專利名稱：用于檢測和控制被致動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種用于檢測和控制在作業(yè)機(jī)械中使用的致動(dòng)器的元件的運(yùn)動(dòng)的方法，更具體地涉及一種在作業(yè)機(jī)械中使用的由螺線管操作的致動(dòng)器的閥元件。
背景技術(shù)：
作業(yè)機(jī)械在很多操作中都使用致動(dòng)器。例如，在內(nèi)燃機(jī)中通常用于向燃燒室輸送燃料的燃料噴射器使用致動(dòng)器。燃料噴射器可在發(fā)動(dòng)機(jī)操作循環(huán)中的某一時(shí)間向發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃燒室輸送一定量的燃料，該燃料例如可以是柴油。輸送到燃燒室的燃料的量可取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)例如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷。
精確控制輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)每個(gè)燃燒室的燃料的量和時(shí)機(jī)可提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率和/或減少不希望的排放物的生成。為了提高對(duì)燃料輸送的量和時(shí)機(jī)的控制，典型的燃料噴射系統(tǒng)包括電子控制模塊，該模塊控制燃料噴射器輸送的燃料的時(shí)機(jī)和量。電子控制模塊向發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃料噴射器發(fā)送控制信號(hào)，以在操作循環(huán)中的某一時(shí)刻向燃燒室輸送一定量的燃料?？刂颇K向燃料噴射器的通常是螺線管的致動(dòng)器發(fā)送信號(hào)，以控制噴射的燃料的量和時(shí)機(jī)?？刂颇K可改變此信號(hào)以便控制螺線管激勵(lì)的持續(xù)時(shí)間，并且控制模塊可改變螺線管產(chǎn)生的磁力或幅度。
螺線管通過打開和關(guān)閉高壓入口來控制高壓激勵(lì)流體到噴射器的流。高壓入口從作業(yè)機(jī)械的高壓源例如高壓軌接收高壓激勵(lì)流體。通常，螺線管對(duì)控制燃料噴射器的高壓入口的閥元件的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。閥元件在其的第一或閉合位置防止高壓激勵(lì)流體流動(dòng)。當(dāng)移動(dòng)到第二或打開位置時(shí)，閥元件允許高壓激勵(lì)流體進(jìn)入噴射器。激勵(lì)螺線管可朝閥元件的打開位置推動(dòng)閥元件，從而開始噴射循環(huán)。高壓流體在燃料噴射器內(nèi)作用，從而導(dǎo)致燃料的噴射。停止激勵(lì)螺線管可終止噴射循環(huán)并釋放由噴射器內(nèi)的高壓流體產(chǎn)生的壓力。
大多數(shù)作業(yè)機(jī)械使用多于一個(gè)燃燒室，從而需要多于一個(gè)燃料噴射器。當(dāng)每個(gè)燃燒室的燃料噴射器進(jìn)行相同持續(xù)時(shí)間的燃料噴射時(shí)，作業(yè)機(jī)械通常能效率最高地操作。否則，作業(yè)機(jī)械可能經(jīng)歷過多的功率增長、較大的排放和/或燃料稀釋問題。另外，以這種方式操作燃料噴射器可以使發(fā)動(dòng)機(jī)噪音、振動(dòng)和(行駛的)生硬性最小。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃料噴射器同步，控制模塊具有用于燃料噴射器的預(yù)置曲線，該曲線使噴射的燃料量與螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間相關(guān)聯(lián)。燃料噴射器輸送的燃料的量取決于控制高壓激勵(lì)流體的供給的閥元件的運(yùn)動(dòng)。閥元件較快或較慢地從其閉合位置移動(dòng)到其打開位置會(huì)改變輸送的燃料的時(shí)機(jī)和量。類似地，閥元件從其打開位置返回其閉合位置所花費(fèi)的時(shí)間會(huì)改變輸送的燃料的時(shí)機(jī)和量。
但是，由于在制造期間的機(jī)械公差的微小變化以及在使用中元件的磨損，沒有兩個(gè)燃料噴射器能夠以相同的方式操作。這意味著發(fā)送給不同燃料噴射器的相同信號(hào)會(huì)導(dǎo)致各個(gè)燃料噴射器噴射不同量的燃料。另外，噴射的時(shí)機(jī)和持續(xù)時(shí)間會(huì)因燃料噴射器不同而不同。對(duì)這些變化進(jìn)行調(diào)節(jié)可提高燃料效率和/或減小不希望的排放。解決這些變化的典型方案集中在對(duì)閥元件運(yùn)動(dòng)的理解上。
