壓平移和/或縮放到適合處理的范圍中，或者轉(zhuǎn)換成在適合處理的范圍中的電流。本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，重要的是運算放大器UlA能夠獲得代表采樣電阻器R_sample兩端的電壓之差的量作為輸出。該輸出可以是電壓也可以是電流。再次參考圖3，電控噴油器1的工作過程大致如下。在常規(guī)工作狀態(tài)下，進油口 14 通常與高壓連接管(未示出)相連，從而針閥腔15內(nèi)充滿燃油并保持較高的壓力。當沒有在線圈3的外接引線WA和外接引線WB之間施加電壓時，電控噴油器保持在靜止狀態(tài)。此時銜鐵4上的球閥5被銜鐵4的自重和復位彈簧SC和SD的拉力下壓而封閉住釋放控制孔 7。此時控制腔6中的壓力通過充油控制孔10與針閥腔15中的壓力保持相同，從而將針閥桿11保持在堵住噴孔13的位置。[0049]在一個噴油周期開始時，MCU 16控制驅(qū)動器19 (見于圖4)通過引線WA和引線WB 給線圈3施加電壓。根據(jù)本實用新型的一個實施方式，驅(qū)動器19首先通過引線WA和引線 WB將例如大約48V的增壓電壓施加到線圈3，如圖IA所示。該增壓電壓作用在線圈3上產(chǎn)生從零開始漸增的增壓電流，如圖IB所示，從而形成漸增的電磁力。當電磁力增加到大于銜鐵的自重并克服了復位彈簧的拉力時，銜鐵4被從靜止開始加速上拉。銜鐵4上的球閥 5隨銜鐵4的上升而上升，導致釋放控制孔7被打開，從而控制腔6中的燃油被釋放到低壓腔8中。由于充油控制孔10的直徑很小，對控制腔6中的燃油的補充較慢，使得控制腔6 中的燃油不足，這導致控制腔6中的壓力低于針閥腔15中的壓力。作為結(jié)果，針閥腔15中的高壓力作用在針閥壓力環(huán)12上而使針閥桿11在壓力差的作用下開始向上移動。當增壓電流增大到一定幅度(增壓電流上限，例如24A)時，MCU16控制驅(qū)動器19 將增壓電壓降低為低電壓(文中也稱為“維持電壓”)，例如增壓電壓的一半(例如MV)，從而線圈電流從增壓電流下降到維持電流，例如12A。在維持電流下，銜鐵4被線圈3的吸力保持在銜鐵4所位于的空腔的頂部，釋放控制孔6保持打開，針閥桿11繼續(xù)上升。當針閥桿11向上移動到一定的位置時，噴孔13被打開從而噴油器開始噴油。針閥桿11繼續(xù)上升直到其頂部碰到控制腔6的上壁并保持在那里。此后噴油器保持從打開的噴孔13噴油。當停止所述維持電壓后，噴油器銜鐵4在本身自重以及復位彈簧SC和SD的作用下落座。由于落座瞬間銜鐵4下方的球閥5與釋放控制孔7的頂部開口的剛性接觸，銜鐵 4產(chǎn)生回彈，這會在電磁閥線圈中產(chǎn)生一個小的反電流。如上所述，由于本實用新型中線圈電流采樣電路17中的采樣電阻器[sample與電磁鐵線圈3和續(xù)流二極管D構(gòu)成閉合回路，該反電流將流經(jīng)采樣電阻！[sample，因此線圈電流采樣電路17能夠檢測到該反電流的出現(xiàn)及其幅度大小。如圖6下方波形圖中右側(cè)的小電流尖峰波形所示。圖6下方波形圖中左側(cè)波形為電磁閥線圈3中響應于受控電壓脈沖的施加而引起的驅(qū)動電流波形，其與圖IB中的波形對應。從圖6中受控電壓脈沖(圖6中上方波形)與驅(qū)動電流波形的比較可以看出，當受控電壓脈沖停止后，即施加在電磁閥線圈上的電壓為零后，電磁閥線圈中的電流迅速下降，因此電磁閥的電磁吸力也迅速下降，噴油器銜鐵4在本身自重以及復位彈簧SC和SD的作用下落座，并回彈產(chǎn)生反電流尖峰。因此，可以將噴油器銜鐵4的落座時間計算為受控電壓脈沖停止的時刻與反電流峰值出現(xiàn)的時刻(落座反彈)之間的時間。