[发明专利]用于控制螺线管阀的激活的发动机控制系统和方法

说明书

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。

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 Methodfor Controlling 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。