美國專利No.5,995,356(“‘356專利”)公開了一種檢測由螺線管操作的閥元件的運(yùn)動(dòng)的方法?！?56專利公開了通過向螺線管輸送電流來激勵(lì)螺線管以朝閥的打開位置推動(dòng)閥；然后停止激勵(lì)螺線管從而閥被推向閉合位置。在停止激勵(lì)螺線管之后的預(yù)定時(shí)間，測量螺線管內(nèi)的電流以檢測預(yù)定的特定變化。此預(yù)定的特性變化對(duì)應(yīng)于已返回其閉合位置的閥?！?56專利還公開了用于測量螺線管內(nèi)的電流的電路方案。此電路是續(xù)流電路的示例，其中續(xù)流是指電路具有預(yù)定的阻抗，從而當(dāng)螺線管內(nèi)存儲(chǔ)的能量被提供給電路時(shí)，可測量電流。但是，‘356專利沒有公開如何使用通過公開的方法收集到的信息。
閥元件的運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)特性也會(huì)導(dǎo)致燃料噴射器效率低。在一些情況下，在閥元件從其閉合位置移動(dòng)到其打開位置時(shí)，閥元件運(yùn)動(dòng)的差異會(huì)影響噴射到燃燒室內(nèi)的燃料的時(shí)機(jī)和量。消除或減小燃料噴射器之間的此打開運(yùn)動(dòng)內(nèi)的變化會(huì)減小燃料噴射速率的差異，從而提高燃料效率和/或減少不希望的排放。
本公開的方法解決了一個(gè)或多個(gè)上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，用于調(diào)節(jié)向燃料噴射器的閥致動(dòng)器輸送的信號(hào)的方法包括向閥致動(dòng)器提供多個(gè)具有不同持續(xù)時(shí)間或幅值的信號(hào)。該方法還包括測量來自閥致動(dòng)器的代表閥針對(duì)多個(gè)所提供信號(hào)中的每一個(gè)的運(yùn)動(dòng)的信號(hào)；以及至少部分地根據(jù)測得的來自閥致動(dòng)器的信號(hào)調(diào)節(jié)發(fā)送給閥致動(dòng)器的噴射信號(hào)。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種通過周期性地向閥致動(dòng)器提供多個(gè)具有不同持續(xù)時(shí)間或幅值的信號(hào)并測量來自閥致動(dòng)器的代表閥針對(duì)多個(gè)所提供信號(hào)中的每一個(gè)的運(yùn)動(dòng)的信號(hào)，來調(diào)節(jié)向燃料噴射器的閥致動(dòng)器輸送的信號(hào)。該方法還包括至少從多個(gè)所提供信號(hào)的持續(xù)時(shí)間或幅值以及測得的來自閥致動(dòng)器的信號(hào)確定閥運(yùn)動(dòng)時(shí)間；以及通過比較閥運(yùn)動(dòng)和基準(zhǔn)閥運(yùn)動(dòng)曲線來確定至少一個(gè)偏差值。該方法還包括根據(jù)該至少一個(gè)偏差值調(diào)節(jié)向閥元件發(fā)送噴射信號(hào)的開始時(shí)刻或持續(xù)時(shí)間。


圖1是根據(jù)本公開的示例性燃料噴射器的致動(dòng)器組件的局部概略性截面?zhèn)纫晥D；圖2是根據(jù)本公開的隨螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間變化的被噴射的燃料量的圖解說明；
圖3a是根據(jù)本公開的隨螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間變化的所施加電流的圖解說明；圖3b是根據(jù)本公開的隨螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間變化的代表閥元件運(yùn)動(dòng)的所測量電壓的圖解說明；圖4是根據(jù)本公開的隨螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間變化的所測量時(shí)間的圖解說明；圖5a是根據(jù)本公開的隨螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間變化的電流的圖解說明；圖5b是根據(jù)本公開的隨螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間變化的所測量的閥元件的運(yùn)動(dòng)的圖解說明；圖6是一流程圖，示出根據(jù)本公開用于為燃料噴射器的致動(dòng)器組件執(zhí)行適應(yīng)性修整掃描(trim sweep)并產(chǎn)生適應(yīng)性修整曲線的示例性方法。
具體實(shí)施例方式
下文將詳細(xì)地參照附圖中所示的此公開的示例性實(shí)施例。在可能的情況下，在附圖中將使用相同的標(biāo)號(hào)來表示相同或類似的元件。
參照附圖，圖1內(nèi)總體上示出共軌燃料噴射器的致動(dòng)器組件10。致動(dòng)器組件10可包括螺線管12、偏壓彈簧14、閥元件16、銜鐵18、連接到致動(dòng)器組件控制單元13的控制線11、低壓排放通道20、內(nèi)部噴射通道22和高壓激勵(lì)流體入口24。內(nèi)部噴射通道22可與燃料噴射器的噴嘴尖端(未示出)連通，以將激勵(lì)流體噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室。但是應(yīng)理解，文中公開的方法并不局限于與此特定的致動(dòng)器組件一起使用。應(yīng)理解，此公開的方法可利用用于將流體傳送到燃料噴射器或其內(nèi)部的任何電子控制閥執(zhí)行，該電子控制閥包括但不局限于例如用于但不局限于液壓致動(dòng)燃料噴射器、機(jī)械激勵(lì)燃料噴射器和共軌燃料噴射器的進(jìn)氣閥、溢出閥、止回控制閥。
