阅读说明：本技术 用于控制螺线管阀的激活的发动机控制系统和方法 (Engine control system and method for controlling activation of solenoid valve ) 是由 D.埃茨勒 于 2019-07-17 设计创作，主要内容包括：公开了一种用于控制具有螺线管的阀的阀控制器和方法,包括：接收至少一个输入信号；检测至少一个信号的第一沿；以及响应于该检测结果来激活阀。激活阀包括在以下各阶段中激活阀：上升到峰值阶段,在该阶段期间阀被打开；在上升到峰值阶段之后的保持阶段,在该保持阶段期间阀保持打开并且阀的电流水平小于在上升到峰值阶段期间阀的电流水平；以及在保持阶段之后的激活结束阶段,在该激活结束阶段期间,阀中的电流纹波小于在保持阶段期间阀中的电流纹波。(A valve controller and method for controlling a valve having a solenoid is disclosed, comprising: receiving at least one input signal; detecting a first edge of at least one signal; and activating a valve in response to the detection result. Activating the valve includes activating the valve in the following stages: a rise to peak phase during which the valve is opened; a hold phase following the rise-to-peak phase during which the valve remains open and the current level of the valve is less than the current level of the valve during the rise-to-peak phase; and an activation end phase following the hold phase, during which the current ripple in the valve is smaller than during the hold phase.)

用于控制螺线管阀的激活的发动机控制系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请涉及2016年6月8日提交的名称为“Engine Control System and Method forControlling Actuation of Solenoid Valves”的美国专利申请15/176,270，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

技术领域一般地涉及用于螺线管阀的控制技术，更特别地涉及控制内燃发动机中的燃料喷射器阀。

背景技术

用于（直接）喷射阀和进气阀的螺线管致动器通过根据指定的电流曲线控制通过其线圈（其表现为阻感性负载）的电流来操作。作为示例，图1示出了用于激活螺线管直接喷射阀的典型电流曲线。电流曲线包括具有不同参数定义的各种激活阶段。基于时间或电流标准，按顺序遍历电流曲线的所有激活阶段，直到已到达激活EOA的终点。电流曲线包括：上升到峰值阶段10，在这个阶段中喷射器阀电流上升以打开喷射器阀；之后是保持阶段20，在这个阶段中喷射器阀的稳定（regulated）电流水平小于在上升到峰值阶段中喷射器阀的电流水平，但该阶段将喷射阀保持在打开状态。继续保持阶段20，直到控制信号NON失效（de-assert）。控制信号NON将激活SOA的起点限定为对应于控制信号NON生效（assert），并且将激活EOA的终点限定为对应于控制信号NON失效。

图2图示了关于激活EOA的终点的精确度和可重复性。术语“精确度”指定使控制信号NON失效和喷射器螺线管阀电流的所得衰减之间的平均延迟。术语“可重复性”描述了衰减与平均值的时间偏差（即，晃动）。由于延迟的系统性本质，可通过调整控制信号NON的持续时间来补偿该误差。由于晃动本质上是随机的，因此无法对其进行补偿。代替地，需要通过设计减小或以其他方式最小化晃动。

取决于一组外部发动机工况（诸如，所请求的输出扭矩和发动机功率或轨压），通过改变喷射器的激活时间来改变所需的燃料质量。主微控制器在数字控制信号NON的帮助下控制喷射器的激活。当控制信号生效时（在这种情况下，当控制信号NON转变到逻辑低状态时），将使用指定的电流曲线激活喷射器，而当控制信号失效时（当控制信号NON转变到逻辑高状态时），喷射器将被停用。

激活时间公差的显著部分由在激活EOA的终点处的最终电流阶段的延迟和晃动给出。当控制信号NON失效时（例如，当信号NON从逻辑低转变到逻辑高时），驱动喷射器螺线管的功率级的所有NMOS开关都被关断，从而导致快速衰减的喷射器电流。由于非理想的功率级，在控制信号NON的上升沿和喷射器电流的衰减之间存在系统性延迟。此外，在从一次激活到下一次激活的控制信号失效时刻的喷射器电流水平的固有的统计变化导致电流衰减在各次喷射之间（shot-to-shot）出现时间上的变化（即，晃动）。这意味着，在调节电流保持阶段20期间的电流纹波越高，电流衰减在各次喷射之间变化越高。图2图示了关于激活EOA的终点的公差的时间上的细节。

