阅读说明：本技术 喷油器吸合拐点检测电路、开启时间计算方法及系统 (Fuel injector pull-in inflection point detection circuit, opening time calculation method and system ) 是由 谢宏斌 焦宾 董欢 蒯乃勋 刘轩鸣 杨世杰 于 2020-08-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种喷油器吸合拐点检测电路、喷油器开启时间计算方法及系统,包括采样电路、DA转换器和比较器,所述采样电路用于实时采集喷油器的驱动电流,所述DA转换器由数字信号控制调整其模拟量输出；所述比较器的一个输入端连接所述DA转换器的输出端,其另一个输入端连接所述采样电路；控制所述DA转换器的模拟量输出根据一定步长变化以触发所述比较器输出翻转；所述比较器的输出翻转脉冲与所述喷油器的吸合拐点产生时间相关。本发明喷油器吸合拐点检测电路、喷油器开启时间计算方法及系统,可以不受电磁阀参数变化的影响,精确的检测出喷油器吸合拐点的产生时间,精确的计算出喷油器的开启时间。(The invention discloses a fuel injector pull-in inflection point detection circuit, a fuel injector starting time calculation method and a fuel injector starting time calculation system, wherein the fuel injector pull-in inflection point detection circuit comprises a sampling circuit, a DA converter and a comparator, the sampling circuit is used for collecting the driving current of a fuel injector in real time, and the DA converter is controlled by a digital signal to adjust the analog quantity output of the DA converter; one input end of the comparator is connected with the output end of the DA converter, and the other input end of the comparator is connected with the sampling circuit; controlling the analog quantity output of the DA converter to change according to a certain step length so as to trigger the output of the comparator to overturn; and the output turning pulse of the comparator is related to the time generated by the suction inflection point of the oil sprayer. The fuel injector pull-in inflection point detection circuit, the fuel injector opening time calculation method and the fuel injector opening time calculation system can accurately detect the generation time of the fuel injector pull-in inflection point and accurately calculate the opening time of the fuel injector without being influenced by parameter changes of an electromagnetic valve.)

喷油器吸合拐点检测电路、开启时间计算方法及系统

技术领域

本发明涉及喷油器技术领域，涉及一种喷油器吸合拐点检测电路，还涉及一种喷油器开启时间计算方法及系统。

背景技术

汽油机喷油器(以下简称“喷油器”)是发动机电喷系统中的一个执行元件，用于定时定量喷出高压燃油。通常，喷油器是一个电磁阀，喷油器内部有个电磁线圈，外面经插座与喷油器控制装置相连，喷油器头部的针阀与衔铁连为一体，当电磁线圈通电时，便产生吸力，将衔铁和针阀吸起，打开喷油孔，燃油经针阀头部的轴针和喷孔之间的环形间隙高速喷出，并形成雾状油束与周围空气混合，保证电控发动机缸内完全燃烧，废气污染物排放更少。电磁线圈断电时，磁吸小时，弹簧将衔铁和针阀下压，关闭喷孔停止喷油。

喷油器会在衔铁开始运动以及衔铁完全落座的时刻产生电流拐点，喷油器的开启时间与喷油器的吸合拐点(即衔铁完全落座)产生时间有关，为了正确计算喷油器的开启时间需要对喷油器的吸合拐点进行检测，目前大多采用微分电路来检测喷油器的吸合拐点，微分电路需要使用高精度电阻、电容来搭建检测电路，高精度电阻、电容价格较高，且微分电路对电流的变化率比较敏感，如果电磁阀的电感参数因老化发生变化，会导致微分电路检测吸合拐点失效。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种喷油器吸合拐点检测电路、喷油器开启时间计算方法及系统，可以不受电磁阀参数变化的影响，精确的检测出喷油器吸合拐点的产生时间。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种喷油器吸合拐点检测电路，包括采样电路、DA转换器和比较器，所述采样电路用于实时采集喷油器的驱动电流，所述DA转换器由数字信号控制调整其模拟量输出；所述比较器的一个输入端连接所述DA转换器的输出端，其另一个输入端连接所述采样电路；控制所述DA转换器的模拟量输出根据一定步长变化以触发所述比较器输出翻转；所述比较器的输出翻转脉冲与所述喷油器的吸合拐点产生时间相关。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括取所述输出翻转脉冲的中心所对应的时刻为所述喷油器的吸合拐点产生时间。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述比较器的反相输入端连接所述DA转换器，其正相输入端连接所述采样电路，所述比较器的输出翻转脉冲先有上升沿后有下降沿。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括还包括信号放大电路，所述信号放大电路用于放大所述采样电路采集的驱动电流，并将放大后的电流信号提供给所述比较器。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括还包括微控单元MCU，所述微控单元用于产生控制所述DA转换器的数字信号。