偏壓彈簧14可向下偏壓連接到閥元件16的銜鐵18，從而朝第一或閉合位置偏壓閥元件16。當(dāng)被激勵(lì)時(shí)，螺線管12向上推動(dòng)銜鐵18和閥元件16，從而朝第二或打開位置推動(dòng)閥元件16。
在閥元件16的閉合位置，閥元件16防止高壓激勵(lì)流體入口24內(nèi)的高壓激勵(lì)流體與致動(dòng)器組件10的內(nèi)部噴射通道22或低壓排放通道20連通。另外，當(dāng)閥元件16處于其閉合位置時(shí)，內(nèi)部噴射通道22與低壓排放通道20流體連通。當(dāng)閥元件16處于其打開位置時(shí)，來自高壓激勵(lì)流體入口24的高壓激勵(lì)流體可與內(nèi)部噴射通道22連通。
控制單元13可包含用于致動(dòng)器組件10的基準(zhǔn)曲線，該基準(zhǔn)曲線在安裝致動(dòng)器組件10時(shí)被編程到該控制單元13內(nèi)。制造商可通過測試額定燃料噴射器并至少確定其噴射特性、時(shí)機(jī)特性和持續(xù)時(shí)間特性來形成此基準(zhǔn)曲線。在圖2中用100標(biāo)識(shí)示例性基準(zhǔn)曲線，其中示出噴射的燃料量與螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間的關(guān)系?；鶞?zhǔn)曲線100對(duì)應(yīng)于在被控制單元13激勵(lì)時(shí)在一定的軌道壓力下對(duì)于給定的螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間由致動(dòng)器組件10噴射的預(yù)期燃料量?？刂茊卧?3可包含用于作業(yè)機(jī)械各致動(dòng)器組件10的基準(zhǔn)曲線100，并且可包括用于各種可能的軌道壓力的曲線。另外，對(duì)于沒有形成曲線的其它軌道壓力，控制單元13可根據(jù)螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間推知燃料量。使用基準(zhǔn)曲線100或其它曲線，控制單元13可確定要發(fā)送給螺線管12的合適的信號(hào)持續(xù)時(shí)間，以在所測得的軌道壓力下獲得希望的燃料噴射量?？刂茊卧?3還從螺線管12接收信號(hào)，并執(zhí)行用于調(diào)節(jié)發(fā)送給螺線管12的電流信號(hào)所需的任何計(jì)算，下文將對(duì)此進(jìn)行更詳細(xì)的說明。應(yīng)理解，可使用多于一個(gè)控制單元13來控制螺線管12的激勵(lì)、從螺線管12接收電流、并執(zhí)行用于調(diào)節(jié)發(fā)送給螺線管12的電流信號(hào)所需的任何計(jì)算。
在從基準(zhǔn)曲線100或另外的基于軌道壓力和希望的燃料量的曲線確定希望的螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間之后，用于致動(dòng)器組件10的控制單元13通過向螺線管12發(fā)送電流信號(hào)來開始噴射。參照?qǐng)D1，激勵(lì)螺線管12會(huì)產(chǎn)生向上推動(dòng)連接到閥元件16的銜鐵18的電磁場，并使閥元件16朝其打開位置移動(dòng)。當(dāng)閥元件16開始朝其打開位置移動(dòng)時(shí)，高壓激勵(lì)流體入口24內(nèi)的高壓激勵(lì)流體可與內(nèi)部噴射通道22連通。如上所述，內(nèi)部噴射通道22可構(gòu)造成向噴射器的噴嘴尖端(未示出)提供高壓激勵(lì)流體，以噴射到作業(yè)機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)。為了結(jié)束噴射，控制單元13通過停止向螺線管12提供電流信號(hào)來停止激勵(lì)螺線管12，其中信號(hào)的持續(xù)時(shí)間由基準(zhǔn)曲線100確定。在沒有螺線管12的電磁力作用在銜鐵18上的情況下，偏壓彈簧14向下推動(dòng)銜鐵18，從而使閥元件16朝其關(guān)閉位置移動(dòng)。在其關(guān)閉位置，閥元件16防止高壓激勵(lì)流體入口24內(nèi)的高壓激勵(lì)流體與內(nèi)部噴射通道22連通。在其關(guān)閉位置，閥元件16允許內(nèi)部噴射通道22與低壓排放通道20連通。這使內(nèi)部噴射通道22和噴射器的噴嘴內(nèi)的壓力降低。