尽管可以通过调整控制信号NON的持续时间来补偿所有系统性误差（例如，延迟），但是无法平衡误差的随机统计部分（例如，在各次喷射之间变化）。因此，为了减小在各次喷射之间的变化，应减小或以其他方式最小化电流纹波。另一方面，减小电流纹波导致NMOS开关的开关频率更高，且因此导致开关损耗更高。出于设计原因，对功率损耗且因此对电流纹波的减小存在最大限制。

可利用专门的专用集成电路（“ASIC”）来控制喷射器阀。因而，ASIC基于从外部处理器接收到的指令和命令根据电流曲线定义来将电流施加到喷射器螺线管。

因而，期望呈现一种用于有效地控制螺线管喷射器阀的致动的系统和方法。另外，结合附图和该背景技术，其他期望的特征和特性将从后续

发明内容

和详细描述以及所附权利要求变得清晰。

发明内容

示例实施例克服了用于螺线管喷射器阀的现有控制装置中的缺陷。在示例实施例中，阀控制器包括第一输入端和用于联接到阀的第一输出端。阀控制器被构造成在第一输入端处接收到第一输入信号的第一沿之后选择性地激活阀。阀激活包括：上升到峰值阶段；之后是保持阶段，其中在保持阶段期间阀的电流水平小于在上升到峰值阶段中阀的电流水平；以及在保持阶段之后的激活结束阶段，在该激活结束阶段中阀的电流纹波小于保持阶段中阀的电流纹波。

在第一输入端处接收到第一输入信号的第二沿之后，阀控制器将阀的激活从保持阶段转变到激活结束阶段。在示例实施例中，激活结束阶段的持续时间是预定的。保持阶段的持续时间大于激活结束阶段的持续时间。第一输入信号的第一沿是下降沿，并且第一输入信号的第二沿是在下降沿之后的上升沿。响应于在第一输入端处接收到第一输入信号的第二沿，阀控制器将阀的激活从保持阶段转变到激活结束阶段。阀包括用于具有燃烧发动机的机动车辆的燃料喷射器，使得阀控制器控制该燃料喷射器。阀控制器包括专用集成电路（ASIC），该ASIC具有至少一个状态机。至少一个状态机在第一输出端处产生第一输出信号以供阀接收，该第一输出信号在上升到峰值阶段、保持阶段和激活结束阶段中激活阀。电流阀的晃动量小于不具有阀在激活结束阶段中被激活的情况的电流阀的晃动量。

一种控制螺线管喷射器阀的方法包括：接收第一输入信号；检测第一输入信号的第一沿；以及响应于检测到第一输入信号的第一沿，激活阀。阀激活包括在以下各阶段中激活阀：上升到峰值阶段，在该上升到峰值阶段期间阀被打开；在上升到峰值阶段之后的保持阶段，在该保持阶段期间阀保持打开并且阀的电流水平小于在上升到峰值阶段期间阀的电流水平；以及在保持阶段之后的激活结束阶段，在该激活结束阶段期间，阀中的电流纹波小于在保持阶段期间阀中的电流纹波。

该方法还包括：检测第一输入信号的第二沿，其中，响应于检测到第一输入信号的第二沿而发生在激活结束阶段中激活阀。第一沿是第一输入信号的下降沿，并且第一输入信号的第二沿是其上升沿。第一输入信号的第二沿是其接连在第一输入信号的第一沿之后的下一个沿。

该方法还可包括：检测第一输入信号的第二沿，其中，在激活结束阶段中激活阀发生在检测到第一输入信号的第二沿之后。在激活结束阶段中激活阀发生持续预定的时间段。预定的时间段在期间阀被激活的每个实例中是固定的。在一个方面中，保持阶段的持续时间大于激活结束阶段的持续时间。在另一个方面中，激活结束阶段的持续时间大于保持阶段的持续时间。

