燃料喷射阀的控制装置的制造方法
【专利摘要】燃料喷射阀的控制装置。一种控制装置(10)包括：差分计算单元(22a)，其用于生成由正常操作波形和无操作波形之间的差分构成的差分波形，所述正常操作波形是在所述燃料喷射阀(12)正在操作时所述燃料喷射阀(12)的电压波形，所述无操作波形是所述燃料喷射阀(12)没有在操作时所述燃料喷射阀(12)的电压波形；微分计算单元(22b)，其用于生成通过对所述差分波形求微分而得到的微分波形；以及操作状态确定单元(22c)，其用于基于所述微分波形来确定所述燃料喷射阀(12)的操作状态。
【专利说明】
燃料喷射阀的控制装置
技术领域
[0001]本发明涉及燃料喷射阀的控制装置，该控制装置确定燃料喷射阀的操作状态并且基于其确定结果来控制燃料喷射阀。【背景技术】
[0002]例如，在日本特开专利公开N0.2001-280189中，公开了为了将燃料喷射阀的喷射量保持初始设定时间，基于流过燃料喷射阀的线圈的电流的时间变化来检测开阀和关阀移位点。另外，基于检测到的移位点，基于检测到的移位点来检测开阀和关阀状态的延迟时间的波动，并且利用检测到的波动量来校正相对于线圈施加的所施加脉冲的脉宽。
【发明内容】
[0003]以此方式，在传统技术中已知的是，可从电流的时间变化来确定燃料喷射阀的操作状态。
[0004]另一方面，近来，有提高燃料喷射阀的喷射性能的需求，并且出于此目的，需要以高精度控制燃料喷射阀。
[0005]根据日本特开专利公开N0.2001-280189，当燃料喷射阀的可动芯和阀体在开阀时移动并且阀体碰撞阀座时，磁路中的电感经受与之前不同方式的改变，并且在流过线圈的电流中产生移位点(拐点)。因此，通过检测拐点，检测关阀操作的时间延迟(燃料喷射阀的操作状态)。
[0006]随着可动芯和阀体的速度变化在关阀时变大并且电感的时间变化变大，拐点凸显。更具体地，在可动芯和阀体一体构造的情况下，由于关阀时的速度变化大，因此电感的时间变化也变大，并且可容易地检测到拐点。
[0007]与之相比，在关阀期间电感的时间变化小的情况下，变得难以检测拐点，并且出现不可确定燃料喷射阀的操作状态的困难。更具体地，倘若可动芯和阀体分开构造并且可动芯和阀体在关阀时没有一体地移动，即使阀体变成安置在阀座上并且燃料喷射阀处于关阀状态，可动芯也继续移动。因此，速度变化没有增加并且电感的时间变化小，以致变得难以检测移位点。
[0008]因此，会难以仅仅通过对电流波形求微分来检测拐点(如日本特开专利公开 N0.2001-280189 中提出的)。
[0009]另外，如果由于个体燃料喷射阀的结构差异、个体燃料喷射阀的响应、耐久性和劣化等能力的变动、和供应到燃料喷射阀的燃料的诸如压力和大气温度等周围环境的变化而导致燃料喷射阀的情形发生变化，则担忧确定燃料喷射阀的操作状态会变得甚至更困难。
[0010]以此方式，因确定燃料喷射阀的操作状态变得更困难，变得不可能针对燃料喷射阀执行适宜控制，从而造成担忧燃料喷射阀的喷射能力将劣化。例如，由于燃料喷射阀随时间推移的变化或老化，导致即使在关阀操作中出现时间延迟的情况下，如果难以检测将期望检测到的拐点，则燃料喷射阀的控制也出现变动，并且燃料喷射阀的喷射性能降低。
[0011]已经在考虑到以上提到的问题的同时设计出本发明，并且本发明的目的是提供燃料喷射阀的控制装置，该控制装置使得能够在各种情况下以高精度确定燃料喷射阀的操作状态。
[0012]本发明涉及燃料喷射阀的控制装置，该控制装置确定燃料喷射阀的操作状态，并且基于其确定结果来控制燃料喷射阀。
[0013]另外，为了实现以上提到的目的，根据本发明的燃料喷射阀的控制装置包括差分计算单元、微分计算单元和操作状态确定单元。
[0014]所述差分计算单元生成由正常操作波形和无操作波形之间的差分构成的差分波形，所述正常操作波形是所述燃料喷射阀正在操作时所述燃料喷射阀的电压波形，所述无操作波形是所述燃料喷射阀没有在操作时所述燃料喷射阀的电压波形。
[0015]所述微分计算单元通过对所述差分波形求微分而得到的微分波形。
[0016]所述操作状态确定单元基于所述微分波形来确定所述燃料喷射阀的操作状态。
[0017]根据本发明，在已经通过计算正常操作波形和无操作波形之间的差分来生成所述差分波形之后，通过对差分波形求微分来生成微分波形，并且从生成的微分波形来确定燃料喷射阀的操作状态。更具体地，用本发明，通过对差分波形求微分生成微分波形，而不是如在日本特开专利公开N0.2001-280189中仅仅对正常操作波形求微分。
[0018]因此，即使关阀时的电感的时间变化小，并且难以从正常操作波形检测拐点，通过使用从差分波形得到的微分波形，也可检测到正常操作波形的拐点。结果，即使燃料喷射阀存在各种不同的情形，由于可以精确地确认拐点，因此可以以高可靠度确定燃料喷射阀的操作状态。因此，用本发明，基于高精度确定结果，可适宜地控制燃料喷射阀，并且可增强燃料喷射阀的喷射性能。
