专利名称：准确检测机车喷油泵电磁阀闭合的设备和方法
技术领域：
本发明一般地涉及配备有喷油电磁阀的喷油系统的控制。具体地说，本发明涉及 用于通过检测电磁阀闭合来控制燃油泵电磁阀的设备和方法。
背景技术：
在发动机系统中，希望进行燃油泵电磁阀闭合的准确检测或发动机每一个汽缸的 闭合点检测，以便提供喷油的准确定时以及对燃烧、排放物、发动机速度的平滑调节和燃油 效率的控制。用于检测喷油电磁阀闭合的先有技术系统和方法涉及随着电流从峰值始动电 流下降至保持电流，检测窗口内电磁阀电流斜率的变化。但是，先有技术系统易受发动机控 制器和发动机汽缸电磁阀之间的电缆长度、老化、环境状态、燃油泵和发动机速度的影响。 另外，这样一种检测方案的位置和特征标记可能随着泵的功能、电子电路/电缆/电磁阀的 阻抗、电源电压、发动机速度、液压燃油压力、凸轮位置、老化和环境状态而改变。这些变动 降低了传统的闭合点检测方法的可靠性和准确性。在喷油系统中，电磁阀闭合的检测最好用来确定喷油定时中所需的任何补偿。为 了达到运行目标，诸如燃烧质量、燃油效率和减小排放物，喷油定时是关键的控制变量。闭 合点检测中的任何误差都影响这些重要的目标。具有一致的检测和精度的适当算法有助于 达到这些目标。因此，有必要改善闭合点的检测方法并把闭合点检测对改变电流波形特性的变动 的敏感度减到最小。本发明通过调节从峰值电流至检测出闭合点的时刻的斜率而提供一种 检测闭合点的改进的方法。
发明内容
通过以下特征之一来解决这些及其他问题(i)通过响应电容充电电路而调节电 流斜率来控制所述电流的标记特性；(ii)用于闭合点检测的闭合点检测时间窗口是电源 电压的函数；以及(iii)时间窗口自适应地变化以补偿漂移、泵和电磁阀变动、环境状态变 化和老化。在一个方面，本发明涉及用于检测电磁阀闭合的系统。所述系统包括电耦合到电 磁阀的电容充电电路。电容充电电路调节流过电磁阀的电流，以便响应该电磁阀的闭合而 增大所述电流。在另一方面，本发明涉及用于检测电磁阀闭合方法。所述方法包括这样调整流过 电磁阀的电流，使得所述电流响应电磁阀的闭合而增大。在另一方面，本发明涉及用于检测与机车柴油机汽缸相联系的喷油泵电磁阀的闭 合点的系统。所述系统包括用于向电磁阀的绕组提供电流和电压的电磁阀驱动电路。所述电磁阀具有低侧驱动电路和高侧驱动电路。所述系统还包括用于检测通过电磁阀绕组的电 流的传感器。包括电容充电电路，用于以电容充电值的函数的形式来改变所述电压和电流。 所述系统还包括配置有用于确定所述电容充电值的计算机指令的处理器。处理器电耦合到 电容充电电路并向电容充电电路提供电容充电。所述系统还包括用于检测所述电流斜率随 时间的变化的检测器。所述斜率变化是响应所述电磁阀的闭合而从电流随时间减小变化到 电流随时间增大。在又一个方面，本发明涉及用于检测电磁阀闭合的系统，所述系统包括电耦合到 电磁阀的电容充电电路。所述电容充电电路响应电流斜率参数而调节流过电磁阀的电流。 所述电流斜率参数定义在去除对电磁阀的充电之后的电流变化。在另一方面，本发明涉及用于检测电磁阀的闭合的方法。所述方法包括检测流过 电磁阀的电流并确定电流斜率特性。电流斜率特性是电流和时间的函数。所述方法还包括 这样调节电磁阀的电气特性，使得所述调节是响应电流斜率参数而进行的。所述电流斜率 参数定义在去除对电磁阀的充电之后的电流变化。在又一个方面，本发明涉及用于检测电磁阀闭合的系统。所述系统包括电耦合到 电磁阀的电流检测器，用于检测流过电磁阀的电流。处理器确定电流斜率特性，其中所述电 流斜率特性是检测出的电流和时间的函数。所述系统还包括电耦合到电磁阀的电容充电电 路，用于调节流过电磁阀的电流。所述调节提供在响应电流斜率参数而去除电荷之后电流 斜率特性的变化。