由于制造公差以及在使用中機(jī)械元件的磨損，噴射的燃料的量在各燃料噴射器之間可不等。例如，兩個(gè)具有致動(dòng)器組件的燃料噴射器在進(jìn)行相同持續(xù)時(shí)間的能量供給的情況下可提供兩種其量顯著不同的燃料。此外，因?yàn)殚y元件16的移動(dòng)可由于制造公差以及在使用期間元件磨損的不同而偏離基準(zhǔn)曲線100，所以這些變化會(huì)導(dǎo)致噴射的開始和結(jié)束在不同時(shí)間發(fā)生。如下文將更詳細(xì)地說明的，適應(yīng)性修整掃描可幫助確定與基準(zhǔn)曲線100的偏離。另外，適應(yīng)性修整掃描可幫助產(chǎn)生適應(yīng)性修整曲線，該曲線可用于調(diào)節(jié)螺線管激勵(lì)的持續(xù)時(shí)間和時(shí)機(jī)，以補(bǔ)償致動(dòng)器變化，更具體地，以控制噴射的燃料的時(shí)機(jī)和量。
首先，控制單元13確定是否滿足運(yùn)行適應(yīng)性修整掃描的條件。這些條件包括但不局限于致動(dòng)器10是否已達(dá)預(yù)定的使用年限和/或致動(dòng)器10是否被替換。適應(yīng)性修整掃描可設(shè)計(jì)成只有當(dāng)滿足這些或其它條件時(shí)才運(yùn)行。還可使用其它條件例如發(fā)送機(jī)負(fù)荷或發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間來確定何時(shí)運(yùn)行適應(yīng)性修整掃描。在示例性方法中，在適應(yīng)性修整掃描期間高壓激勵(lì)流體的壓力保持基本恒定。在適應(yīng)性修整掃描期間如果軌道壓力偏離到預(yù)定的范圍之外，則控制單元13將終止適應(yīng)性修整掃描。
圖3a圖解地示出隨螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間變化的電流，其中豎軸示出電流而橫軸示出螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間。為了運(yùn)行致動(dòng)器組件10的適應(yīng)性修整掃描，控制單元13在圖3a中用200示出的第一持續(xù)時(shí)間(D1)內(nèi)向螺線管12發(fā)送電流信號(hào)，以朝閥元件16的打開位置推動(dòng)該閥元件。如圖3a內(nèi)的201所示，發(fā)送給螺線管12的電流信號(hào)的幅值最初較高，以便迅速產(chǎn)生足以克服偏壓彈簧14作用在銜鐵18和閥元件16上的偏壓力的螺線管電磁力。如203所示，在對(duì)應(yīng)于閥元件16朝其打開位置的初始移動(dòng)的預(yù)定時(shí)間后，提供給螺線管12的電流信號(hào)的幅度減小到繼續(xù)朝閥元件16的打開位置推動(dòng)閥元件16的水平。當(dāng)在200所示處持續(xù)時(shí)間(D1)結(jié)束時(shí)，控制單元13結(jié)束向螺線管12提供電流。這允許螺線管12產(chǎn)生的電磁力消散，從而允許偏壓彈簧14偏壓銜鐵18并朝閥元件16的閉合位置偏壓閥元件。
在信號(hào)持續(xù)時(shí)間(D1)200結(jié)束時(shí)，螺線管12內(nèi)的電流然后在預(yù)定的延時(shí)之后傳遞到續(xù)流電路(未示出)中，并測量在圖3b內(nèi)由202所示的第一感應(yīng)電壓(V1)。第一感應(yīng)電壓(V1)202代表對(duì)于在持續(xù)時(shí)間(D1)期間提供的電流信號(hào)，閥元件16從其部分打開位置到其完全閉合位置的移動(dòng)。使用如圖3b內(nèi)圖解示出的第一感應(yīng)電壓(V1)202，控制單元13可推斷出隨螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間(D1)變化的閥元件16的運(yùn)動(dòng)，其中豎軸示出閥元件16的運(yùn)動(dòng)而橫軸示出螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間。從用200示出的持續(xù)時(shí)間(D1)的最后時(shí)刻到在205示出的閥元件16運(yùn)動(dòng)的最后時(shí)刻計(jì)算出圖3b內(nèi)用204示出的第一時(shí)間(T1)。
接下來，控制單元13在圖3a內(nèi)用206示出的第二持續(xù)時(shí)間(D2)期間向螺線管12發(fā)送第二電流信號(hào)，使得第二持續(xù)時(shí)間(D2)206長于第一持續(xù)時(shí)間(D1)200。當(dāng)在第二持續(xù)時(shí)間(D2)206最后時(shí)刻第二電流信號(hào)結(jié)束時(shí)，螺線管12內(nèi)的剩余電流再次被傳送到續(xù)流電路，并測量第二感應(yīng)電壓(V2)。第二感應(yīng)電壓(V2)代表對(duì)于在持續(xù)時(shí)間(D2)期間提供的電流信號(hào)，閥元件16從其部分打開位置到其完全閉合位置的移動(dòng)。通過該電壓(V2)，控制單元13可推斷出如圖3b內(nèi)208所示的隨螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間(D2)變化的閥元件16的運(yùn)動(dòng)。從持續(xù)時(shí)間(D2)的最后時(shí)刻到如209示出的閥元件16運(yùn)動(dòng)的最后時(shí)刻計(jì)算出如在圖3b內(nèi)201示出的第二時(shí)間(T2)。