以上描述的是在噴油器的一個常規(guī)噴油周期中，噴油器的大致工作過程。從中可以看出，噴油器的開啟時間大致可以分為兩個階段。第一階段也稱為銜鐵吸起階段，其是從開始對電磁閥線圈施加受控電壓脈沖直到噴油器銜鐵被電磁閥線圈吸到其所在的腔室的頂部的時間。該第一階段的持續(xù)時間取決于噴油器電磁閥線圈的電阻和電感，復位彈簧的彈性系數(shù)，摩擦系數(shù)，以及電磁閥線圈上施加的電壓的大小等等。因此，該第一階段持續(xù)時間容易受到老化的影響而發(fā)生漂移。例如隨著噴油器老化，噴油器電磁閥線圈的電阻和電感，復位彈簧的彈性系數(shù)，摩擦系數(shù)，以及電磁閥線圈上施加的電壓都可能變化，從而影響該第一階段的持續(xù)時間。第二階段是針閥桿上升階段，其是從噴油器銜鐵被電磁閥線圈吸到其所在的腔室的頂部的時刻直到針閥桿被高壓力推動上移而其頂部達到控制腔頂部而完全打開噴孔的時間。一般可以認為該第二階段的持續(xù)時間由高壓共軌系統(tǒng)中的油壓和油溫決定，因此，其基本上與老化無關(guān)。在以上認識的基礎(chǔ)上，本實用新型人通過首先逐步測試找到銜鐵吸起階段的持續(xù)時間(文中也稱為“銜鐵升起時間”)，然后再將根據(jù)油壓和油溫計算的針閥上升階段的持續(xù)時間(文中也稱為“針閥桿升起時間”)添加到該銜鐵吸起階段的持續(xù)時間而得到整個噴油器的開啟時間。特別是，本實用新型人意識到，在將持續(xù)時間不足的增壓電壓脈沖施加到電磁閥線圈上情況下，例如銜鐵還沒有被吸到銜鐵腔的頂部時增壓電壓脈沖就停止，此時銜鐵的落座時間將正比于施加的增壓電壓脈沖的持續(xù)時間。圖7示出這樣的一種情況，增壓電壓的施加在銜鐵尚未被吸到銜鐵腔(即銜鐵所在腔室)的頂部時就停止，因此銜鐵較低的高度決定了其落座時間將小于常規(guī)噴油周期中的落座時間。需要指出，當增壓電壓停止后，由于電磁閥線圈的電感特性而其電流不會立刻消失，也即電磁閥線圈還將保持一定的吸力一段時間，并且銜鐵本身具有一定的向上的速度，因此銜鐵還將上升一定的高度直到向上的速度降到零并開始下墜。當然該上升的高度可能非常小，因為由于銜鐵本身的自重較大，另外受到油液阻力和復位彈簧的拉力等作用而本身的上升速度比較緩慢。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識到，只要施加的增壓電壓的持續(xù)時間不足以將銜鐵吸到銜鐵腔的頂部(銜鐵達到的最高點的高度低于銜鐵腔的頂部)，將銜鐵吸起的高度越高，其落座時間就會越大。也就是說，在此情況下銜鐵的落座時間將正比于施加的增壓電壓脈沖的持續(xù)時間。當施加的增壓電壓的持續(xù)時間在正好將銜鐵吸到銜鐵腔的頂部(銜鐵達到的最高點的高度正好是銜鐵腔的頂部)，此時的落座時間應該是最大的。此情況下增壓電壓的持續(xù)時間基本上等于上面所述的銜鐵吸起階段的持續(xù)時間。如果再進一步略微增加施加的增壓電壓的持續(xù)時間，那么銜鐵將以一定的很小的初速度與銜鐵腔的頂部發(fā)生碰撞，而此碰撞將使銜鐵的落座時間變小。因此可見，通過從不足以將銜鐵吸引達到銜鐵腔的頂部的增壓電壓的持續(xù)時間開始逐步增加增壓電壓的持續(xù)時間，并相應的測量每個持續(xù)時間對應的落座時間，直到施加的增壓電壓的持續(xù)時間足以使銜鐵以一定的很小的初速度與銜鐵腔的頂部發(fā)生碰撞，會發(fā)現(xiàn)落座時間對增壓電壓的持續(xù)時間的關(guān)系出現(xiàn)一個局部的最大值。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該理解，如上所述，該落座時間的局部最大值對應于使得銜鐵達到的最高點的高度正好是銜鐵腔的頂部(也即銜鐵達到銜鐵腔的頂部時速度正好降到零)的增壓電壓的持續(xù)時間。