在另一方面，本发明涉及检测与机车柴油机汽缸相联系的喷油泵电磁阀闭合的方 法。所述方法包括指定检测时段。所述方法还包括通过把电容充电特性加到电磁阀上来调 节施加于所述电磁阀的电气特性。所述调节以时间的函数的形式改变所述电流。所述方法 还包括检测流过电磁阀的电流并确定电流斜率。所述电流斜率是电流相对于时间的增量变 化。所述方法还包括检测从负电流斜率到正电流斜率的电流斜率变化以及响应对斜率变化 的检测而产生信号。在又一个方面，本发明涉及检测电磁阀闭合的方法，所述方法包括以电磁阀电源 电压的函数的形式确定用于检测所述电磁阀的闭合的闭合点窗口。在另一方面，本发明涉及用于检测与机车柴油机的汽缸相联系的喷油泵电磁阀的 闭合点的系统。所述系统包括向电磁阀的绕组提供电流和电压的电磁阀驱动电路。传感器 检测流过电磁阀绕组的电流。所述系统还包括处理器，所述处理器配置有指定作为电磁阀 电源电压的函数的闭合点窗口的计算机指令。所述处理器还检测在闭合点窗口期间电流随 时间的变化。在又一个方面，本发明涉及操作机车柴油机喷油系统的方法，所述方法包括在检 测电磁阀闭合失败时指定柴油机汽缸的闭合点检测值。当指定时柴油机的速度和定时与以 前检测出的闭合点检测值的柴油机的速度和定时可以相比时，指定的闭合点检测值是以前 检测出的闭合点检测值的指数加权平均值的函数。当指定时柴油机的速度和定时不同于与 以前检测出的电磁阀闭合相关的柴油机的速度和定时时，所述指定的闭合点检测值是一般 同期测定的闭合点值的平均值的函数。在另一方面，本发明涉及用于操作机车柴油机喷油系统的系统。所述系统包括向 电磁阀的绕组提供电流和电压的电磁阀驱动电路。传感器检测流过电磁阀绕组的电流。存储器存储检测出的闭合点检测值和与检测出的闭合点值相联系的速度和定时。所述系统还 包括配置有计算机指令的处理器。所述计算机指令在电磁阀闭合点检测失败时指定柴油机 汽缸的闭合点检测值。当指定时柴油机的速度和定时与以前检测出的闭合点检测值的柴油 机的速度和定时可以相比时，所述指定的闭合点检测值是以前检测出的存储在存储器中的 闭合点检测值的指数加权平均值的函数。当指定时柴油机的速度和定时，同与以前检测出 的电磁阀的闭合相联系的柴油机速度和定时相比，改变预定的量时，所述指定的闭合点检 测值是一般同期确定的存储在存储器中的闭合点值的平均值的函数。当结合附图阅读以下描述时，本发明的其它方面和特征将部分地变得明显并且部 分地将在下文中被指出。
图1是示意图，举例说明电磁阀控制系统一个实施例的部件；图2是曲线图，举例说明随着与影响电磁阀电流的电磁阀供电相联系的时间和定 时线而变化的电磁阀电流；图3是曲线图，举例说明本发明一个实施例与先有技术比较，电磁阀电流随时间 的变化；图4是曲线图，举例说明本发明实施例(其中在电磁阀闭合以前达到保持电流) 与先有技术比较，电磁阀电流随时间的变化。图5是第二曲线图，举例说明本发明实施例(其中在电磁阀闭合以前达到保持电 流)与先有技术比较，电磁阀电流随时间的变化。图6是按照本发明一个实施例的向电磁阀供电的电容充电电路的电路原理图。图7是按照本发明一个实施例的向电磁阀供电的电容充电电路的第二电路原理 图。图8是用于调节电磁阀中电流随时间的变化的闭环测定过程的例图。在所有的附图中，相应的参考字符和命名一般地指示相应的部件。