[0019]在本发明中，为了更详细地说明，短语“燃料喷射阀正在操作时”是指以下情况:由于燃料喷射阀的线圈被通电，因此阀体处于开阀或关阀状况，由此，燃料喷射阀执行其固有操作(即，喷射燃料的操作)。因此，短语“正常操作波形，即燃料喷射阀正在操作时燃料喷射阀的电压波形”暗指当通过向燃料喷射阀的线圈供应电流来操作燃料喷射阀时在线圈中生成的电压波形。
[0020]另外，短语“燃料喷射阀没有在操作时”是指以下情况:即使燃料喷射阀的线圈被通电，也不执行阀体的开阀操作并且燃料喷射阀也不执行其固有操作。因此，短语“无操作波形，即燃料喷射阀没有在操作时燃料喷射阀的电压波形”暗指即使向燃料喷射阀的线圈供应电流当燃料喷射阀未操作时在线圈中生成的电压波形。
[0021]如之前提到的，在关阀时的正常操作波形中出现拐点。因此，在不执行开阀操作的无操作波形中没有出现拐点。更具体地，在正常操作波形的情况下，在关阀时，由于构成燃料喷射阀的可动芯和/或阀体经受移动，因此电感发生变化，产生拐点。另一方面，在无操作波形的情况下，由于构成燃料喷射阀的可动芯和/或阀体没有经受移动，因此电感没有发生变化，没有产生拐点。
[0022]因此，根据本发明，通过计算正常操作波形和无操作波形之间的差分来生成差分波形，并且通过对差分波形求微分来生成微分波形，由此，可使用基于差分波形的微分波形，容易地检测从正常操作波形难以检测到的拐点。
[0023]在上述控制装置中，还可包括:电压读取单元，其被构造成读入来自所述燃料喷射阀的所述正常操作波形；以及存储单元，其被构造成存储所述无操作波形。在这种情况下， 所述差分计算单元通过计算所述电压读取单元读入的所述正常操作波形和存储在所述存储单元中的所述无操作波形之间的差分来生成所述差分波形。据此，每次读入正常操作波形时，假设从存储单元读出无操作波形，可高效地执行生成差分波形的处理。
[0024]另外，上述控制装置可包括电源，所述电源通过为所述燃料喷射阀的线圈通电从而生成所述正常操作波形来操作所述燃料喷射阀。在这种情况下，每次所述燃料喷射阀操作预定次数时，所述电源向所述线圈施加不会造成所述燃料喷射阀的操作的程度的电压。 每次所述燃料喷射阀操作时，所述电压读取单元可读入所述线圈的电压波形作为所述正常操作波形，然而，读入所述燃料喷射阀未操作时所述线圈的电压波形，并且可将所读入的所述燃料喷射阀未操作时所述线圈的所述电压波形作为所述无操作波形存储在所述存储单元中。[〇〇25]以此方式，假设周期性读取无操作波形并且将其存储在存储单元中，与燃料喷射阀的目前状况对应的最近电压波形可在存储单元中被更新为无操作波形。因此，每次燃料喷射阀操作时，差分计算装置使用电压读取单元读入的正常操作波形和从存储装置读出的最近无操作波形来生成与燃料喷射阀的目前状况对应的差分波形。结果，假设使用差分波形来生成微分波形，可基于微分波形以高可靠度确定燃料喷射阀的操作状态。
[0026]此外，所述燃料喷射阀包括:线圈，其在被通电时被励磁;可动芯，其由于所述线圈被通电而移位；以及阀体，其由于所述可动芯的移位来打开或关闭所述燃料喷射阀。在这种情况下，所述可动芯和所述阀体被构造为相对于彼此能相互移动的单独主体，或者被一体地构造并且联合起来一起移动。以此方式，在一体地构造或被构造为单独主体的任一种情况下，可以以高精度检测正常操作波形的拐点，可容易地以高可靠度确定燃料喷射阀的操作状态。
[0027]更具体地，在可动芯和阀体被构造为单独主体的情况下，由于关阀时的速度变化小，尽管电感的时间变化也小，通过应用本发明，可容易地检测到正常操作波形的拐点。另一方面，在可动芯和阀体一体构造的情况下，如果应用本发明，则可以以更高的可靠度检测拐点。
[0028]另外，正常操作波形和无操作波形可以是包括燃料喷射阀的线圈中产生的反电动势的波形。在这种情况下，由于在线圈中产生反电动势，因此通过应用本发明，可容易地检测到正常操作波形的拐点。[〇〇29]此外，操作状态确定单元可检测微分波形的值是0时正常操作波形的位置作为正常操作波形的拐点，并且可基于检测到的拐点来确定燃料喷射阀的操作状态。据此，可容易地检测到拐点的位置。
[0030]此外，微分计算装置可计算微分波形的绝对值，并且操作状态确定单元可基于微分波形的绝对值来确定燃料喷射阀的操作状态。在这种情况下，同样，可容易地检测到拐点的位置。
[0031]更具体地，操作状态确定单元可检测微分波形的绝对值是0时正常操作波形的位置作为正常操作波形的拐点，并且可基于检测到的拐点来确定燃料喷射阀的操作状态。据此，可更容易地检测到拐点的位置。
[0032]当结合附图进行以下描述时，本发明的以上和其它目的、特征和优点将变得更清楚，其中，用例证示例的方式示出本发明的优选实施方式。【附图说明】
[0033]图1是根据本发明的实施方式的控制装置的框图；[〇〇34]图2是示出图1的燃料喷射阀的示例的部分片段侧视图；
