控制电磁阀的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种控制电磁阀的方法，在电磁阀开启阶段包括如下步骤：施加一个电压值高于常电电源电压的开启电压来快速打开电磁阀，同时检查是否满足两个预先确定的条件，如果有一个条件满足就立即关闭开启电压，其中第一个条件为有电流流过电磁阀，且电流超过一个峰值电流门槛值，第二个条件选择为在正常运行情况下不会发生的条件。进一步地，第二个条件为开启电压施加后，提供开启电压的高压源的电压跌落值大于一个电压门槛值。本发明还提供了实现上述方法的装置。本发明的优点在于即使某个电磁阀出现问题后，也可以保证高压源储能电容中仅消耗小部分的能量，从而不会影响其他电磁阀的正常驱动。因此电磁阀的控制会更加可靠。
【专利说明】控制电磁阀的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及高压共轨燃油喷射系统，尤其是高压共轨燃油喷射系统中一种控制电磁阀的方法和装置。
【背景技术】
[0002]在高压共轨燃油喷射系统中，如图1所示，为了加快电磁阀的开启速度，在电磁阀驱动的初始阶段通常需要施加一个较高的电压，从而电磁阀中立即产生一个大的峰值驱动电流(IpMk)。该高压电压通常来自储能电容，而储能电容中的能量通常是利用DC/DC转换器在每次电磁阀驱动的空闲时间内再次充电补充到目标高压值的。当电磁阀稳定开启后，就可以采用较小的电流(维持电流Itold)来维持电磁阀的导通状态，此时只需从常电电源中取电，如车上的蓄电池。为实现电磁阀的这种“峰值一保持”驱动电流波形，其控制方法和装置是关键。
[0003]中国专利CNlO 1477870A公开了一种电磁阀驱动电流的产生方法和装置。CN101477870A所述的电磁阀驱动电流波形的产生方法中当电磁阀驱动电流升高到大于所述峰值驱动电流后，所述信号处理电路向高端驱动电路发送低电平的控制信号，于是高端功率三极管关闭，即关闭高压的施加动作。
[0004]在正常的运行情况下，CN101477870A所述的方法没有问题。但是在异常的运行情况下，CN101477870A所述的方法就会有问题。例如电磁阀出问题后，其参数变大，为实现既定的峰值驱动电流，势必会从储能电容中消耗更多的能量。在发动机高速运转情况下，两次电磁阀驱动的间隔时间很短。如果上一次电磁阀驱动时储能电容中的能量消耗太多，则在下一次电磁阀驱动前储能电容很可能补充不到目标高压值。这样就会影响下一次电磁阀的正常驱动，甚至造成恶性循环，使得储能电容中的能量消耗更多，所有的电磁阀都不能正常驱动。
【发明内容】
[0005]本发明的首要目的在于提供一个可靠的电磁阀控制方法，即使在某个电磁阀出现问题后，也可以保证储能电容中仅消耗小部分的能量，从而不会影响其他电磁阀的正常驱动。
[0006]本发明的第二目的在于提供一种实现上述方法的控制电磁阀的装置。本发明采用的技术方案是:
一种控制电磁阀的方法，在电磁阀开启阶段包括如下步骤:
施加一个电压值高于常电电源电压的开启电压来快速打开电磁阀，同时检查是否满足两个预先确定的条件，如果有一个条件满足就立即关闭开启电压，其中第一个条件为有电流流过电磁阀，且电流超过一个峰值电流门槛值，第二个条件选择为在正常运行情况下不会发生的条件。
[0007]进一步地，第二个条件为开启电压施加后，提供开启电压的高压源的电压跌落值大于一个电压门滥值。
[0008]进一步地，所选择的电压门槛值大于正常运行情况下电磁阀开启阶段高压源中的电压跌落值。
[0009]进一步地，采用高压储能电容作为提供开启电压的高压源；采用蓄电池作为常电电源。
[0010]一种控制电磁阀的装置，包括:
高压源接高压开关的电流流入端和高压源电压采样与门槛值比较电路的输入端；常电电源接常电电源开关的电流流入端；高压开关和常电电源开关的电流流出端均接电磁阀的一端，电磁阀的另一端接电磁阀电流采样与门槛值比较电路的输入端；高压源电压采样与门槛值比较电路和电磁阀电流采样与门槛值比较电路的输出端均接控制高压打开或关闭逻辑电路，控制高压打开或关闭逻辑电路的输出端接高压开关的控制端；