具体实施例方式本发明提出一种用于控制配备有喷油电磁阀的喷油系统的方法和系统。更具体地 说，本发明提供一种通过检测电磁阀闭合定时在一段时间内的变化来缩小与燃油泵电磁阀 相联系的喷油定时误差的方法和系统。向电磁阀施加电压和电磁阀实际上开始运动的瞬间 之间的时间很关键，并且是闭合点检测(CPD)时序。参见图1，按照本发明一个方面的电磁阀控制系统100的一个实施例包括执行计 算机可执行的指令130的一个或多个处理器102。处理器102电耦合到存储器128。存储 器1 可以存储计算机可执行指令130，而且可以存储所述处理器做出的一个或多个决定。 处理器102电耦合到电磁阀驱动电路。电磁阀驱动电路104向电磁阀112提供激励功率 (电压和电流)。电磁阀驱动电路104包括一些子电路，所述子电路包括以下各种电路中的 一个或多个高侧驱动电路136、低侧驱动电路138、高侧电流测量电路140、低侧电流测量 电路142和电容充电电路144。处理器102向电磁阀驱动电路提供控制信号，所述控制信号包括高侧命令信号106，指示电磁阀高侧电源的接通/断开；低侧命令信号108，指示电磁阀低侧电源的接通/ 断开；以及电容充电电路命令信号110，指示电容充电电路的接通/断开。处理器102还电 耦合到线性电压数模转换器(DAC) 118。处理器102向线性电压数模转换器118提供线性电 压信号126，而线性电压数模转换器118又向电磁阀驱动电路104提供用于每一个通道或每 一个汽缸的模拟充电值信号120。电磁阀驱动电路104响应模拟充电值信号120向电磁阀112提供电容充电。电磁 阀驱动电路104的高侧电流测量电路向模数转换器116提供高侧电流测量输出122。电磁 阀驱动电路104的低侧电流测量电路向模数转换器116提供低侧电流测量输出124。模数 转换器116向处理器102提供测量数据。处理器102和模数转换器116与所述测量结果和 判定相联系地协调确定通道或汽缸。参见图2，曲线图200举例说明作为电流值(y_轴)和时间(χ-轴)的函数的电磁 阀电流202。电流202是由电磁阀驱动电路104施加于电磁阀112的电压的函数。在时间 上与电磁阀电流曲线图220相关联的是用于命令信号的控制信号定时图220、240和沈0。 信号定时图或曲线图220举例说明电磁阀112的低侧电驱动电路或电源电路的接通(高) 和断开(低)的数字信号的定时。信号定时图240举例说明电磁阀112的高侧电源电路的 高侧控制信号的接通和断开信号位置随时间的变化。信号定时图260举例说明电磁阀112 的电容充电电路的接通和断开信号。正如举例说明的，图2中每一条曲线200，220，240和 260具有共同的定时，其中每一条曲线的时间点是每一条其它定时曲线的相同的时间点，例 如时间tl。所述曲线组举例说明3个控制信号106，108和110之间的相互关系和流过电磁 阀的电流202随时间的变化。在时间、，电流202是Itl，在某些实施例中，I0可能是未激励状态的零电流。在其 他实施例中，电流Itl可以是大于零的量。在时间、，处理器102激发电磁阀激励序列，电磁 阀激励序列包括产生高侧控制信号106和低侧控制信号108两者的接通状态，如分别在定 时图240和220中表示的。作为响应，电磁阀驱动电路104向电磁阀112施加高侧电源和 低侧电源，而电流从时刻、的、增至时刻、的Ip此亥lj，电磁阀驱动电路104测量电磁阀 112中的电流并把这些测量值提供给ADC 116，而ADC 116又把这些测量值提供给处理器 102。处理器102把电流202与预定的阶段1的最大电流电平比较，而当电流202达到预定 的阶段1最大电流电平时，处理器102向电磁阀驱动电路104提供断开低侧驱动电路信号 108。阶段1表示为204，就是说，、和、之间的间隔时间。在低侧电源转为断开时，电流 202从I1减小至时间t2的12。处理器102向低侧驱动电路提供接通/断开控制信号108， 以便将电流202保持在最大值I1和最小值I2之间，平均为预定的始动电流值13。处理器在限定的一段时间继续向低侧驱动电路提供脉冲，然后在时间t3使低侧驱 动电路断开，如定时信号220在时间、所表明的。在断开低侧驱动电路的脉冲供应时，流过 电磁阀112的电流202随着向地耗散储能而减小。