[0035]图3A至图3D是表现图1和图2的燃料喷射阀的开阀操作的主要组件的说明图；[〇〇36]图4A至图4D是表现图1和图2的燃料喷射阀的关阀操作的主要组件的说明图；
[0037]图5是示出在正常操作时各种波形的时间变化的时序图；
[0038]图6是示出在无操作时各种波形的时间变化的时序图；
[0039]图7是示出差分波形、微分波形和绝对值波形的时间变化的时序图；以及
[0040]图8A至图8D是表现一体构造的燃料喷射阀的关阀操作的主要组件的说明图。【具体实施方式】
[0041]以下，将参照附图详细描述根据本发明的燃料喷射阀的控制装置的优选实施方式。在图1中，参考标号10指示根据本发明的实施方式的燃料喷射阀的控制装置。
[0042]如图1中所示，根据本实施方式的燃料喷射阀的控制装置10(下文中被简称为控制装置10)包括:电源16,其向燃料喷射阀12的线圈14供应电流从而为其通电；电压检测装置 (单元)(电压读取装置(单元))18,其检测在被通电时线圈14中产生的电压;开关20,其通过接通和断开来控制对于线圈14的电流供应；以及ECU(电子控制单元)22,其控制电源16和开关20。电源16、线圈14和开关20以串联电路的形式构造。[〇〇43] E⑶22用于控制安装在车辆中的发动机24(参照图2)的操作，并且包括差分计算装置(单元)22a、微分计算装置(单元)22b和操作状态确定装置(单元)22c。通过读出和执行存储在存储装置(单元)26中的程序，ECU 22用作实现预定处理的处理装置。
[0044]在这种情况下，ECU 22向电源16供应命令脉冲，以指示将该电流供应到线圈14,同时另一方面，向开关20供应用于接通或断开开关20的控制信号，开关20由半导体开关等构成。电源16能够只在命令脉冲的脉宽的时间期间内向线圈14供应电流(S卩，通电)。通过基于控制信号来接通或断开开关20,控制用电源16为线圈14通电。
[0045]可向电压检测装置18应用各种类型的电压传感器。电压检测装置18检测线圈14中产生的电压，并且向ECU 22输出检测结果。更具体地，电压检测装置18读入表征线圈14中产生的电压随时间推移的电压波形，并且向ECU 22输出所读取的电压波形。
[0046]差分计算装置22a用从电压检测装置18输入的电压波形，通过计算在通过为线圈 14通电来操作燃料喷射阀12时的电压波形(正常操作波形)和即使供应电流从而为线圈14 通电而燃料喷射阀12也不操作时的电压波形(无操作波形)之间的差分来生成差分波形。
[0047]在这种情况下，短语“在燃料喷射阀12操作时”是指以下情况:由于为燃料喷射阀 12的线圈14通电，导致随后描述的阀体28(参见图3A)处于开阀或关阀状况，由此燃料喷射阀12执行其固有操作(S卩，喷射燃料的操作)。因此，短语“正常操作波形”暗指当通过向燃料喷射阀12的线圈14供应电流来操作燃料喷射阀12时在线圈14中生成的电压波形。
[0048]另外，短语“在燃料喷射阀12不操作时”是指以下情况:即使为燃料喷射阀12的线圈14通电，也不执行阀体28的开阀操作并且燃料喷射阀12不执行其固有操作。因此，短语“无操作波形”暗指当即使向燃料喷射阀12的线圈14供应电流，燃料喷射阀12也不操作时在线圈14中生成的电压波形。
[0049]无操作波形预先被存储在存储装置26中。因此，每次从电压检测装置18输入正常操作波形时，差分计算装置22a读出存储装置26中存储的无操作波形，并且使用已经读出的正常操作波形和无操作波形来计算差分波形。
[0050]微分计算装置22b生成通过相对于时间对差分计算装置22a生成的差分波形求微分而得到的微分波形。操作状态确定装置22c基于微分计算装置22b生成的微分波形，确定燃料喷射阀12的操作状态。
[0051]如之前提到的，由于从ECU 22向电源16供应命令脉冲，导致燃料喷射阀12进行操作。因此，在由于一个时间命令脉冲被视为一个时间部分而导致的燃料喷射阀12的操作的情况下，在控制装置10中，每次从ECU 22向电源16供应命令脉冲时，电压检测装置18读入正常操作波形并且向ECU 22输出正常操作波形。因此，在ECU 22内，每次从电压检测装置18输入正常操作波形时，差分计算装置22a、微分计算装置22b和操作状态确定装置22c执行上述各个处理。[〇〇52]此外，在控制装置10中，每次燃料喷射阀12操作预定次数时，从ECU 22向电源16供应命令脉冲，该命令脉冲用于从电源16向线圈14施加不会造成燃料喷射阀12的的程度的电压。据此，由于燃料喷射阀12没有执行其固有操作，因此电压检测装置18向ECU 22输出已经从其读入的线圈14的电压波形作为无操作波形。因此，ECU 22能够存储在存储装置26中并且更新最近输入的无操作波形。[〇〇53]随后，将描述ECU 22内实现的各个装置的处理内容的细节。