在电磁阀开启阶段，当电磁阀电流采样与门槛值比较电路检测到流过电磁阀的电流超过一个峰值电流门槛值，或者当高压源电压采样与门槛值比较电路检测到高压源的电压跌落值大于一个电压门槛值时，控制高压打开或关闭逻辑电路关断高压开关，从而立即关闭开启电压。
[0011]进一步地，高压开关控制逻辑电路包括一个与门G3。
[0012]电磁阀电流采样与门槛值比较电路包括电阻R11、R12、R13、R14和R15，比较器U2 ；电磁阀的另一端即电流流出端接电阻R14的一端和电阻R13的一端；电阻R14的另一端接地，电阻R13的另一端接比较器U2的反相输入端；比较器U2的同相输入端接电阻Rll和R12的一端，电阻Rll的另一端接正电压VCC，电阻R12的另一端接地；比较器U2的输出端接电阻R15的一端和与门G3的一个输入端；电阻R15的另一端接正电压VCC ；
高压源电压采样与门槛值比较电路包括电阻Rl、R2、R3、R4和R5 ;高压源100接电阻Rl的一端，电阻Rl的另一端接电阻R2的一端和比较器Ul的同相输入端，电阻R2的另一端接地；比较器Ul的反相输入端接电阻R3和R4的一端，电阻R3的另一端接正电压VCC，电阻R4的另一端接地；比较器Ul的输出端接电阻R5的一端和与门G3的另一个输入端；电阻R5的另一端接正电压VCC;
与门G3的输出端接高压开关的控制端。
[0013]本发明的优点在于即使某个电磁阀出现问题后，也可以保证储能电容中仅消耗小部分的能量，从而不会影响其他电磁阀的正常驱动。因此电磁阀的控制会更加可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为电磁阀驱动电流波形示意图。
[0015]图2a为本发明的控制电磁阀的装置示意图。
[0016]图2b为本发明的控制电磁阀的装置部分电路详细原理图。
[0017]图3为本发明的控制电磁阀的方法流程图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0019]图1所示为本发明背景信息中提到的一种电磁阀驱动电流波形。Tl为电磁阀快速开启阶段，在该阶段需要从一个高压源中取电，使得流过电磁阀的电流瞬间达到一个峰值电流(Uk)，Ipeak为峰值电流门槛值，达到后即刻关闭高压开关，驱动电流开始下降；Τ2为电磁阀导通全开阶段，在该阶段通常从常电电源(如蓄电池)中取电，且只需要一个较小的电流(维持电流Ihtjld)来维持电磁阀的导通状态。
[0020]图2a所示为本发明提供的一种控制电磁阀的装置。其中，100为高压源，通常可采用高压储能电容；110为常电电源，可采用蓄电池；120为高压开关，可采用功率MOS管或者三极管；130为常电电源开关，可采用功率MOS管或者三极管；140为电磁阀，150为高压源电压采样与门槛值比较电路，160为电磁阀电流采样与门槛值比较电路，170为控制高压打开或关闭逻辑电路。
[0021]高压源100由于是提供电磁阀开启阶段的开启电压，因此作为高压源100的储能电容在储能充足后的电压是高于作为常电电源I1的蓄电池提供的电压。高压源100提供电磁阀开启阶段所需的高压。
[0022]电气连接关系为:高压源100接高压开关120的电流流入端和高压源电压采样与门槛值比较电路150的输入端；常电电源110接常电电源开关130的电流流入端；高压开关120和常电电源开关130的电流流出端均接电磁阀140的一端，电磁阀140的另一端接电磁阀电流采样与门槛值比较电路160的输入端；高压源电压采样与门槛值比较电路150和电磁阀电流采样与门槛值比较电路160的输出端均接控制高压打开或关闭逻辑电路170，控制高压打开或关闭逻辑电路170的输出端接高压开关120的控制端。在电磁阀开启阶段，当电磁阀电流采样与门槛值比较电路160检测到流过电磁阀140的电流超过一个峰值电流门槛值，或者当高压源电压采样与门槛值比较电路150检测到高压源100的电压跌落值大于一个电压门槛值时，控制高压打开或关闭逻辑电路170关断高压开关120，从而立即关闭开启电压。