控制單元13然后比較各持續(xù)時(shí)間(D1)和(D2)的時(shí)間值(T1)和(T2)。如果時(shí)間值(T2)大于時(shí)間值(T1)，則控制單元13利用另外的電流信號(hào)繼續(xù)運(yùn)行適應(yīng)性修整掃描，其中螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間增加?？刂茊卧?3繼續(xù)進(jìn)行此適應(yīng)性修整掃描，直到識(shí)別出圖4內(nèi)的初始峰值持續(xù)時(shí)間302。
圖4通過繪制隨螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間變化的從電流最后時(shí)刻到閥元件16運(yùn)動(dòng)的最后時(shí)刻的時(shí)間而圖解地示出初始峰值持續(xù)時(shí)間的標(biāo)識(shí)。在豎軸上繪制時(shí)間，而在橫軸上繪制螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間。在初始峰值持續(xù)時(shí)間302處出現(xiàn)第一時(shí)間值(Tn)，該第一時(shí)間值在圖4中300處示出并對(duì)應(yīng)于圖4中302處示出的持續(xù)時(shí)間(Dn)，該第一時(shí)間值大于圖4中304處示出并對(duì)應(yīng)于圖4中306處示出的持續(xù)時(shí)間(Dn+1)的時(shí)間值(Tn+1)，其中(n)表示迭代，(n+1)表示迭代(n)之后立即發(fā)生的一次迭代。此峰值持續(xù)時(shí)間302對(duì)應(yīng)于提供的電流第一次足以使閥元件16移動(dòng)到其完全打開位置。時(shí)間(Tn+1)304與時(shí)間(Tn)300相比的減少對(duì)應(yīng)于閥元件反彈。當(dāng)閥元件16被螺線管12以這樣的速度朝其打開位置推動(dòng)時(shí)閥元件發(fā)生反彈，所述速度使得閥元件16撞擊其完全打開位置并反彈離開其完全打開位置。當(dāng)閥元件朝其閉合位置反彈時(shí)，返回運(yùn)動(dòng)的速度較高，從而導(dǎo)致返回時(shí)間減小。為了定位對(duì)應(yīng)于閥元件16到達(dá)其完全打開位置的峰值持續(xù)時(shí)間(D2)302，控制單元13執(zhí)行適應(yīng)性修整掃描直到發(fā)現(xiàn)時(shí)間(Tn+1)304和時(shí)間(Tn)300。
在致動(dòng)器組件10的安裝期間，圖4內(nèi)的100a示出的基準(zhǔn)最小持續(xù)時(shí)間和圖4內(nèi)的100b示出的基準(zhǔn)回程時(shí)間也被編程到控制單元內(nèi)。制造商可通過測試代表性的燃料噴射器來確定這些值。基準(zhǔn)最小持續(xù)時(shí)間100a表示在一定的軌道壓力下將閥元件16從其完全閉合位置推到其完全打開位置所需的預(yù)定的最小螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間?；鶞?zhǔn)回程時(shí)間100b對(duì)應(yīng)于在給定的軌道壓力下偏壓彈簧14將閥元件16從其完全打開位置偏壓到其完全閉合位置所需的預(yù)定的回程時(shí)間。因此，該基準(zhǔn)回程時(shí)間100b對(duì)應(yīng)于電流信號(hào)的最后時(shí)刻與閥元件16運(yùn)動(dòng)的最后時(shí)刻之間的差。
一旦發(fā)現(xiàn)峰值持續(xù)時(shí)間(Dn)302，則控制單元13確定致動(dòng)器組件10偏離基準(zhǔn)曲線100的程度?？刂茊卧?3從對(duì)應(yīng)于峰值持續(xù)時(shí)間302的螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間與基準(zhǔn)最小持續(xù)時(shí)間100a之間的差來確定開始修整偏差值308。開始修整偏差值308表示閥元件16從其完全閉合位置到其完全打開位置的運(yùn)動(dòng)偏離基準(zhǔn)最小持續(xù)時(shí)間100a的程度。控制單元13還從電流的最后時(shí)刻到閥元件16運(yùn)動(dòng)的最后時(shí)刻與如在310示出的基準(zhǔn)回程時(shí)間100b之間的差來確定終止修整偏差值310。終止修整偏差值310表示閥元件16從其完全打開位置到其完全閉合位置的運(yùn)動(dòng)偏離基準(zhǔn)回程時(shí)間100b的程度?？蛇x地，終止修整偏差值310可確定為基準(zhǔn)時(shí)間100b與峰值持續(xù)時(shí)間(Dn)302之后由圖4中312示出的在時(shí)間(Ts)處的持續(xù)時(shí)間(Ds)之間的差。時(shí)間(Ts)312表示在閥元件16已到達(dá)并保持在其完全打開位置之后偏壓彈簧14將閥元件16從其完全打開位置偏壓到其完全閉合位置所需的時(shí)間。當(dāng)在持續(xù)時(shí)間(Ds)處的時(shí)間(Ts)312大于在持續(xù)時(shí)間(Dn+1)306處的時(shí)間(Tn+1)304時(shí)可發(fā)現(xiàn)時(shí)間(Ts)312，其中持續(xù)時(shí)間(Ds)大于持續(xù)時(shí)間(Dn+1)306。由于使用期間機(jī)械元件的磨損以及制造公差的限制，時(shí)間(Ts)312部分偏離基準(zhǔn)回程時(shí)間100b。閥元件16返回其完全閉合位置越快，將噴射到燃燒室內(nèi)的燃料越少。閥元件16從其完全打開位置運(yùn)動(dòng)到其完全閉合位置的時(shí)間越長，則噴射到燃燒室內(nèi)的燃料量越多。