处理器102在时间、激发电容充电电 路的接通控制信号110。时间t4比t3落后一个预定时段，所述预定时段称作消隐窗口 218。 电流202继续随电容充电电路以及电磁阀112和电磁阀驱动电路104的其他电气特性的变 化而减小。以电流202从时间、的I2减小到时间t5的值I4的形式来说明所述减小。电流 线随时间从t4的I2到t5的I4的变化斜率随着所述电容充电电路和所提供的模拟充电值 120而变化。处理器102确定所需的电容充电值120，以便在所述阶段2(用206表示)过程中稳定、控制或调节电磁阀电流202。处理器102调节电流202在t4和t5之间随时间变 化的斜率，使得所述斜率在上限210和下限212之内。在曲线图200中，时间t5表示电磁阀112的磁芯或执行器的闭合时刻。闭合时，电 流202增大，这是由于电磁阀112电气特性随电磁阀驱动电路104，特别是随电容充电电路 而变。处理器102根据电磁阀驱动电路104的测量结果以及高侧电流122和低侧电流IM 至ADC116的反馈，继续测量电流202。当处理器102检测到电流202从以前的数值(表示 为I4)增大至数值I5时，所述处理器确定电磁阀112已经闭合。在一个实施例中，电磁阀 112闭合的确定可以根据所述电流随时间的变化，从负斜率变为正斜率，如从t4时的I2变 为t5时的I4的直线220的斜率和从t5时的I4变化到t6时的I5的直线214的斜率所表明 的。正如举例说明的，所述处理器需要时段t6-t5来确定电流202随时间的变化(这种变化 表示电磁阀112的闭合)。检测到电磁阀112闭合时，处理器102通过电容充电控制信号110向电磁阀驱动 电路104提供断开信号。电磁阀驱动电路104去除电容充电电路的电源，如时间t6接通电 容充电信号260所表明的。处理器102以燃油定时信号132的形式向喷油控制器134提 供时间t6或所述确定的时间t5。当去除电磁阀112的电容充电电源时，电流202从时间t6 的电流15降至时间丨7时的电流16。当处理器102确定电流202已经达到预定的电流电平 I6时，处理器102通过低侧控制信号110激发接通信号，使得低侧驱动电路向电磁阀112供 电。处理器102在接通状态和断开状态之间再次向低侧驱动电路提供脉冲，以便把电流202 维持在最大值I7和最小值I6之间，平均电流为18。18称作保持电流，而所述时段称作电流 保持阶段或阶段3(208)。预定的时段之后，处理器102结束低侧驱动电路电源和高侧电源 的脉冲，如曲线220和MO中所示的以时间t9所表明的。随着高侧电源和低侧电源两者的 结束，电流202从时间t9时的数值I7减小至时间t1(1时的这称作阶段4210。当电磁阀112闭合时，通过喷油系统向发动机的相关的汽缸提供燃油。这种燃油 通过周期从电磁阀112的实际打开开始，并在电磁阀打开(未示出)时结束，这是t9之后 的某个时刻。工作时，本发明的一个方面是电磁阀闭合点检测(CPD)设备和方法，其中CPD是从 电磁阀启动的时刻至电磁阀112闭合的时刻的时间或角度。电磁阀闭合造成电流202的特 征斜率变化。处理器102的计算机指令130确定何时和如何调整所述电流斜率的变化。可 以利用电磁阀运动的测量系统并将其与软件计算的数值比较来确认所述检测的准确性。如上面讨论的，电磁阀电流202作为时间的函数有四个阶段。阶段1 (204)是始动 电流阶段。在该阶段的起点上，高侧驱动电路接通并一直保持到阶段4 (喷射结束)的起点 为止。在阶段1(204)过程中，低侧驱动电路提供低侧电源直到达到指定的始动电流电平I1 为止。此后，通过向低侧驱动电路施加脉冲来调节始动电流至平均电流值13。在指定的时 间、(这可能是850微秒(ys))，电磁阀电流达到峰值电流。在始动(pull in)阶段过程 中初始电流斜率可能随着电缆长度、电磁阀和电源电压而改变。