[0054]图2是示出燃料喷射阀12的示例的部分片段侧视图。注意的是，控制装置10不限于应用于图2的燃料喷射阀12,并且可应用于控制各种其它类型的燃料喷射阀。[〇〇55]在发动机24的气缸盖30中设置通入燃烧室32中的安装孔34,并且燃料喷射阀12布置在安装孔34中。结果，燃料喷射阀12能够将燃料喷射到燃烧室32中。如以下将描述的，在燃料喷射阀12上，其燃料喷射侧将被描述为远端侧(在箭头A的方向上)，其燃料流入侧将被描述为近端侧(在箭头B的方向上)。[〇〇56]燃料喷射阀12装配有阀外壳36。阀外壳36由以下部分构成:中空圆柱形形状的阀外壳主体38;底层圆柱形阀座构件40，其装配并且焊接到阀外壳主体38的远端侧的内周面； 磁性圆柱形主体42,其装配并且焊接到阀外壳主体38的近端侧的大直径部分；以及非磁性圆柱形主体(未示出)，其与磁性圆柱形主体42的近端侧同轴地联接。固定芯44(参见图2和图3A)与非磁性圆柱形主体的近端侧同轴地联接，并且燃料入口管46与固定芯44的近端侧共轴地一体连续布置。固定芯44包括与燃料入口管46的内部连通的中空部分48。[〇〇57]磁性圆柱形主体42以一体方式包括设置在其轴向中间部分中的凸缘形辄(yoke) 50。辄50通过缓冲构件54被支承于负载接纳孔52中，负载接纳孔52包围气缸盖30的安装孔 34的上端开口。燃料过滤器56安装在燃料入口管46的入口开口中，并且借助密封构件60将用于在高压下输送燃料的燃料输送管58装配在燃料入口管46的外周上。[〇〇58]由板簧制成的弹性保持构件64被插入燃料输送管58和固定芯44的后端表面62之间。通过螺栓70将燃料输送管58的支架66相对于气缸盖30的支柱68进行固定，由此，预先确定的设定负载(压缩负载)被施加到弹性保持构件64。结果，通过用弹性保持构件64的设定负载夹持在气缸盖30和弹性保持构件64之间，燃料喷射阀12能够耐受发动机24的燃烧室32 的尚压。[〇〇59]如其中示出燃料喷射阀12内部的主要组件的图3A的说明图中所示的，阀座构件40 包括阀座72，燃料喷射孔74在阀座72的中心附近敞口。
[0060]由阀体28和可动芯76制成的阀组件78被容纳在从阀座构件40延伸直至非磁性圆柱形主体的阀外壳36(参见图2)的内部中。阀体28由球形阀构件28a和阀针28b构成，球形阀构件28a与阀座72协作来开合燃料喷射孔74,阀针28b支承阀构件28a并且延伸直至固定芯 44的中空部分48。阀构件28a形成为球形形状，以便被可滑动地支承于阀座构件40的内周面上。[〇〇61] 可动芯76是设置在阀针28b的外周表上的圆柱构件，并且与阀针28b单独地构成。 在这种情况下，可动芯76的上表面以能够邻接于固定芯44的远端面上的大小形成。另外，可动芯76和阀针28b被设置成沿着箭头A的方向和箭头B的方向相对于彼此相互可移动。[〇〇62]在可动芯76的向上位置的阀针28b上，相对于固定芯44的中空部分48可滑动装配的引导构件80被压力配合于阀针28b上方并且固定地焊接到阀针28b。因此，阀针28b和引导构件80以一体方式构造在一起。引导构件80由圆柱形轴部分80a和凸缘部分80b构成，阀针 28b被压力配合到圆柱形轴部分80a中，凸缘部分80b从圆柱形轴部分80a的近端在直径方向上伸出并且可滑动地装配在中空部分48中。弹簧构件82被插入凸缘部分80b和可动芯76的上表面之间。[〇〇63]另一方面，止动件84固定地固着于阀针28b，其位置在可动芯76下方。因此，止动件 84与阀针28b—体地构造。在这种情况下，止动件84的上表面以能够邻接于可动芯76的底表面上的大小形成。[〇〇64]此外，在中空部分48中，将引导构件80的凸缘部分80b向着阀体28的关阀侧推动的阀弹簧86布置成压缩状态。[〇〇65]线圈组件装配在燃料喷射阀12中，线圈组件在其外周面上包括从磁性圆柱形主体 42的近端部分起触及固定芯44的线圈14(参见图1)。线圈组件由线轴和缠绕线轴的线圈14 制成，并且线圈组件被容纳在线圈外壳88的内部中(参见图2)。[〇〇66]通过模制，从线圈外壳88的近端部分到固定芯44的近端部分形成覆盖外周面的合成树脂覆盖层90。向着固定芯44的一侧伸出的未示出的联接器与覆盖层90—体连接，并且用联接器保持与线圈14连接的端子。这些端子电连接到电源16。
[0067]基本上如上所述地构造根据本实施方式的控制装置10和燃料喷射阀12。接下来， 将参照图3A至图7来描述控制装置10的操作。
[0068]关于燃料喷射阀12的开阀时和关阀时的相应操作，将参照图3A至图5对其进行描述。接下来，将参照图4A至图7描述燃料喷射阀12的关阀时控制装置10的操作。另外，在这些描述内，还可在必要时参照图1和图2。[〇〇69]图3A至图3D是表现燃料喷射阀12的开阀操作的主要组件的说明图。[〇〇7〇]在图3A的关阀状态下，通过将阀弹簧86在箭头A的方向上推动，将阀体28和引导构件80的一体构造压向阀座构件40,并且阀构件28a关闭和遮挡燃料喷射孔74。通过在箭头A 的方向上按压引导构件80，弹簧构件82在箭头A的方向上按压可动芯76。结果，可动芯76邻接止动件84。