[0023]常电电源开关130的控制端接另外一个逻辑电路，但因为不是本发明讨论的范围，故略去。本实施例中，高压开关120和常电电源开关130均采用功率MOS管，因此控制端即栅极，电流流入端即漏极，电流流出端即源极。
[0024]在电磁阀快速开启阶段，高压开关120打开，常电电源开关130关闭，即从高压源100取电，在电磁阀140中流过电流。此时,一方面电磁阀电流采样与门槛值比较电路160进行实时判断；另一方面高压源电压采样与门槛值比较电路150也进行实时判断。两者只要有一个满足判断条件，则高压开关控制逻辑电路170起作用，关闭高压开关120。
[0025]第一个条件为有电流流过电磁阀140，且电流超过一个峰值电流门槛值Ipeak ;第二个条件为开启电压施加后，提供开启电压的高压源100的电压跌落值大于一个电压门槛值。为此采用如图2b中的具体电路来实现条件判断。
[0026]高压开关控制逻辑电路170包括一个与门G3。
[0027]电磁阀电流采样与门槛值比较电路160包括电阻R11、R12、R13、R14和R15，比较器U2 ;电磁阀140的另一端即电流流出端接电阻R14的一端和电阻R13的一端；电阻R14的另一端接地，电阻R13的另一端接比较器U2的反相输入端；比较器U2的同相输入端接电阻Rll和R12的一端，电阻Rll的另一端接正电压VCC，电阻R12的另一端接地；比较器U2的输出端接电阻R15的一端和与门G3的一个输入端；电阻R15的另一端接正电压VCC。
[0028]其中，比较器U2采用运算放大器，电阻R14是采样电阻，将流过电磁阀140的电流转变为电压。
[0029]高压源电压采样与门槛值比较电路150包括电阻R1、R2、R3、R4和R5 ;高压源100接电阻Rl的一端，电阻Rl的另一端接电阻R2的一端和比较器Ul的同相输入端，电阻R2的另一端接地；比较器Ul的反相输入端接电阻R3和R4的一端，电阻R3的另一端接正电压VCC,电阻R4的另一端接地；比较器Ul的输出端接电阻R5的一端和与门G3的另一个输入端；电阻R5的另一端接正电压VCC。
[0030]与门G3的输出端接高压开关120的控制端。
[0031]其中，比较器Ul采用运算放大器。采用电阻Rl和R2分压是为了使得较高的高压源100的电压能够与比较器Ul的电压输入范围匹配。电阻R3和R4分压设定Ul的反相输入端一个合适的比较参考电压。
[0032]在电磁阀开启阶段，当高压源100的电压跌落值大于一个电压门槛值，则比较器Ul的同相输入端的电压会低于反相输入端的电压，比较器Ul输出一个低电平,与门G3也输出一个低电平，去关断高压开关120。
[0033]当流过电磁阀140的电流超过一个峰值电流门槛值时，比较器U2的反相输入端电压高于同相输入端电压，则比较器U2输出一个低电平,与门G3也输出一个低电平,去关断闻压开关120。
[0034]图3所示为本发明提供的控制电磁阀的方法具体流程。其中，
Si为电磁阀驱动开始准备阶段，其发生时刻取决于发动机状态；
S2为施加高压(即开启电压)阶段，此时高压开关120打开，常电电源开关130关闭，即从高压源100中取电，电磁阀140中产生一个大电流(开启电流)；
S3为第一条件判断过程，电磁阀电流采样与门槛值比较电路160提供判断结果。如果I > Ipeak,说明流过电磁阀的电流达到峰值电流门槛值，则进入S5关闭高压，此时高压开关120关闭，常电电源开关130打开，即从常电电源110中取电；否则进入S4，S4为第二条件判断过程，高压源电压采样与门槛值比较电路150提供判断结果。如果Λ U > Umax，说明作为高压源100的储能电容中的高压跌落值超过门槛值，则进入S5关闭高压，高压开关120关闭。否则重复两个条件的判断过程。