如上所述，由于銜鐵在增壓電壓停止之后上升的高度非常小，因此，基本上可以認為上述的使得銜鐵達到的最高點的高度正好是銜鐵腔的頂部(也即銜鐵達到銜鐵腔的頂部時速度正好降到零)的增壓電壓的持續(xù)時間對應于，實際工作中銜鐵被電磁閥線圈吸到其所在的腔室的頂部的時間，也即銜鐵吸起階段的持續(xù)時間。對于油壓和油溫決定的，隨老化變動很小的針閥桿升起時間，可以認為其對于同一批次或型號的發(fā)動機基本上是相同的。因此可以這樣測量在一個批次或型號的發(fā)動機中挑選至少一臺并在其中每一臺的針閥桿上安裝位移傳感器，在施加如圖IA所示的受控電壓脈沖的同時可以測得如圖IC所示的針閥桿行程圖，從中可以測得從受控電壓脈沖的施加直到針閥桿完全開啟的時間。可以認為該針閥桿完全開啟的時間是上述的銜鐵吸起階段的時間和針閥桿上升階段的時間之和。因此，將該針閥桿完全開啟時間減去測得的銜鐵吸起階段持續(xù)時間，就可以得到
9針閥桿升起時間?？梢詼y試挑選的至少一臺發(fā)動機在不同的多個油溫和油壓下的針閥桿升起時間，得到基本不隨老化變化的針閥桿升起時間對油溫和油壓的關(guān)系，作為該批次或型號的發(fā)動機的基本不隨老化變化的針閥桿升起時間對油溫和油壓的關(guān)系，存儲在該批次或型號的每一臺發(fā)動機中，例如存儲在上述的MCU 16的閃存22中。從而，有可能在噴油器開啟時間由于老化而變化之后，執(zhí)行上述的增壓電壓持續(xù)時間連續(xù)增加的掃描，找到由于老化而變化的銜鐵吸起階段的持續(xù)時間，并根據(jù)工作的油壓和油溫添加例如存儲在上述的MCU 16的閃存22中的基本不隨老化變化的針閥桿升起時間，得到由于老化而變化的噴油器開啟時間。之后，可以根據(jù)該更“真實”的噴油器開啟時間對噴油器實際工作的噴射提前角和加電時間進行補償，從而即使在噴油器開啟時間由于老化而變化之后，也能更為精確地控制噴油量。下面參照圖8的流程圖以及圖9A和圖9B的曲線圖說明按照上述方法對噴油器噴射提前角和加電時間進行補償?shù)囊粋€具體例子。其中，圖8的流程圖示出例如可以由電子控制單元2中的MCU 16執(zhí)行的對噴油器噴射提前角和加電時間進行補償?shù)姆椒ǖ拇笾虏襟E；圖9A和圖9B的曲線圖分別示出上述方法中在尋找銜鐵吸起階段的持續(xù)時間的過程中逐步增加的增壓電壓的持續(xù)時間對掃瞄次數(shù)的繪圖，和對應的落座時間對掃瞄次數(shù)的繪圖。參見圖8，在步驟800，MCU 16(具體可以是MCU 16中的CPU20)進行初始化動作， 將計數(shù)變量η設(shè)置為初始值1，將第η(此時η= 1)次增壓電壓脈沖的持續(xù)時間設(shè)置為T(加電)η = T (加電)T (加電)例如可以是0，或者可以是預先設(shè)置的非零值，例如出廠時的銜鐵吸起時間的一半或者三分之一。在步驟801，CPU 20發(fā)送命令給TPU 23，指令TPU 23發(fā)出脈沖控制信號到驅(qū)動器 19，將持續(xù)時間為T(加電)n的增壓電壓(例如48V)脈沖(例如圖7的上部所示的電壓脈沖)施加到噴油器線圈3。在步驟802，測量增壓電壓的施加結(jié)束的時刻到反電流峰值出現(xiàn)的時刻之間的時間，即持續(xù)時間為T(加電)n的增壓電壓脈沖對應的銜鐵落座時間T(落座)n。在步驟803，遞增計數(shù)變量n，并且將第η次增壓電壓脈沖的持續(xù)時間設(shè)置為T (加電)11 = 1~(加電)11-1+^1\其中ΔΤ為增壓電壓脈沖的持續(xù)時間的遞增量。在步驟804，判斷經(jīng)過遞增的第η次增壓電壓脈沖的持續(xù)時間是否等于或者超過了掃描上限T(加電)±R。