[0071]然后，在图5中的时间tO，E⑶22(参见图1)向电源16供应命令脉冲，并且除此之夕卜，还向开关20供应控制信号。因此，在从时间t0至时间t3的时间带中，开关20接通并且电源16能够按照命令脉冲为线圈14通电。结果，线圈14被激励，在固定芯44和可动芯76中形成磁路。[〇〇72] 如之前提到的，由于阀体28和可动芯76是单独构造的，因此由于形成了磁路，在可动芯76中产生的箭头B的方向上的拉力的作用下，如图3B中所示，可动芯76在与弹簧构件82 的箭头A的方向上的压力相反的箭头B的方向上向上上升。如图5中的标记为“阀操作”的曲线图内的一条点划线所示的，伴随着从时间t0起的时间推移，可动芯76向上上升。结果，可动芯76碰撞引导构件80的圆柱形轴部分80a的远端面。此外，在图5中，“阀操作”曲线图中位置靠下的字符“〇”指示可动芯76的初始位置(时间t0时的可动芯76的位置)。另外，“阀操作” 曲线图中位置靠上的字符“〇”指示阀体28的初始位置(从时间t0到时间tl的阀体28的位置)，同时除此之外，指示可动芯76的上表面碰撞圆柱形轴部分80a的远端面的位置。因此， 在“阀操作”波形中，用字符“〇”指示的位置意指可动芯76和阀体28各自从其初始位置起操作的开始。[〇〇73] 在可动芯76已经碰撞引导构件80的圆柱形轴部分80a的远端面之后，可动芯76进一步在与弹簧构件82的压力相反的箭头B的方向上上升。据此，邻接可动芯76的引导构件80 还与阀体28的一体结构一起在与阀弹簧86的箭头A的方向上的压力相反的箭头B的方向上上升。结果，如图3C中所示，阀构件28a与阀座72分开，燃料喷射孔74敞开，并且可动芯76的上表面碰撞固定芯44的远端面。[〇〇74]如图5中的标记为“阀操作”的曲线图内的实线所示的，连同可动芯76—起，阀体28 随着时间推移从位置靠上的字符“〇”所指示的其初始位置上升。结果，燃料喷射阀12从关阀状态转变成开阀状态，从而使燃料可以从燃料喷射孔74被喷射到燃烧室32中。图5中的标记为“阀操作”的曲线图内的虚线指示用于确定燃料喷射阀12是否处于开阀状态的阈值。更具体地，当触及虚线的位置时，可确定燃料喷射阀12已经转变成开阀状态。[〇〇75] 如上所述，即使可动芯76碰撞固定芯44,阀体28也没有立即止动，而是在其惯性力的作用下，提升上升至如图3D中所示使止动件84的上表面碰撞可动芯76的底表面的位置， 或者换言之，上升提升至如图5中的时间t2指示的过冲位置。[〇〇76]此后，由于阀弹簧86的箭头A的方向上的偏置力，导致阀体28下降至图3C和图4A中示出的位置。因此，在此时，完成燃料喷射阀12的开阀操作。从图5中位置靠下的字符“0”的位置到虚线位置的间隔代表可动芯76的提升量，而从位置靠上的字符“0”的位置到虚线位置的间隔代表阀体28的提升量。[〇〇77]在燃料喷射阀12的开阀之后，在时间t3,当开关20在ECU 22的控制下从接通切换成断开时，暂时停止从电源16向线圈14供应电流。此后，在时间t3至t4的时间带中，ECU 22 重复地将开关20接通或断开，由此，建立间歇地执行为线圈14通电的保持时段。在该保持时段中，由于开关20的重复接通或断开而施加到线圈14的电压变成比从时间t0至时间t3的时间带期间的电压低的较低电平电压。更具体地，相对于时间流逝周期性上下移动的低电平电压被重复施加到线圈14。结果，可用较小电流(消耗电力)保持燃料喷射阀12的开阀状态。 [〇〇78]以上给出的描述是关于开阀操作。接下来，参照图4A至图4D中示出的主要组件的说明图，将给出关于关阀操作的描述。
[0079]虽然如图4A中所示正在保持开阀状态，在图5中的时间t4,当停止从电源16向线圈 14供应电流时，在线圈14的正常操作波形中产生反电动势。反电动势在时间t4达到负峰值， 此后，其负值随着时间推移而减小，在时间t8达到0V的值。
[0080]另一方面，即使在时间t4停止通电，阀体28等也没有立即经受关阀操作，而是，从时间t5开始关阀操作。更具体地，在时间t5,通过阀弹簧86的箭头A的方向上的偏置力按压引导构件80的凸缘部分80b，于是与引导构件80—体制成的阀体28和止动件84在箭头A的方向上下降。[〇〇811在这种情况下，由于引导构件80的圆柱形轴部分80a的远端面邻接可动芯76的上表面并且弹簧构件82将可动芯76在箭头A的方向上偏置(如图5中标记为“阀操作”的曲线图中示出的)，因此可动芯76和阀体28以相同的移动速度在箭头A的方向上一起下降。结果，如图4B中所示，阀构件28a在时间t6碰撞阀座72，并且燃料喷射孔74暂时关闭。此时，在电压波形中，相对于反电动势产生拐点92。