返回參照?qǐng)D2，控制單元13將修整值308、310加在一起獲得最終修整值104，以校正基準(zhǔn)曲線100和適應(yīng)性修整曲線102之間的差。此計(jì)算出的修整值104在被應(yīng)用時(shí)將使得噴射器曲線102覆蓋基準(zhǔn)曲線100。該計(jì)算出的修整值308、310使得控制單元13能夠調(diào)節(jié)螺線管激勵(lì)的持續(xù)時(shí)間，以在特定軌道壓力下噴射所需量的燃料。控制單元13可推斷出用于其它軌道壓力的適應(yīng)性修整曲線，以調(diào)節(jié)螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間，并在整個(gè)軌道壓力范圍上更精確地噴射預(yù)期量的燃料。這在圖5a中圖解示出，圖5a示出隨螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間變化的電流。隨螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間變化的基準(zhǔn)電流用400示出，并且適應(yīng)性修整曲線用402示出。如圖5a所示，適應(yīng)性修整曲線402的持續(xù)時(shí)間比基準(zhǔn)持續(xù)時(shí)間400短，從而與適應(yīng)性修整曲線402相關(guān)聯(lián)的閥元件16的打開和關(guān)閉時(shí)間比基準(zhǔn)打開和關(guān)閉時(shí)間快。在此示例中，為了噴射相同的燃料量，較快的閥元件16將被激勵(lì)比基準(zhǔn)持續(xù)時(shí)間短的持續(xù)時(shí)間。
此適應(yīng)性修整曲線402使得控制單元13能夠更精確地控制噴射的開始和結(jié)束。這在圖5b內(nèi)圖解地示出，圖5b示出隨螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間變化的閥元件16的運(yùn)動(dòng)?；鶞?zhǔn)閥元件運(yùn)動(dòng)用404示出，并且適應(yīng)性修整曲線用406示出。通過根據(jù)圖5a內(nèi)所示的適應(yīng)性修整曲線402來調(diào)節(jié)時(shí)機(jī)和螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間，控制單元13可在如圖5b內(nèi)的點(diǎn)408所示的與基準(zhǔn)曲線404相同的時(shí)間終止閥運(yùn)動(dòng)。類似地，控制單元13可調(diào)節(jié)時(shí)機(jī)和螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間，以在如圖5b內(nèi)的點(diǎn)410所示的與基準(zhǔn)曲線404相同的時(shí)間在閥元件的完全打開位置終止閥運(yùn)動(dòng)。為此，控制單元13利用適應(yīng)性修整曲線406來使閥元件16到達(dá)其閉合位置408的時(shí)間與來自基準(zhǔn)曲線404的時(shí)間同步。根據(jù)閥元件16從其打開位置行進(jìn)到其閉合位置(的時(shí)間)比基準(zhǔn)時(shí)間快還是慢，該同步需要控制單元13在基準(zhǔn)曲線404正常需要(的時(shí)間)之前停止激勵(lì)螺線管12，或者需要控制單元13在比基準(zhǔn)曲線404需要的(時(shí)間)更長的時(shí)間內(nèi)保持螺線管12激勵(lì)。在圖4所示的示例中，噴射器花費(fèi)比基準(zhǔn)時(shí)間更長的時(shí)間從其完全打開位置行進(jìn)到其完全閉合位置。為了在相同點(diǎn)終止噴射，控制單元13將在圖4內(nèi)的基準(zhǔn)時(shí)間之前終止向圖4內(nèi)的噴射器提供電流。圖5a內(nèi)示出此時(shí)間差。類似地，為了在相同點(diǎn)開始噴射，控制單元13改變螺線管激勵(lì)開始的時(shí)刻，以使其與閥元件到達(dá)其完全打開位置410的時(shí)刻對(duì)齊。
控制單元13可為作業(yè)機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的每個(gè)燃料噴射器執(zhí)行適應(yīng)性修整掃描曲線。此外，控制單元13可為每個(gè)噴射器生成適應(yīng)性修整曲線。使每個(gè)噴射器采用適應(yīng)性修整曲線，控制單元13可通過更精確地控制每個(gè)閥元件的運(yùn)動(dòng)使得多個(gè)燃料噴射器噴射的最后時(shí)刻同步。
