专利名称：喷油器开启时间测量设备和喷油器的制作方法
技术领域：
本实用新型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IA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IA到图IC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。
实用新型内容本实用新型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。根据本实用新型的一个方面，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。根据本实用新型的另一个方面，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。通过根据本实用新型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。
现在将参考示出本实用新型的当前优选实施方式的附图来更加详细地描述本实用新型的各方面。附图中图IA到图IC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示出根据本实用新型实施方式的喷油器开启时间测量设备的功能框图；图3示出根据本实用新型实施方式的电控喷油器的基本物理部件的结构图；图4示出根据本实用新型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示出根据本实用新型一个实施方式的，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示出根据本实用新型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示出根据本实用新型一个实施方式，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。[0022]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实用新型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示出根据本实用新型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，根据本实用新型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。根据本实用新型的一个实施方式，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。根据本实用新型的一个实施方式，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。根据本实用新型的一个实施方式，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。根据本实用新型的一个实施方式，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。根据本实用新型的一个实施方式，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。本实用新型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。根据本实用新型的一个实施方式，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。[0033]根据本实用新型的一个实施方式，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IA到图IC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示出根据本实用新型实施方式的电控喷油器1的基本物理结构；图4 示出根据本实用新型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，根据本实用新型的一个实施方式，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。在本实用新型的一个实施方式中，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。根据本实用新型的另一个实施方式， 闪存22也可以位于MCU 16之外。根据本实用新型的另一个实施方式，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示出根据本实用新型一个实施方式的，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，根据本实用新型的一个实施方式，驱动器19可以包括两个高端MOS 管Ql和Q2，一个低端MOS管Q3以及续流二极管D。高端MOS管Q 1的漏极连接到增压电压Vite ；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_l。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Ql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[sample连接到电磁铁线圈3的与连接了高端MOS 管Ql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Ql和Q2的源极。因此，TPU 23通过施加不同的脉冲控制信号highside_ctl_l、highside_ctl_2、 以及loWSide_Ctl到对应的高端MOS管Q 1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[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_l 和 lowside_ctl 为高电平，而 highside_ctl_2 为低电平时，将增压电压Vifffi施加到电磁铁线圈3 ；当highside_Ctl_2和loWSide_Ctl为高电平，而 highside_ctl_l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_l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_l 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[sample和运算放大器U1A。如图5 所示，采样电阻器[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UlA的正相输入端和反相输入端。从而，采样电阻器[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UlA放大为线圈电流采样电压Vaw，并例如输出到A/D 18 (见于图4)。串联连接的采样电阻器[sample与电磁铁线圈3位于高端MOS管Ql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 Ql和Q2以及低端MOS管Q3都关断时，采样电阻器[sample仍可以检测电阻器[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。这一点对于本实用新型来说是特别关键的。当然，本领域技术人员应当理解，当高端MOS管Q 1和Q2以及低端MOS管Q3都关断时，电阻器[sample两端上的电压，即运算放大器UlA的正相和反相输入电压可能是随机的。因此，根据本实用新型的实施方式，运算放大器UlA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UlA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UlA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。[0049]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。根据本实用新型的一个实施方式，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IA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IB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MV)，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，由于本实用新型中线圈电流采样电路17中的采样电阻器[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！[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IB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，本实用新型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，本实用新型人意识到，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IA所示的受控电压脉冲的同时可以测得如图IC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
9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η设置为初始值1，将第η(此时η= 1)次增压电压脉冲的持续时间设置为T(加电)η = T (加电)T (加电)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η次增压电压脉冲的持续时间设置为T (加电)11 = 1~(加电)11-1+^1\其中ΔΤ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η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)±R。如果第η次增压电压脉冲的持续时间还没有达到扫描上限T (加电)±R，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η次增压电压脉冲的持续时间达到了扫描上限T (加电)±R，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)η中的最大值T(落座)maX。上文中的扫描上限T(加电)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。[0073]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。根据本实用新型的一个实施方式，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。根据本实用新型的另一个实施方式，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。尽管本实用新型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，在此阐明的本实用新型的示例性实施方式是示意性的而并非限制性。可以在不脱离本实用新型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。
权利要求1.一种喷油器开启时间测量设备，其特征在于包括控制装置，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，与控制装置连接，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，与控制装置连接，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；其中所述控制装置被配置用于，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。
2.根据权利要求1的喷油器开启时间测量设备，其特征在于所述电流响应波形包括反电流脉冲，其中所述控制装置被配置为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。
3.根据权利要求1的喷油器开启时间测量设备，其特征在于所述控制装置被配置为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。
4.根据权利要求1的喷油器开启时间测量设备，其中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。
5.根据权利要求1的喷油器开启时间测量设备，其中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。
6.根据权利要求5的喷油器开启时间测量设备，其中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。
7.一种包含根据权利要求1的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被配置为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。
8.根据权利要求7的喷油器，其特征在于，所述喷油器开启时间测量设备定期测量喷油器开启时间。
9.根据权利要求7的喷油器，其特征在于，所述喷油器开启时间测量设备响应于外部指令来测量喷油器开启时间。
专利摘要本实用新型涉及喷油器开启时间测量设备和喷油器。喷油器开启时间测量设备依次发出一系列加压指令；通过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；并且在完成该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。
文档编号F02D41/30GK202250428SQ20112033634
公开日2012年5月30日 申请日期2011年8月30日 优先权日2011年8月30日
发明者佟德辉, 刘兴义, 孙少军, 徐文俊, 李大明, 桑海浪 申请人:潍柴动力股份有限公司