附图说明

所公开的主题的其他优点将易于领会，因为当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述所公开的主题的其他优点将变得被更好地理解，在附图中：

图1是用于操作螺线管阀的已知的电流曲线的波形；

图2是图1的电流曲线的详细部分的波形；

图3是根据示例实施例的具有发动机控制系统的车辆的图；

图4是根据示例实施例的用于操作螺线管阀的电流曲线的波形；

图5是用于操作图4的螺线管阀的电流曲线的详细部分的波形；以及

图6是根据示例实施例的控制螺线管阀的方法的流程图。

具体实施方式

参考图3至图6，其中，贯穿若干视图，同样的数字指示同样的部件，本文中示出和描述了控制螺线管阀的致动的发动机控制系统和方法。

参考图3，示例实施例的发动机控制系统100被利用来控制车辆106的发动机104的至少一个方面。发动机104可以是以例如石油产品（诸如，汽油或柴油燃料）为燃料的内燃发动机。当然，本领域技术人员会领会，发动机104可利用其他燃料和/或可实施其他类型的发动机104。如本领域技术人员所容易领会的，车辆106可以是汽车、卡车、拖拉机、摩托车、船、飞机等。

发动机控制系统100包括处理器108。处理器108能够执行计算、操纵数据、和/或执行指令，即运行程序。如本领域技术人员所领会的，可用微处理器、微控制器、专用集成电路（“ASIC”）、和/或（一个或多个）其他装置（未示出）来实施处理器108。如本领域技术人员还所领会的，处理器108可包括用于存储数据和/或指令的存储器（未示出）。

发动机控制系统100还包括阀控制器110。在示例实施例中，阀控制器110独立于处理器108并且用ASIC来实施。阀控制器110产生用于控制一个或多个阀112的控制信号。阀控制器110可包括一个或多个状态机，所述状态机产生用于阀112的控制信号。然而，应领会的是，可用如本领域技术人员所领会的其他装置和/或电路来实施阀控制器110。

阀控制器110与处理器108通信。如此一来，指令和/或数据可至少从处理器108发送到阀控制器110，如下文更详细描述的那样。

在所图示的实施例中，阀控制器110还与多个阀112通信。如图3中所示，利用了四个阀112，每个阀与阀控制器110通信，使得由此得以控制每个阀112。在该示例实施例中，阀112各自为直接喷射阀112以用于将燃料直接喷射到发动机104的气缸（未示出）中。然而，应领会的是，阀112可以是其他类型的燃料阀和/或用于其他目的。例如，阀112中的一个或多个可以是用于调节到（一个或多个）气缸的空气和/或燃料流量的进气阀。

在示例实施例中，每个阀112包括上文所提到的螺线管102。如本领域技术人员所领会的，螺线管102在位置和/或状态（诸如，打开位置和关闭位置）之间激活和/或致动阀112。也就是说，螺线管102打开阀以允许流体（在这种情况下为燃料）流动通过阀，并且螺线管102关闭阀以防止流体流动。螺线管102与阀控制器110通信。如此一来，阀控制器110可产生一个或多个输出控制信号113和/或其他数据以用于控制每个阀112和/或其螺线管102的激活。在示例实施例中，每个阀112和/或螺线管102由一组不同的一个或多个控制信号113控制。每个控制信号113可以是一对差分信号。

在示例实施例中，阀控制器110包括存储器114以用于除了别的之外存储至少一个电流曲线。电流曲线限定每个螺线管102和/或阀112中的贯穿阀激活的电流。图4描绘了根据示例实施例的在阀激活期间用于每个螺线管102和/或阀112的电流曲线400。类似于图1的常规电流曲线，该电流曲线包括：上升到峰值阶段10，在该阶段期间螺线管102中的电流水平使得将对应的阀112打开；以及保持阶段20，其在上升到峰值阶段10之后，并且在该保持阶段期间螺线管102中的电流水平的大小设计成将阀112保持在打开位置中。图4图示了在该激活阶段期间的电流纹波IR_HP的量。根据示例实施例，电流曲线400包括另一个阶段30，该另一个阶段在保持阶段20之后，并且与在保持阶段20期间的电流纹波IR_HP的量相比，在该另一个阶段30期间螺线管102中的电流纹波IR_EOA的量减少。例如，通过增大用于阀112的阀控制器110中的驱动晶体管（未示出）的开关频率来减小电流纹波的量。增大开关频率将导致阶段30中的开关损耗更大。然而，通过限制该阶段30的持续时间，在阶段30期间功率损耗的增加相对有限并且察觉不到。阶段30在保持阶段20之后并且恰好在阀112的激活时段的终点之前出现，并且在下文中被称为激活结束阶段30。以这种方式，示例实施例有效地将保持阶段20与具有减小的电流纹波IR_EOA的激活结束阶段30分离，由此在保持阶段20期间保持功率损耗的不增加。