工業(yè)實(shí)用性圖6的流程圖示出用于適應(yīng)性修整掃描和用于生成適應(yīng)性修整曲線的示例性方法。首先，控制單元13確定是否滿足運(yùn)行適應(yīng)性修整掃描的條件。如上所述，這些條件可包括致動(dòng)器組件10是否達(dá)到預(yù)定使用年限和/或致動(dòng)器組件10是否被替換(步驟500)。接下來控制單元13確定軌道壓力是否接近恒定。如果軌道壓力沒有接近恒定，則適應(yīng)性修整掃描將終止(步驟502)。為了開始適應(yīng)性修整掃描，控制單元13向螺線管12發(fā)送持續(xù)時(shí)間(Dn)302的電流信號(hào)，以朝閥元件16的打開位置推動(dòng)閥元件16。持續(xù)時(shí)間(Dn)302大于(Dn-1)(步驟504)?？刂茊卧?3將在持續(xù)時(shí)間(Dn)302之后終止電流信號(hào)，并測量續(xù)流電路內(nèi)的代表閥元件16運(yùn)動(dòng)的螺線管12的感應(yīng)電壓(Vn)(步驟506)。接下來控制單元13使用感應(yīng)電壓(Vn)計(jì)算從持續(xù)時(shí)間(Dn)302的最后時(shí)刻到閥元件16運(yùn)動(dòng)的最后時(shí)刻的時(shí)間(Tn)(步驟508)。時(shí)間(Tn)表示在持續(xù)時(shí)間(Dn)302結(jié)束之后閥元件16從其打開位置返回其閉合位置所需的時(shí)間。
控制單元13向螺線管12發(fā)送持續(xù)時(shí)間(Dn+1)306的第二電流信號(hào)，其中持續(xù)時(shí)間(Dn+1)306大于持續(xù)時(shí)間(Dn)302(步驟510)。在持續(xù)時(shí)間(Dn+1)506結(jié)束時(shí)，控制單元13終止發(fā)送給螺線管12的電流信號(hào)，并測量續(xù)流電路內(nèi)的螺線管12的感應(yīng)電壓(Vn+1)(步驟512)?？刂茊卧?3使用感應(yīng)電壓(Vn+1)計(jì)算從持續(xù)時(shí)間(Dn+1)306的最后時(shí)刻到閥元件16運(yùn)動(dòng)的最后時(shí)刻的時(shí)間(Tn+1)304。時(shí)間(Tn+1)表示在持續(xù)時(shí)間(Dn+1)306結(jié)束之后閥元件16從其打開位置返回其閉合位置所需的時(shí)間(步驟514)。
接下來，控制單元13比較兩個(gè)時(shí)間值(Tn)300和(Tn+1)304。如果(Tn+1)304小于(Tn)300，則對(duì)應(yīng)于閥元件16第一次位于其完全打開位置的峰值持續(xù)時(shí)間302在持續(xù)時(shí)間(Dn)302出現(xiàn)。如果(Tn+1)304大于(Tn)300，則控制單元13將重復(fù)適應(yīng)性修整掃描(步驟516)。如果在時(shí)間(Tn)300發(fā)現(xiàn)峰值持續(xù)時(shí)間302，則接下來控制單元13將確定開始修整偏差值308和終止修整偏差值310(步驟518)。開始修整偏差值308對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)持續(xù)時(shí)間和適應(yīng)性修整掃描持續(xù)時(shí)間(Dn)302之間的差，該適應(yīng)性修整掃描持續(xù)時(shí)間(Dn)302是在(開始)向螺線管12發(fā)送電流信號(hào)之后閥元件16從其完全閉合位置到其完全打開位置的時(shí)間。控制單元13將開始修整偏差值308確定為峰值持續(xù)時(shí)間(Dn)302和基準(zhǔn)最小持續(xù)時(shí)間100a之間的差(圖4)。終止修整偏差值310對(duì)應(yīng)于測得的時(shí)間(Tn)和基準(zhǔn)時(shí)間100b之間的差(圖4)，測得的時(shí)間(Tn)是在向螺線管12發(fā)送電流信號(hào)結(jié)束之后閥元件16從其完全打開位置到其完全閉合位置的時(shí)間。控制單元13將終止修整偏差值310確定為時(shí)間(Tn)與基準(zhǔn)回程時(shí)間100b之間的差?？刂茊卧?3使用開始和終止修整偏差值308和310確定最終修整值104，以校正基準(zhǔn)曲線100和適應(yīng)性修整曲線102之間的差(步驟520)。另外，控制單元13可為其它軌道壓力推斷出隨螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間變化的噴射燃料量?，F(xiàn)在，控制單元13可使用要輸送的所需燃料量和軌道壓力來從適應(yīng)性修整曲線102找到閥元件16的對(duì)應(yīng)的螺線管激勵(lì)持續(xù)時(shí)間。這使得控制單元13可更精確地控制噴射的燃料的時(shí)機(jī)和量。
如上所述，控制單元13可一次為一個(gè)致動(dòng)器組件使用文中公開的方法，或者同時(shí)在多個(gè)致動(dòng)器組件上使用該方法?？刂茊卧?3可包含用于各個(gè)致動(dòng)器組件的基準(zhǔn)曲線，并且可根據(jù)這些單獨(dú)的基準(zhǔn)曲線為所有致動(dòng)器組件生成基準(zhǔn)曲線。