如果第η次增壓電壓脈沖的持續(xù)時間還沒有達到掃描上限T (加電)±R，則程序回到步驟801，CPU 20發(fā)送命令給TPU 23，指令TPU23發(fā)出脈沖控制信號到驅(qū)動器19，將持續(xù)時間為T(加電)n的增壓電壓(例如48V)脈沖施加到噴油器線圈3。之后執(zhí)行步驟802的測量和步驟803的遞增等操作，直到在步驟804中再次進行判斷。反之，如果在步驟804的判斷中確定第η次增壓電壓脈沖的持續(xù)時間達到了掃描上限T (加電)±R，則程序結(jié)束掃描，并前進到步驟805。在步驟805，確定所有測量的T (落座)η中的最大值T(落座)maX。上文中的掃描上限T(加電)可以是預計噴油器報廢時可能的銜鐵吸起階段的持續(xù)時間。之后，在步驟806，將與所確定的最大落座時間T(落座)maX對應的增壓電壓的施加時間確定為銜鐵吸起階段的持續(xù)時間。[0073]在步驟807，根據(jù)確定的銜鐵吸起階段的持續(xù)時間確定當前的噴油器開啟時間，例如通過根據(jù)實際工作時的油溫和油壓，將對應的針閥桿升起時間添加到確定的銜鐵吸起階段的持續(xù)時間。在步驟808，根據(jù)所確定的當前的噴油器開啟時間，修正電子控制單元2在噴油器實際工作時的噴油控制中的噴射提前角和加電時間。文中的術(shù)語“加電時間”可以理解為增壓電壓持續(xù)時間以及維持電壓持續(xù)時間之和。由于根據(jù)該更“真實”的噴油器開啟時間對噴油器實際工作的噴射提前角和加電時間進行補償，從而即使在噴油器開啟時間由于老化而變化之后，也能更為精確地控制噴油量。盡管上文的描述中增壓電壓持續(xù)時間以固定增量在噴油器銜鐵升起時間搜索范圍內(nèi)連續(xù)變化，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，增壓電壓持續(xù)時間完全可以以可變化的增量在噴油器銜鐵升起時間搜索范圍內(nèi)連續(xù)變化。例如，當接近預計的噴油器銜鐵升起時間時增壓電壓持續(xù)時間的增量可以變小。 該預計的噴油器銜鐵升起時間可以是上一次測量并存儲的噴油器銜鐵升起時間。根據(jù)本實用新型的一個實施方式，MCU 16可以自動定期執(zhí)行測量噴油器開啟時間，并對噴油器實際工作的噴射提前角和加電時間進行補償?shù)某绦?。根?jù)本實用新型的另一個實施方式，MCU 16可以響應于外部指令來執(zhí)行測量噴油器開啟時間，并對噴油器實際工作的噴射提前角和加電時間進行補償?shù)某绦?。盡管本實用新型已經(jīng)結(jié)合其具體示例性實施方式進行了描述，易見的是，多種備選、修改和變形對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是易見的。由此，在此闡明的本實用新型的示例性實施方式是示意性的而并非限制性?？梢栽诓幻撾x本實用新型的精神和范圍的情況下作出修改。在本公開內(nèi)容中所使用的量詞“一個”、“一種”等不排除復數(shù)。權(quán)利要求書中的任何附圖標記都不應解釋為對范圍的限制。
權(quán)利要求1.一種噴油器開啟時間測量設(shè)備，其特征在于包括控制裝置，用于發(fā)出加壓指令，所述加壓指令指定了受控電壓脈沖的增壓電壓持續(xù)時間；線圈加壓裝置，與控制裝置連接，其接收來自控制裝置的加壓指令，并根據(jù)所述加壓指令將受控電壓脈沖施加到噴油器的線圈；電流傳感裝置，與控制裝置連接，其測量噴油器的線圈上的電流，并將測量電流值發(fā)送給所述控制裝置；其中所述控制裝置被配置用于，依次發(fā)出一系列加壓指令，所述一系列加壓指令中的各加壓指令指定的受控電壓脈沖的增壓電