[0082]在时间t6出现的拐点92是因电感的时间变化而产生的，而电感的时间变化是因阀体28安置在阀座72上连同可动芯76继续在箭头A的方向上下降造成的。更具体地，由于阀体 28和可动芯76之间的重量差以及弹簧构件82和阀弹簧86的偏置力差，导致电感因阀体28和可动芯76之间发生速度差而随时间变化。[〇〇83]另外，如图4C中所示，从时间t6至时间t7，包括与阀座72碰撞的阀构件28a的阀体 28、引导构件80和止动件84在与阀弹簧86的偏置力相反的箭头B的方向上回弹。另一方面， 由于可动芯76和阀体28分开构造，因此可动芯76以它与阀体28等一体降低时它具有的移动速度，根据惯性的原理持续下降。结果，在时间t7,可移动芯76的下表面碰撞止动件84的上表面。[〇〇84]此后，从时间t7至时间t8，在阀弹簧86的箭头A方向上的偏置力的作用下，阀体28、 可动芯76、引导构件80和止动件84—体地降低，由此，在时间t8,阀构件28a邻接阀座72并且燃料喷射孔74关闭。因此，燃料喷射阀12的关阀操作完成。
[0085]以上给出的描述是关于关阀操作。接下来，参照图6,将给出关于无操作波形的描述。
[0086]由于从ECU 22向电源16供应从时间110到时间111的短时间命令脉冲，导致生成无操作波形。更具体地，只有在从时间tlO到时间til的短时间段期间，开关20接通，并且电源 16为线圈14通电。如果在此短时间段内执行通电(施加电压)，则由于燃料喷射阀12没有从关阀状态转变成开阀状态，因此不执行燃料喷射阀12的固有操作。另一方面，当在时间til 为线圈14停止通电时，在从时间111到时间112的时间带中产生反电动势。如之前提到的，由于没有执行燃料喷射阀12的固有操作，因此在反电动势中没有产生拐点92。更具体地，在无操作波形的情况下，由于不执行关阀操作，因此可动芯76等不经受移动，电感没有时间变化。
[0087]因此，在执行燃料喷射阀12的固有操作的情况下，电压检测装置18读入图5的正常操作波形并且将它输出到ECU 22,然而，在不执行燃料喷射阀12的固有操作的情况下，电压检测装置18读入图6的无操作波形并且将它输出到ECU 22。每次燃料喷射阀12操作预定次数时(例如，每100次或每1000次)，控制装置10可获取无操作波形。
[0088]当以此方式执行时，在从电压检测装置18向ECU 22输出电压波形(正常操作波形、无操作波形)的情况下，在ECU 22中执行以下处理。[〇〇89]更具体地，当从电压检测装置18向ECU 22输入无操作波形时，E⑶22将无操作波形存储在存储装置26中。据此，存储在存储装置26中的无操作波形被更新成最近的无操作波形。
[0090]另一方面，在从电压检测装置18向ECU 22输入图7的正常操作波形的情况下，差分计算装置22a从存储装置26读出无操作波形，计算读出的无操作波形和正常操作波形之间的差分，并且生成差分波形。[〇〇91]图7的差分波形是在时间t6具有峰值的负电压波形。这是因为，在时间t6,只在正常操作波形中产生拐点92,并且分别在时间t4和时间t8,在正常操作波形和无操作波形中产生相同值的反电动势。结果，差分波形的电压电平在时间t4和时间t8变成0。
[0092]接下来，微分计算装置22b生成通过相对于时间对由差分计算装置22a生成的差分波形求微分而得到的微分波形。图7的微分波形是在时间t6具有零的值的波形。另外，微分计算装置22b能够通过计算微分波形的绝对值来生成绝对值波形。图7的绝对值波形是在时间t6下降至0的波形。
[0093]接下来，操作状态确定装置22c基于由微分计算装置22b计算的微分波形和/或绝对值波形，确定燃料喷射阀12的操作状态。更具体地讲，操作状态确定装置22c检测微分波形的值变成〇和/或绝对值波形的值变成〇的时间点(图7中的时间t6 )，并且将检测到的时间 t6作为在正常操作波形中出现拐点92的时间点。因此，基于检测到的拐点92的时间t6,例如，操作状态确定装置22c能够确定燃料喷射阀12的关阀时间的延迟等，并且可相对于燃料喷射阀12执行适宜的控制。
[0094]在以上说明中，尽管进行了关于阀体28和可动芯76分开构造的情况的描述，但根据本实施方式的控制装置10还可应用于阀体28和可动芯76—体构造的情况，如图8A至图8D 中所示。应该注意，在此一体结构的情况下，省去了弹簧构件82和止动件84。[〇〇95]在描述一体结构中的关阀操作的处理中，首先，在如图8A中所示的开阀状态时，当停止从电源16为线圈14通电时，在线圈14中产生反电动势。更具体地，当在阀弹簧86的箭头 A的方向上通过偏置力按压引导构件80时，与引导构件80—体构造的阀体28和可动芯76在箭头A的方向上下降。结果，如图8B中所示，阀构件28a碰撞阀座72,并且燃料喷射孔74暂时关闭。同样，在这种情况下，在电压波形中，相对于反电动势产生拐点92。