通過考慮文中討論的公開的詳細(xì)說明和實(shí)踐，其它實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。詳細(xì)說明和示例應(yīng)僅被認(rèn)為是示例性的，該公開的實(shí)際范圍和精神由下文的權(quán)利要求以及它們的等同物指出。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)向燃料噴射器的閥致動(dòng)器(10)輸送的信號(hào)的方法，該方法包括向閥致動(dòng)器(10)提供多個(gè)具有不同持續(xù)時(shí)間或幅值的信號(hào)；測量來自閥致動(dòng)器(10)的代表閥針對(duì)該多個(gè)所提供信號(hào)中的每一個(gè)的運(yùn)動(dòng)的信號(hào)；以及至少部分地根據(jù)測得的來自閥致動(dòng)器(10)的信號(hào)調(diào)節(jié)發(fā)送給閥致動(dòng)器(10)的噴射信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，多個(gè)所提供的具有不同持續(xù)時(shí)間或幅值的信號(hào)包括至少兩個(gè)具有不同持續(xù)時(shí)間和相同幅值的信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，對(duì)提供給閥致動(dòng)器(10)的噴射信號(hào)的調(diào)節(jié)包括至少從多個(gè)所提供信號(hào)的持續(xù)時(shí)間或幅值以及測得的來自閥致動(dòng)器(10)的信號(hào)確定至少一個(gè)偏差值，并且噴射信號(hào)的調(diào)節(jié)與該至少一個(gè)偏差值相關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，測得的來自閥致動(dòng)器(10)的信號(hào)是在續(xù)流電路內(nèi)測量的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，閥致動(dòng)器(10)是螺線管(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，多個(gè)所提供的信號(hào)是多個(gè)提供給螺線管(12)的電流。
7.一種用于調(diào)節(jié)輸送給燃料噴射器的閥致動(dòng)器(10)的信號(hào)的方法，該方法包括周期性地向閥致動(dòng)器(10)提供多個(gè)具有不同持續(xù)時(shí)間或幅值的信號(hào)；測量來自閥致動(dòng)器(10)的代表閥針對(duì)該多個(gè)所提供信號(hào)中的每一個(gè)的運(yùn)動(dòng)的信號(hào)；至少從多個(gè)所提供信號(hào)的持續(xù)時(shí)間或幅值以及測得的來自閥致動(dòng)器(10)的信號(hào)確定閥運(yùn)動(dòng)時(shí)間；通過比較閥運(yùn)動(dòng)時(shí)間和基準(zhǔn)曲線來確定至少一個(gè)偏差值；以及根據(jù)該至少一個(gè)偏差值調(diào)節(jié)向閥元件(10)發(fā)送的噴射信號(hào)的開始時(shí)刻或持續(xù)時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，多個(gè)所提供的具有不同持續(xù)時(shí)間或幅值的信號(hào)包括至少兩個(gè)具有不同持續(xù)時(shí)間和相同幅值的信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于，閥致動(dòng)器(10)是螺線管(12)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于，多個(gè)所提供的信號(hào)是多個(gè)提供給螺線管(12)的電流。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于檢測和控制閥致動(dòng)器(10)的位置的方法。該方法包括向閥致動(dòng)器(10)提供多個(gè)具有不同持續(xù)時(shí)間和/或幅值的信號(hào)，并測量來自閥致動(dòng)器(10)的信號(hào)。該來自閥致動(dòng)器(10)的信號(hào)代表閥針對(duì)多個(gè)所提供信號(hào)中的每一個(gè)的運(yùn)動(dòng)。該方法還包括至少根據(jù)測得的來自閥致動(dòng)器(10)的信號(hào)調(diào)節(jié)向閥致動(dòng)器(10)發(fā)送的噴射信號(hào)。本公開還將此方法應(yīng)用于燃料噴射器的螺線管致動(dòng)器。
文檔編號(hào)F02D41/20GK101076662SQ200580042439
公開日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2005年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月9日
發(fā)明者D·R·帕克特, D·J·舒 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司