始动阶段克服静止电磁阀 112的阻尼和/或摩擦。始动阶段结束时，低侧驱动电路断开。阶段2 (206)是闭合点检测阶段，在该阶段期间，启动电容充电电路，从而提供电 容充电电源。断开低侧驱动电路的时间t3和启动电容充电电路的时间、之间的窗口称为 消隐窗口 218。用于充电电路的电容充电值120基于根据电磁阀112的先前点火的反馈计算。当减幅电流斜率从稳定的负值变成正值时，便检测出电磁阀112的闭合点，只要这发生 在指定的"CPD"窗口内。所述CPD窗口可以限制为预定的时段，诸如600-700微秒，以避 免电磁阀饱和，在所述阶段过程中电流202下降至或低于保持电流最小值16。在检测出电 磁阀112闭合的瞬间或者当CPD窗口或预定时段终止时，断开电容充电电路，并且当所述电 流达到最小保持电流电平I6时，阶段2结束。电磁阀闭合的结果是，高压燃油管线中压力 增大，使喷油器的针阀上升。始动电流阶段结束时，低侧电磁阀驱动电路断开，于是电流开始以由所述电路的 阻抗决定的速率(这随着电缆长度、环境状态、电源电压而改变)向下衰减。通过由微控制 器为每一个通道提供的充电接通/断开数字信号(该信号可以减小/增大CPD阶段过程中 电流衰减的斜率)来启动电容充电电路。斜率的数值是因特定的电磁阀而改变的，取决于 微控制器通过线性电压数模转换器提供的模拟充电值。在没有这一特征的情况下，所述衰 减有可能如此快，使得在电磁阀闭合出现以前达到保持电流。电容充电电路由处理器102 控制，使得电流202的斜率随时间的变化可以在合理的界限210和212的范围内改变。在" 线性"电压方式下，晶体管是"部分地"断开的，因而导致电磁阀驱动电路断开变慢。处理 器102执行指令130，指令130提供闭环算法来操纵电容充电电路，以便把电流斜率调节至 特定的数值上，具有斜率误差死区，并且充电值饱和。通过不同的微分方法来完成根据电流 测量结果对斜率的估计。阶段3(208)是电流保持阶段。在阶段3过程中，由处于指定的保持电流电平平均 值I8的保持电流202把电磁阀112保持在闭合位置。通过接通和断开低侧驱动电路把电流 202保持在保持电流电平I8上。在把电磁阀112保持在所述闭合位置上的阶段3过程中， 燃油输送至汽缸。阶段4(210)是喷射阶段的结束。在阶段4(210)过程中，电磁阀112中的电流202 从I7降至Itl或者降至零，使电磁阀112回到打开位置。低侧和高侧驱动电路断开，以便激 发阶段4的开始。现参见图3，举例说明类似于图2所示的曲线图。但是，通过与先有技术对比表示 本发明的几个方面。正如举例说明的，在时间t3去除低侧电源之后，先有技术电流302从 时间、的12减小至时间t5'的19。I5'是电磁阀实际上闭合的时刻。如图所示，在先有技 术中，当电磁阀闭合时，电流302改变斜率，如304所表明的。304的斜率确实提供电流的增 大，但是却没有从负斜率增大或变化到正斜率。这样，在先有技术系统中，所述系统要准确 检测导致电磁阀112闭合的电流302的变化，困难较大，成本高，而且需要较长的检测时间。在另一个比较中，图4举例说明通过本发明的一个方面来解决先有技术的问题。 如图所示，当除去低侧电源时，先有技术造成电流402从、时的I2减小到时间t/的16。 处理器102检测I6的电流值，并把低侧驱动电路的I7和I6之间的脉冲激励到电流保持电平 I80但是，当电流402减至I6，使得t/出现在电磁阀112实际闭合以前时，正如以t5举例 说明的，先有技术系统无法检测电磁阀112闭合造成的电流402的变化。反之，当在时间t4 接通电容充电电源时，通过电容充电电路调节电流202，以便减缓电流202随时间的减小， 使得直到电磁阀112在时间t5闭合为止都达不到电流电平16。类似地，图5举例说明在没有电磁阀的充电电路调节的情况下，在时间t5电磁阀 112闭合之前电流502从t4时的I2减小至t/时的16。