[0035]在正常运行情况下，通常只有电磁阀电流采样与门槛值比较电路160满足条件；但在异常运行情况下，高压源电压采样与门槛值比较电路150会首先满足条件，这样就可以避免当电磁阀参数变大后为实现额定峰值电流Ipeak储能电容中消耗太多的能量，从而保证了在发动机高转速工况下其它电磁阀的正常控制。
【权利要求】
1.一种控制电磁阀的方法，其特征在于，在电磁阀开启阶段包括如下步骤: 施加一个电压值高于常电电源电压的开启电压来快速打开电磁阀(140)，同时检查是否满足两个预先确定的条件，如果有一个条件满足就立即关闭开启电压，其中第一个条件为有电流流过电磁阀(140)，且电流超过一个峰值电流门槛值，第二个条件选择为在正常运行情况下不会发生的条件。
2.如权利要求1所述的控制电磁阀的方法，其特征在于: 第二个条件为开启电压施加后，提供开启电压的高压源(100)的电压跌落值大于一个电压门槛值。
3.如权利要求2所述的控制电磁阀的方法，其特征在于: 所选择的电压门槛值大于正常运行情况下电磁阀开启阶段高压源中的电压跌落值。
4.如权利要求1、2或3所述的控制电磁阀的方法，其特征在于: 采用高压储能电容作为提供开启电压的高压源(100);采用蓄电池作为常电电源(110)。
5.一种控制电磁阀的装置，其特征在于，包括: 高压源(100)接高压开关(120)的电流流入端和高压源电压采样与门槛值比较电路(150)的输入端；常电电源(110)接常电电源开关(130)的电流流入端；高压开关(120)和常电电源开关(130)的电流流出端均接电磁阀(140)的一端，电磁阀(140)的另一端接电磁阀电流采样与门槛值比较电路(160)的输入端；高压源电压采样与门槛值比较电路(150)和电磁阀电流采样与门槛值比较电路(160)的输出端均接控制高压打开或关闭逻辑电路(170)，控制高压打开或关闭逻辑电路(170)的输出端接高压开关(120)的控制端； 在电磁阀开启阶段，当电磁阀电流采样与门槛值比较电路(160)检测到流过电磁阀(140)的电流超过一个峰值电流门槛值，或者当高压源电压采样与门槛值比较电路(150)检测到高压源(100)的电压跌落值大于一个电压门槛值时，控制高压打开或关闭逻辑电路(170)关断高压开关(120)，从而立即关闭开启电压。
6.如权利要求5所述的控制电磁阀的装置，其特征在于: 高压开关控制逻辑电路(170)包括一个与门G3 ； 电磁阀电流采样与门槛值比较电路(160)包括电阻R11、R12、R13、R14和R15，比较器U2 ;电磁阀(140)的另一端即电流流出端接电阻R14的一端和电阻R13的一端；电阻R14的另一端接地，电阻R13的另一端接比较器U2的反相输入端；比较器U2的同相输入端接电阻Rll和R12的一端，电阻Rll的另一端接正电压VCC，电阻R12的另一端接地；比较器U2的输出端接电阻R15的一端和与门G3的一个输入端；电阻R15的另一端接正电压VCC ； 高压源电压采样与门槛值比较电路(150)包括电阻R1、R2、R3、R4和R5 ;高压源(100)接电阻Rl的一端，电阻Rl的另一端接电阻R2的一端和比较器Ul的同相输入端，电阻R2的另一端接地；比较器Ul的反相输入端接电阻R3和R4的一端，电阻R3的另一端接正电压VCC,电阻R4的另一端接地；比较器Ul的输出端接电阻R5的一端和与门G3的另一个输入端；电阻R5的另一端接正电压VCC ； 与门G3的输出端接高压开关(120)的控制端。
7.如权利要求5或6所述的控制电磁阀的装置，其特征在于: 高压开关(120)和常电电源开关(130)均采用功率MOS管或者三极管。
【文档编号】F16K31/06GK104373662SQ201410729027
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年12月3日 优先权日:2014年12月3日
【发明者】朱晓明, 曾伟, 宋国民 申请人:中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所, 中国第一汽车股份有限公司