[〇〇96] 此后，包括与阀座72碰撞的阀构件28a的阀体28、可移动芯76和引导构件80在与阀弹簧86的偏置力相反的箭头B的方向上回弹。接下来，在阀弹簧86的箭头A的方向上的偏置力的作用下，阀体28、可动芯76和引导构件80—体地降低，由此，阀构件28a邻接阀座72，并且燃料喷射孔74关闭。因此，完成燃料喷射阀12的关阀操作。[〇〇97]即使在这种一体结构的情况下，E⑶22能够使用正常操作波形和无操作波形来检测拐点92。另外，在一体结构的情况下，由于关阀时的可动芯76的速度变化变得大于图4A至图4D中示出的分开结构的情况，因此电感的变化变大，拐点92凸显。因此，可容易地用ECU 22检测到拐点92。[〇〇98]如以上已经描述的，按照根据本实施方式的控制装置10，E⑶22的差分计算装置 22a计算正常操作波形和无操作波形之间的差分，并且生成差分波形。接下来，微分计算装置22b通过相对于时间对差分波形求微分来生成微分波形。最后，操作状态确定装置22c基于微分波形，确定燃料喷射阀12的操作状态。更具体地，用本实施方式，通过相对于时间对差分波形求微分生成微分波形，而不是如在日本特开专利公开N0.2001-280189中仅仅对正常操作波形求微分。
[0099]因此，即使燃料喷射阀12的关阀时的电感的时间变化小并且难以在正常操作波形中检测拐点92,通过使用得自差分波形的微分波形，可检测正常操作波形的拐点92。结果， 即使燃料喷射阀12存在各种不同情形，也可以以高可靠度和高精度来确定燃料喷射阀12的操作状态。因此，用本实施方式，基于高度精确的确定结果，可适宜地控制燃料喷射阀12，并且可增强燃料喷射阀12的喷射性能。
[0100]在这种情况下，在关阀时，在正常操作波形中出现拐点92。因此，在不执行开阀和关阀操作的无操作波形中，并没有出现拐点92。更具体地，在正常操作波形的情况下，在关阀时，由于构成燃料喷射阀12的可动芯76和/或阀体28经受移动，因此电感发生变化，产生拐点92。另一方面，在无操作波形的情况下，由于可动芯76和/或阀体28没有经受移动，因此电感没有发生变化，没有产生拐点92。[〇1〇1]因此，根据本实施方式，通过计算正常操作波形和无操作波形之间的差分来生成差分波形，并且通过随时间推移对差分波形求微分来生成微分波形，由此，可使用基于差分波形的微分波形，容易地检测在正常操作波形中难以检测到的拐点92。
[0102]另外，在控制装置10中，还包括用于读入来自燃料喷射阀12的线圈14的正常操作波形的电压检测装置18和存储无操作波形的存储装置26。据此，差分计算装置22a通过计算由电压检测装置18读入的正常操作波形和存储在存储装置26中的无操作波形之间的差分来生成差分波形。结果，每次读入正常操作波形时，假设从存储装置26读出无操作波形，可高效地执行生成差分波形的处理。
[0103]另外，控制装置10包括电源16，电源16通过为燃料喷射阀12的线圈14通电从而生成正常操作波形来操作燃料喷射阀12。在这种情况下，每次燃料喷射阀12操作预定次数时， 电源16向线圈14施加不造成燃料喷射阀12的操作的程度的电压。每次燃料喷射阀12操作时，电压检测装置18读取线圈14的电压波形作为正常操作波形，然而在燃料喷射阀12未操作时线圈14的电压波形被读取，并且借助ECU 22将所读取的燃料喷射阀12未操作时线圈14 的电压波形作为无操作波形存储在存储装置26中。[〇1〇4]以此方式，假设周期性读取无操作波形并且将其存储在存储装置26中，与燃料喷射阀12的目前状况对应的最近电压波形可在存储装置26中被更新为无操作波形。因此，每次燃料喷射阀12操作时，差分计算装置22a能够使用电压检测装置18读入的正常操作波形和从存储装置26读出的最近无操作波形来生成与燃料喷射阀12的目前状况对应的差分波形。结果，假设使用差分波形来生成微分波形，可基于微分波形以高可靠度和高精度确定燃料喷射阀12的操作状态。
[0105]此外，燃料喷射阀12包括:线圈14，其在被通电时被励磁;可动芯76，其由于线圈14 被通电而移位；以及阀体28,其由于可动芯76的移位来打开或关闭燃料喷射阀。在这种情况下，可动芯76和阀体28被构造为相对于彼此能相互移动的单独主体，或者被一体地构造并且联合起来一起移动。以此方式，在一体地构造或被构造为单独主体的任一种情况下，可以以高精度检测正常操作波形的拐点92,可容易地以高可靠度确定燃料喷射阀12的操作状 〇
[0106]更具体地，在可动芯76和阀体28被构造为单独主体的情况下，由于关阀时的速度变化小并且电感的时间变化也小，因此通过应用本实施方式，可容易地检测到正常操作波形的拐点92。另一方面，在可动芯76和阀体28—体构造的情况下，如果应用本实施方式，则可以以更高的可靠度检测拐点92。