图6中举例说明用于CPD检测的电磁阀驱动电路的一个实施例。在该电路设计 中，电磁阀112连接在高侧驱动电路602的高侧。高侧驱动电路602由高侧控制信号106 控制。高侧驱动电路602通过高侧测量电阻604连接至电压源606。以+ 伏电压源举例 说明电压源606，但是，电压源606可以是任何电压源。高侧电流检测器608电耦合到高侧 测量电阻604的低侧和高侧，并向模数转换器116提供高侧电流122。电磁阀112的低侧电 耦合到续流二极管612，续流二极管612还电耦合到电源606。电磁阀112的低侧还电耦合 到低侧驱动电路610。低侧驱动电路610连接到选择器件614，选择器件614指定低侧驱动 电路610的工作方式。选择器件614包括四个选择方式断开；续流；线性方式和接通。低 侧驱动电路还电耦合到低侧测量电阻620。低侧测量电阻连接到地624。低侧电流测量器 件622连接到低侧测量电阻620的两侧，并向模数转换器116提供低侧电流测量信号124。因而，工作时，电磁阀驱动电路600如图6举例说明的，可以是在四种方式下工作。 在断开方式下，电磁阀112处于去激励状态。高侧驱动电路602和低侧驱动电路610都断 开，因此没有电流在电磁阀112中流动。在始动和保持阶段的负电流斜率过程中利用续流 方式。高侧驱动电路602接通，而低侧驱动电路610断开。电流202从电源606流过电磁 阀112并且通过续流二极管612流回电源606。在该方式下，电流202快速衰减至零。在 CPD窗口期间利用线性方式。在该方式期间，高侧驱动电路602接通，而低侧驱动电路610 部分地接通或者对其施加脉冲，以便提供预定的电流202电平。在所述部分地接通的状态 下，对低侧驱动电路610施加脉冲以便维持预定的电流。电流202从电源606流过电磁阀 112和低侧驱动电路610至地624。电流202缓慢衰减，直到减小到零为止。衰减的速率取 决于在部分地接通的施加脉冲的阶段期间低侧驱动电路610接通多少次。处理器102通过 测量CPD窗口期间电流衰减的速率来确定部分接通施加脉冲的数量。处理器102通过D/A 转换器118调整所述线性电压的电平。在始动和保持阶段的正电流斜率期间使用方式4 (接通方式)。高侧驱动电路602 和低侧驱动电路610均接通。电流202从电源606流过电磁阀112和低侧驱动电路610到 地624。电流202在该方式期间快速增大。现参见图7，这是按照本发明一个实施例的向电磁阀供电的电容充电电路的另一 个电路原理图。在该实施例中，电磁阀112连接到电容器702，电容器702连接到地624。 电磁阀112还连接到晶体管704和二极管612。二极管612还连接到电源606。线性电压 118连接到电阻706，电阻706连接到电容器708。电容器708连接到电阻710，电阻710还 连接到晶体管704。参见图8，这是通过处理器102的计算机可执行指令130设置的闭环确定过程的 例图。正如上面讨论的，处理器102执行计算机指令130，以便为电容充电电路确定电容充 电值120。为了完成这一点，在一个实施例中，如图8举例说明的和在800逻辑上举例说明 的，处理器包括存储在存储器中的基准斜率802。在方框804中，把基准斜率802与先前确 定的电流斜率比较。在块806中，把电流斜率与死区对比，确定电流衰减或斜率的预定的偏 差范围。在块810，确定斜率误差，并且确定模拟充电值或将其指定为所述斜率误差的函数。 在块812中确定饱和并且在块814把所述饱和提供给充电和驱动电路，后者导致特定的电 磁阀电流202。测量电磁阀电流并估计电磁阀的电流斜率，并且返回为下一次与基准斜率进 行比较作准备。