响应于控制信号113的触发和/或生效沿而发生上升到峰值阶段10中的阀激活，该触发和/或生效沿在图1和图4中所图示的实施例中是控制信号113的下降沿。另外，在控制信号113的上升沿（失效沿）（该上升沿（失效沿）在控制信号113的上文所指出的下降沿之后）之后并响应于该上升沿（失效沿），阀激活从保持阶段20转变到激活结束阶段30。

在示例实施例中，激活结束阶段30具有固定在预定量的持续时间，使得在阀激活的每个实例中激活结束阶段30的持续时间相同。在示例实施例中，阀控制器110被实施为或以其他方式包括具有定时电路的状态机，以用于除了别的之外设定激活结束阶段30的持续时间。

图5图示出：作为在激活结束阶段30期间阀112中的电流纹波IR_EOA相对于在对应的保持阶段20期间的电流纹波IR_HP的量而减少的结果，在激活结束阶段30之后的晃动J_EOA的量相对于在不包括激活结束阶段30的图1的现有阀激活中看到的晃动J_HP的量而减少。减少的晃动J_EOA导致阀激活具有更好的精确度和可重复性。此外，相对于在不包括激活结束阶段30的图2的电流曲线中看到的时间延迟TD_HP，由于减小的电流纹波IR_HP，在激活结束阶段30的终点和当阀112中的电流不再存在时的时间之间的时间延迟TD_EOA明显更小。

上文所描述的阀控制器110被构造成执行控制螺线管102的激活的方法600，如在下文中并且参考图6所描述的那样。然而，应领会的是，除了上文所描述的车辆106、发动机104、阀控制器110和发动机控制系统100之外，还可用其他装置实践本文中所描述的方法600。

参考图6，方法600图示了根据示例实施例的阀控制器110的操作。为简单起见，将关于控制单个阀112来描述方法600，并且应理解的是，所描述的方法能够适用于发动机104的每个阀112。方法600包括：阀控制器110在602处接收用于阀112的控制信号113；以及在604处确定控制信号113的生效沿（在这种情况下，下降沿）是否出现。否定性确定导致阀控制器110返回到动作602。控制信号113的生效沿（下降沿）出现的肯定性确定导致阀控制器110在606处引起阀激活循环的执行，包括在606A处执行上升到峰值阶段10的动作，之后是在606B处执行保持阶段20的动作。接下来并且当阀112处于保持激活阶段20时，阀控制器110在606C处确定控制信号113的失效沿（上升沿）是否出现。如果此类沿没有被检测到/被确定，则阀控制器110在保持阶段20中继续激活阀112。在控制信号113的失效沿被确定/被检测到时，阀控制器110作为响应在606D处引起激活结束阶段30的执行。如所提到的，激活结束阶段30被执行达预定的时间段，在该时间段期间电流纹波IR_EOA 相对于在保持阶段20期间的电流纹波IR_HP的量而减少。这通过增大阀控制器110中驱动阀112的螺线管102的驱动晶体管的开关频率来实现。虽然在该阶段30期间功率损耗的量增加了，但是在更长的保持阶段30期间功率损耗的量不受影响。本文中已以说明性方式描述了本发明，并且将理解的是，已使用的术语旨在具有描述性而非制性的词语的性质。显然，鉴于以上教导，本发明的许多修改和变化是可能的。在所附权利要求的范围内，本发明可以以不同于具体描述的方式来实践。