[0107]另外，正常操作波形和无操作波形可以是包括燃料喷射阀12的线圈14中产生的反电动势的波形。在关阀时，由于在线圈14中产生反电动势，因此通过应用本实施方式，可容易地检测到正常操作波形的拐点92。[〇1〇8]另外，操作状态确定装置22c检测微分波形的值是0时正常操作波形的时间t6作为产生拐点92的时间，并且基于检测到的拐点92来确定燃料喷射阀12的操作状态。据此，可容易地检测到拐点92的位置。[〇1〇9]此外，微分计算装置22b可计算微分波形的绝对值(绝对值波形)，并且操作状态确定装置22c可基于绝对值波形来确定燃料喷射阀12的操作状态。在这种情况下，同样，可容易地检测到拐点92的位置。
[0110]更具体地，操作状态确定装置22c可检测微分波形的绝对值是0时正常操作波形的时间t6作为正常操作波形的拐点92的时间，并且可基于检测到的拐点92来确定燃料喷射阀 12的操作状态。据此，可更容易地检测到拐点92的位置。
[0111]根据本发明的燃料喷射阀的控制装置不限于上述实施方式，可在不偏离本发明实质的情况下，在这些实施方式中采用各种额外或改造的构造。
【主权项】
1.一种燃料喷射阀(12)的控制装置(10)，所述控制装置(10)确定所述燃料喷射阀(12) 的操作状态，并且基于它的确定结果来控制所述燃料喷射阀(12)，所述控制装置(10)包括:差分计算单元(22a)，其被构造成生成由正常操作波形和无操作波形之间的差分构成 的差分波形，所述正常操作波形是所述燃料喷射阀(12)正在操作时所述燃料喷射阀(12)的 电压波形，所述无操作波形是所述燃料喷射阀(12)没有在操作时所述燃料喷射阀(12)的电 压波形；微分计算单元(22b)，其被构造成生成通过对所述差分波形求微分而得到的微分波形； 以及操作状态确定单元(22c)，其被构造成基于所述微分波形来确定所述燃料喷射阀(12) 的所述操作状态。2.根据权利要求1所述的燃料喷射阀(12)的控制装置(10)，所述控制装置(10)还包括: 电压读取单元(18 )，其被构造成读入来自所述燃料喷射阀(12)的所述正常操作波形；以及存储单元(26)，其被构造成存储所述无操作波形；其中，所述差分计算单元(22a)通过计算所述电压读取单元(18)读入的所述正常操作 波形和存储在所述存储单元(26)中的所述无操作波形之间的差分来生成所述差分波形。3.根据权利要求2所述的燃料喷射阀(12)的控制装置(10)，所述控制装置(10)还包括: 电源(16)，其通过为所述燃料喷射阀(12)的线圈(14)通电从而生成所述正常操作波形来操作所述燃料喷射阀(12);其中，每当所述燃料喷射阀(12)操作预定次数时，所述电源(16)向所述线圈(14)施加 不会造成所述燃料喷射阀(12)的操作的程度的电压;并且每次所述燃料喷射阀(12)操作时，所述电压读取单元(18)读入所述线圈(14)的电压波 形作为所述正常操作波形，然而，读入所述燃料喷射阀(12)未操作时所述线圈(14)的电压 波形，并且将所读入的所述燃料喷射阀(12)未操作时所述线圈(14)的电压波形作为所述无 操作波形存储在所述存储单元(26)中。4.根据权利要求1所述的燃料喷射阀(12)的控制装置(10)，其中:所述燃料喷射阀(12)包括:线圈(14)，其在被通电时被励磁;可动芯(76)，其由于所述 线圈(14)被通电而移位；以及阀体(28)，其由于所述可动芯(76)的移位而打开或关闭所述 燃料喷射阀；其中，所述可动芯(76)和所述阀体(28)被构造为相对于彼此能相互移动的单独主体， 或者被一体地构造并且联合起来一起移动。5.根据权利要求1所述的燃料喷射阀(12)的控制装置(10)，其中，所述正常操作波形和 所述无操作波形是包含了在所述燃料喷射阀(12)的线圈(14)中产生的反电动势的波形。6.根据权利要求1所述的燃料喷射阀(12)的控制装置(10 )，其中，所述操作状态确定装 置(22c)检测在所述微分波形的值是0时所述正常操作波形的位置作为所述正常操作波形 的拐点(92)，并且基于检测到的所述拐点(92)来确定所述燃料喷射阀(12)的所述操作状〇7.根据权利要求1所述的燃料喷射阀(12)的控制装置(10)，其中:所述微分计算单元(22b)计算所述微分波形的绝对值;并且所述操作状态确定单元(22c)基于所述微分波形的所述绝对值来确定所述燃料喷射阀 (12)的所述操作状态。8.根据权利要求7所述的燃料喷射阀(12)的控制装置(10)，其中，所述操作状态确定单 元(22c)检测在所述微分波形的所述绝对值是0时所述正常操作波形的位置作为所述正常 操作波形的拐点(92)，并且基于检测到的所述拐点(92)来确定所述燃料喷射阀(12)的所述 操作状态。
【文档编号】F02D41/30GK106014661SQ201610168887
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】森谷昌辉, 佐藤岳, 宫下纯, 宫下纯一, 世取山幸作
【申请人】株式会社京浜