这样的处理过程提供电流202的斜率的连续和实时的对比，并且根据所述基准和最近确定的电流斜率确定电容充电值。在本发明的另一个实施例中，处理器102通过调节电流202确定闭合点检测(CPD) 斜率标记，使得所述电流斜率响应电磁阀112的闭合从负斜率值变为正斜率值。处理器102 利用这样一种算法来检测电磁阀的闭合，即，提出把di/dt和d2i/dt2两者为正值作为确定 所述闭合点的条件。这样，通过CPD的独特标记(作为利用电容充电电路调节斜率的结果) 减轻了只取决于d2i/dt2造成的任何噪音问题，并根据di/dt本身决定CPD。对于以函数 d2i/dt2 > 0的方式来检测所述闭合点的操作，这是一种改善。这种检测方案易受电流信号 噪音影响，使得从任何噪音中检测闭合变得困难。另外，比起简单地确定函数d2i/dt2的阈 值，亦即，声称只要d2i/dt2 >阈值就是CPD，本发明是一种改进。在这种情况下，难以作出 可靠地避免不正确的检测，同时避免丢失检测的这样的判断。在本发明的另一实施例中，可以以实时测量结果和喷油系统或发动机的运行特性 或参数的函数的形式来自适应地确定闭合点窗口 216。在本发明中，CPD窗口的起点也是 电磁阀电源电压和任选地是汽缸位置的函数。这种多维函数考虑了 CPD随着发动机速度、 凸轮位置和汽缸位置(包括至不同的汽缸和汽缸组的电磁阀电缆长度的作用)的已知变 动。通过在各种各样的汽缸的速度和定时的变动的情况下进行机车试验设计来优化所述函 数。预期诸如不同泵之间和不同机车之间的其它变动仍旧把CPD保持在所述CPD窗口内。 本发明建议一种处理过程，用于在这些变动的情况下进行测试并确保在所述CPD窗口内检 测CPD。除此以外，本发明还使用一种任选的方案，自适应地改变CPD窗口，以保证更可靠 的CPD。在所述实施例中，定期地对每一个机车汽缸标定所述CPD窗口，或者在运行过程中 实时进行，或者每隔一段预约的检修间隔时间进行。在一个实施例中，由每一个rpm、定时电 磁阀电压及其他已知变动的默认函数来将CPD窗口函数初始化。在正常机车运行过程中或 在制造或维护业务每一个特殊测试过程中，对于每一个汽缸，以rpm、定时等的函数的形式 收集CPD统计，诸如平均值和标准偏差。在约束范围内调整每一个汽缸的CPD窗口函数，使 得CPD统计落在所述窗口内，最好在其中心。新计算的CPD窗口函数用于CPD窗口的确定。 有时重新标定所述CPD窗口，以补偿老化和机车部件变化。对于其中闭合点检测窗口 216的开始时间，相对于电磁阀激活的开始，是发动机 速度和喷射定时命令的静态函数的先有技术系统来说，这是一种改进。这样的先有技术根 据预定的电磁阀饱和测量结果，把CPD窗口 216限定为一般大约500-700 μ s的数值。在本发明的另一方面中，来自一个喷射周期的闭合点检测(CPD)值用于下一个喷 射周期的定时补偿。假定工作状态变动，那么，相继出现的两个周期之间的CPD之间的变动 相对地较小，这导致对排放物和燃油效率考虑是足够准确的定时。但是，尽管有上述的所有 特征，但是在某些情况下CPD仍旧检测不出来，特别是当喷射结束以前还达不到闭合点时。 这出现在负持续时间角度命令时，对负载轻的状态或响应基准速度或负载变化，这可能是 需要的。若这样的状态持续一小段时间，CPD可能暂时检测不出来。在CPD检测不出来的状 态下，需要默认CPD数值来进行定时补偿。一般，前一周期刚检测出来CPD值用作默认值。与先有技术系统形成对照，本发明一个实施例在检测闭合点失败时，以运行的发 动机速度和定时的函数形式，确定闭合点偏移默认值。当相同的速度和定时状态存在时，所 述CPD值用作先前检测出的CPD值的指数加权平均值。一个这样的实施例可以是15个先 前检测出的CPD值的样值大小的指数加权平均值。