基于相同的发明构思，本发明提供了一种喷油器开启时间计算方法，根据所述的喷油器吸合拐点检测电路计算出所述喷油器的吸合拐点产生时间。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括根据所述比较器的输出翻转时刻和所述喷油器的驱动使能信号计算出所述喷油器的开启延时时间；再根据所述喷油器的开启延时时间和所述喷油器的吸合拐点产生时间计算出所述喷油器的开启时间。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括包括以下步骤，

S1、按照一定步长增加所述DA转换器的模拟量输出；

S2、判断所述比较器的输出是否翻转，如果翻转进入步骤S3；否则回到步骤S1；

S3、判断所述比较器的输出翻转脉冲宽度是否小于一定值M，如果是进入步骤S4；否则按照一定步长减少所述DA转换器的模拟量输出，并回到步骤步骤S2；

S4、根据所述喷油器的开启延时时间和所述比较器的输出翻转脉冲的宽度计算出所述喷油器开启时间。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括M的取值支持设定，且其取值范围为3-5us。

基于相同的发明构思，本发明提供了一种喷油器开启时间计算系统，包括，采样电路，用于实时采集喷油器的驱动电流；

DA转换器，用于由数字信号控制调整其模拟量输出；

比较器，用于比较所述DA转换器的输出和所述采样电路的采样信号，并在所述DA转换器的输出超过所述采样电路的采样信号时触发输出翻转；

CPLD，用于根据喷油器的驱动使能信号和所述比较器的输出翻转脉冲合成延时脉冲；

微控单元，用于产生控制所述DA转换器的数字信号，并根据以下公式计算出所述喷油器的开启时间：

T为喷油器开启时间；t为CPLD合成的延时脉冲的脉宽；Δt为输出翻转脉冲的脉宽

本发明的有益效果：

本发明的喷油器吸合拐点检测电路，可以不受电磁阀参数变化的影响，精确的检测出喷油器吸合拐点的产生时间。

本发明的喷油器开启时间计算方法及系统，可以不受电磁阀参数变化的影响，精确的计算出喷油器的开启时间。

附图说明

图1为喷油器驱动开启阶段电流曲线；

图2为本发明喷油器吸合拐点检测电路的结构框图；

图3为本发明检测电路中相关节点的相位图；

图4为本发明喷油器开启时间计算方法的流程图；

图5为本发明喷油器开启时间计算系统的结构框图。

图中标号说明：

10-采样电路；

20-DA转换器；

30-比较器；

40-信号放大电路；

50-MCU；

60-CPLD。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例一

本实施例公开一种喷油器吸合拐点检测电路，用于在喷油器运行一段时间内，检测出喷油器吸合拐点的产生时间，图1所示为喷油器驱动开启阶段电流曲线，驱动开始时(A点)，电流迅速增加，当电流增加到B点时，电磁阀的电磁力大于衔铁的预紧力，衔铁开始运动，此时电磁阀参数开始变大，电流开始下降，当衔铁完全吸合时(C)点，电感参数达到极大值，电流降到最低，之后电流将再次上升。图1中B点和C点分别形成喷油器的两个电流拐点，而C点对应为喷油器的吸合拐点，通过检测产生吸合拐点的时间就可以计算出喷油器的开启时间。

本发明申请的检测电路用于检测喷油器吸合拐点的产生时间，其区别于现有技术中普遍采用的微分电路，可以不受电磁阀参数变化的影响，精确的检测出喷油器吸合拐点的产生时间，参照图2所示，检测电路包括采样电路10、DA转换器20、比较器30、信号放大电路40和微控单元MCU 50。喷油器运行一段时间内，所述采样电路10周期性的实时采集喷油器的驱动电流，所述采样电路10采用电阻搭建，驱动电流加载在采样电阻上，取采样电阻上的电压值关联喷油器的驱动电流。通常采样电路输出的电压值较小，该较小的输出电压通过信号放大电路40放大。所述DA转换器优选使用具有一定转换精度的DA芯片，且该DA芯片支持在线调节模拟量输出。实际使用时，由微控单元MCU产生数字信号，并通过微控单元MCU50的SPI接口将数字信号传输给DA芯片，DA芯片根据该数字信号在线调节其模拟量输出，此处DA芯片的模拟量输出为电压信号。所述DA转换器的模拟量输出和经信号放大电路放大后的模拟量分别输入所述比较器30的反相输入端和正相输入端，所述比较器30用于比较其两个输入端的电压大小。检测电路初始阶段，所述DA转换器输出设置一个初始值，然后按照一定步长逐渐增加以逼近喷油器的拐点电流，直到所述DA转换器输出大于喷油器拐点电流时，触发所述比较器30输出翻转，所述比较器30的输出翻转脉冲与所述喷油器的吸合拐点产生时间相关。