壓持續(xù)時間在噴油器銜鐵升起時間搜索范圍內(nèi)連續(xù)變化；通過使用所述測量電流值監(jiān)測對應于每個加壓指令的受控電壓脈沖在噴油器的線圈上引起的電流響應波形，來計算每個加壓指令對應的噴油器銜鐵落座時間；以及在完成所述一系列加壓指令的發(fā)送以及對應的一系列噴油器銜鐵落座時間的計算之后，確定所述一系列噴油器銜鐵落座時間中的最大值，并根據(jù)與最大噴油器銜鐵落座時間對應的受控電壓脈沖的增壓電壓持續(xù)時間確定噴油器開啟時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的噴油器開啟時間測量設(shè)備，其特征在于所述電流響應波形包括反電流脈沖，其中所述控制裝置被配置為將所述增壓電壓持續(xù)時間結(jié)束的時刻到所述反電流脈沖出現(xiàn)峰值的時刻之間的時間確定為銜鐵落座時間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的噴油器開啟時間測量設(shè)備，其特征在于所述控制裝置被配置為通過將與油溫和油壓相關(guān)的針閥桿升起時間添加到與最大噴油器銜鐵落座時間對應的受控電壓脈沖的增壓電壓持續(xù)時間，來確定噴油器開啟時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的噴油器開啟時間測量設(shè)備，其中所述一系列加壓指令中的各加壓指令指定的增壓電壓持續(xù)時間以固定增量在噴油器銜鐵升起時間搜索范圍內(nèi)連續(xù)變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的噴油器開啟時間測量設(shè)備，其中所述一系列加壓指令中的各加壓指令指定的增壓電壓持續(xù)時間以可變化的增量在噴油器銜鐵升起時間搜索范圍內(nèi)連續(xù)變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的噴油器開啟時間測量設(shè)備，其中所述可變化的增量在預計的噴油器銜鐵升起時間附近較小。
7.一種包含根據(jù)權(quán)利要求1的噴油器開啟時間測量設(shè)備的噴油器，其中所述控制裝置進一步被配置為根據(jù)確定的噴油器開啟時間來對噴油器實際工作時的加電時間和噴射提前角進行補償。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的噴油器，其特征在于，所述噴油器開啟時間測量設(shè)備定期測量噴油器開啟時間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的噴油器，其特征在于，所述噴油器開啟時間測量設(shè)備響應于外部指令來測量噴油器開啟時間。
專利摘要本實用新型涉及噴油器開啟時間測量設(shè)備和噴油器。噴油器開啟時間測量設(shè)備依次發(fā)出一系列加壓指令；通過監(jiān)測對應于每個加壓指令的受控電壓脈沖在噴油器的線圈上引起的電流響應波形，來計算每個加壓指令對應的噴油器銜鐵落座時間；并且在完成該一系列加壓指令的發(fā)送以及對應的一系列噴油器銜鐵落座時間的計算之后，確定所述一系列噴油器銜鐵落座時間中的最大值，并根據(jù)與最大噴油器銜鐵落座時間對應的受控電壓脈沖的增壓電壓持續(xù)時間確定噴油器開啟時間。
文檔編號F02D41/30GK202250428SQ20112033634
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者佟德輝, 劉興義, 孫少軍, 徐文俊, 李大明, 桑海浪 申請人:濰柴動力股份有限公司