当从最后检测出来CPD数值之后速度和定时状态已经显著地改变时，给定的汽缸的默认CPD值，基于对特定的运行速度和定时状 态的最近的CPD平均值。现在可以意识到，在这里描述的系统和方法在相当大的程度上提供超过先有技术 的优点。这样的优点包括检测电磁阀闭合时准确性和可靠性的改善。显然，这里描述的系 统和方法还可能适用于现存的喷油系统和电磁阀。当采用本发明的元件或其推荐的实施例时，冠词〃 a〃、“ an"、“ the “ 和"said"是想要指一个或多个元件。术语〃 comprising"，‘‘ including" 和"having"是想要包括并指除所列元件外，可能还有附加的元件。本专业的技术人员将会注意到，所举例说明和这里描述的方法，其执行或完成的 顺序并不重要，除非专门指出。就是说，本方法的方面或步骤打算以任何顺序完成，除非专 门指出，而且与在这里公开的相比，本方法可以包括更多或较少的方面或步骤。鉴于上述，将会看出，本发明的几个目的已经达到，并获得其他有利的结果。因为在不脱离本发明的范围的情况下，对上述示例性结构和方法可以作出不同的 改变，在以上的描述中所包含的所有要点，或附图中所示的均应解释为示例性的而不是限 制性的。还应该明白，这里描述的步骤不要解释为必须以所讨论或举例说明的特定的顺序 完成。还应明白，采用本发明可以使用附加的或替换步骤。
权利要求
1.一种用于检测与机车柴油机的气缸相关联的喷油闭合点的系统，所述系统包括喷油泵电磁阀，所述喷油泵电磁阀与所述机车柴油机的气缸相关联；喷油泵电磁阀驱动电路，用于向所述喷油泵电磁阀的绕组提供电流和电压；传感器，用于检测流过所述喷油泵电磁阀的绕组的电流；处理器，所述处理器对检测的电流作出响应并且配置有存储在计算机可读介质上的、 用于指定作为喷油泵电磁阀电源电压的函数的闭合点窗口和用于在所述闭合点窗口期间 检测作为时间的函数的电流的变化的计算机指令。
2.如权利要求1所述的系统，还包括存储在计算机可读介质上的、用于确定作为气缸 位置的函数的所述闭合点窗口的计算机指令。
3.如权利要求1所述的系统，还包括存储在计算机可读介质上的、用于确定所述闭合 点窗口的计算机指令，所述闭合点窗口还作为发动机工作参数的函数来确定。
4.如权利要求3所述的系统，其中确定所述发动机工作参数一般是与所述闭合点窗口 的确定同期发生的。
5.如权利要求3所述的系统，其中所述工作参数来自包括下列内容的清单发动机速 度、凸轮位置、气缸位置和电磁阀电缆长度。
6.如权利要求1所述的系统，还包括存储在计算机可读介质上的、用于确定所述闭合 点窗口的计算机指令，所述闭合点窗口还作为以前确定的闭合点窗口来确定。
7.如权利要求6所述的系统，其中确定闭合点窗口一般是与所述以前确定的闭合点窗 口的确定同期发生的。
8.如权利要求1所述的系统，其中在所指定的闭合点检测窗口期间检测电流相对于时 间的变化包括确定电流相对于时间的斜率是正的。
全文摘要
本发明涉及用于检测电磁阀闭合的系统和方法。所述系统包括电耦合到电磁阀的电容充电电路。电容充电电路调整流过电磁阀的电流，以便响应电磁阀的闭合而增大所述电流。本发明还涉及包括检测流过电磁阀的电流并确定电流斜率特性的系统和方法。所述电流斜率特性是电流和时间的函数。所述方法还包括这样调节电磁阀的电气特性，使得所述调节是对电流斜率参数的响应。所述电流斜率参数定义去除对电磁阀充电之后所述电流的变化。
文档编号F02D41/20GK102052177SQ20101052216
公开日2011年5月11日 申请日期2004年8月20日 优先权日2003年9月26日
发明者A·E·谢克, A·彼得森, B·N·阿尔姆斯泰德特, L·鲁丹德, S·B·雷迪, S·J·迪纳格, T·多夫黑姆 申请人:通用电气公司