本实施例技术方案中，所述比较器30的反相输入端连接所述DA转换器20，其正相输入端连接所述采样电路10，所述比较器30的输出翻转脉冲先有上升沿后有下降沿。

图3(a)所示为喷油器驱动电流曲线图，图3(b)为喷油器驱动使能信号相位图；图3(c)为C点实际触发脉冲相位图；图3(d)为DA比较使能信号相位图；图3(e)为过滤后C点触发脉冲相位图。

参照图3所示，某个采样周期内，所述DA转换器的输出与喷油器驱动电流曲线图有两组交点，一个对应E点，一个对应C点，为了确保吸合拐点检测的准确性，需要去除AE段对应的翻转脉冲，即图3(c)所示的脉宽为T_c的脉冲。本实施例技术方案中，优选通过以下方案去除AE段对应的翻转脉冲：

引入DA比较使能信号过滤图3(c)所示的C点实际触发脉冲，只有在DA使能信号有效脉宽内的翻转脉冲有效，不在DA使能信号有效脉宽内的翻转脉冲无效，这样就能过滤去除AE段对应的翻转脉冲，仅仅保留C点对应翻转脉冲。所述DA转换器的输出从小到大逐渐逼近拐点电流，在触发生成有效翻转脉冲之前先生成无效翻转脉冲，设置DA使能信号的起始时刻晚于E点对应时刻即可，即DA使能信号的起始时刻沿迟值T_DA1大于T_c，通过引入DA比较使能信号即可滤除AE段对应的无效翻转脉冲，获得有效的、能够确定出吸合拐点C的翻转脉冲，即参照图3e所示的脉宽为Δt的翻转脉冲。

进一步的，为了提高检测精度，取所述输出翻转脉冲的中心所对应的时刻为所述喷油器的吸合拐点产生时间。如图3所示，DA值触发的是一个脉冲，其上升沿，下降沿时刻分别位于电流拐点的左，右2侧，其中点可以认为是电流产生拐点的时刻，因为拐点左右2侧的电流斜率并不一致，因此在生成脉宽较大时，其中点并不完全和拐点重合，即此时的测量误差较大，如果脉宽较小，则其中点与拐点基本重合，即此时的测量误差较小。

实施例二

基于与实施例一相同的发明构思，本实施例公开一种喷油器开启时间计算方法，使用实施例一公开的吸合拐点检测电路计算出喷油器的吸合拐点产生时间，根据所述比较器30的输出翻转时刻和所述喷油器的驱动使能信号计算出所述喷油器的开启延时时间；再根据所述喷油器的开启延时时间和所述喷油器的吸合拐点产生时间计算出所述喷油器的开启时间。参照图4所示，喷油器开始时间计算方法具体包括以下步骤：

S1、按照一定步长增加所述DA转换器20的模拟量输出；

S2、判断所述比较器30的输出是否翻转，如果翻转进入步骤S3；否则回到步骤S1；

S3、判断所述比较器30的输出翻转脉冲宽度是否小于一定值M，如果是进入步骤S4；否则按照一定步长减少所述DA转换器的模拟量输出，并回到步骤步骤S2；

S4、根据所述喷油器的开启延时时间和所述比较器的输出翻转脉冲的宽度计算出所述喷油器开启时间，且计算出的喷油器开启时间为开启延时时间+吸合拐点翻转脉冲的

脉宽。

以上M的取值支持设定，M的取值即为吸合拐点翻转脉冲的脉宽，脉宽大时，脉冲中点和电流拐点的偏离较大，此时测量误差较大；当脉宽足够小时，脉冲中点基本和电流拐点重合，此时测量误差较小，即要求越小喷油器开启时间的精度越高，可根据实验确定不同型号喷油器的M值。本实施例技术方案中，M取值范围为3-5us。

本发明实施例的喷油器开启时间计算方法，可以不受电磁阀参数变化的影响，精确的计算出喷油器的开启时间。

实施例三

基于相同的发明构思，本发明实施例公开一种喷油器开启时间计算系统，参照图5所示，其包括采样电路，用于实时采集喷油器的驱动电流；DA转换器，用于由数字信号控制调整其模拟量输出；比较器，用于比较所述DA转换器的输出和所述采样电路的采样信号，并在所述DA转换器的输出超过所述采样电路的采样信号时触发输出翻转；CPLD，用于根据喷油器的驱动使能信号和所述比较器的输出翻转脉冲合成延时脉冲；微控单元，用于产生控制所述DA转换器的数字信号，并根据以下公式计算出所述喷油器的开启时间：

T为喷油器开启时间；t为CPLD合成的延时脉冲的脉宽；Δt为输出翻转脉冲的脉宽。

本实施例中喷油器开启时间的计算原理同以上实施例一和实施二中的描述，此处不再赘述。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。