控制電磁閥的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種控制電磁閥的方法，在電磁閥開啟階段包括如下步驟：施加一個(gè)電壓值高于常電電源電壓的開啟電壓來快速打開電磁閥，同時(shí)檢查是否滿足兩個(gè)預(yù)先確定的條件，如果有一個(gè)條件滿足就立即關(guān)閉開啟電壓，其中第一個(gè)條件為有電流流過電磁閥，且電流超過一個(gè)峰值電流門檻值，第二個(gè)條件選擇為在正常運(yùn)行情況下不會發(fā)生的條件。進(jìn)一步地，第二個(gè)條件為開啟電壓施加后，提供開啟電壓的高壓源的電壓跌落值大于一個(gè)電壓門檻值。本發(fā)明還提供了實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于即使某個(gè)電磁閥出現(xiàn)問題后，也可以保證高壓源儲能電容中僅消耗小部分的能量，從而不會影響其他電磁閥的正常驅(qū)動。因此電磁閥的控制會更加可靠。
【專利說明】控制電磁閥的方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)，尤其是高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)中一種控制電磁閥的方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)中，如圖1所示，為了加快電磁閥的開啟速度，在電磁閥驅(qū)動的初始階段通常需要施加一個(gè)較高的電壓，從而電磁閥中立即產(chǎn)生一個(gè)大的峰值驅(qū)動電流(IpMk)。該高壓電壓通常來自儲能電容，而儲能電容中的能量通常是利用DC/DC轉(zhuǎn)換器在每次電磁閥驅(qū)動的空閑時(shí)間內(nèi)再次充電補(bǔ)充到目標(biāo)高壓值的。當(dāng)電磁閥穩(wěn)定開啟后，就可以采用較小的電流(維持電流Itold)來維持電磁閥的導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)只需從常電電源中取電，如車上的蓄電池。為實(shí)現(xiàn)電磁閥的這種“峰值一保持”驅(qū)動電流波形，其控制方法和裝置是關(guān)鍵。
[0003]中國專利CNlO 1477870A公開了一種電磁閥驅(qū)動電流的產(chǎn)生方法和裝置。CN101477870A所述的電磁閥驅(qū)動電流波形的產(chǎn)生方法中當(dāng)電磁閥驅(qū)動電流升高到大于所述峰值驅(qū)動電流后，所述信號處理電路向高端驅(qū)動電路發(fā)送低電平的控制信號，于是高端功率三極管關(guān)閉，即關(guān)閉高壓的施加動作。
[0004]在正常的運(yùn)行情況下，CN101477870A所述的方法沒有問題。但是在異常的運(yùn)行情況下，CN101477870A所述的方法就會有問題。例如電磁閥出問題后，其參數(shù)變大，為實(shí)現(xiàn)既定的峰值驅(qū)動電流，勢必會從儲能電容中消耗更多的能量。在發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，兩次電磁閥驅(qū)動的間隔時(shí)間很短。如果上一次電磁閥驅(qū)動時(shí)儲能電容中的能量消耗太多，則在下一次電磁閥驅(qū)動前儲能電容很可能補(bǔ)充不到目標(biāo)高壓值。這樣就會影響下一次電磁閥的正常驅(qū)動，甚至造成惡性循環(huán)，使得儲能電容中的能量消耗更多，所有的電磁閥都不能正常驅(qū)動。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的首要目的在于提供一個(gè)可靠的電磁閥控制方法，即使在某個(gè)電磁閥出現(xiàn)問題后，也可以保證儲能電容中僅消耗小部分的能量，從而不會影響其他電磁閥的正常驅(qū)動。
[0006]本發(fā)明的第二目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)上述方法的控制電磁閥的裝置。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種控制電磁閥的方法，在電磁閥開啟階段包括如下步驟:
施加一個(gè)電壓值高于常電電源電壓的開啟電壓來快速打開電磁閥，同時(shí)檢查是否滿足兩個(gè)預(yù)先確定的條件，如果有一個(gè)條件滿足就立即關(guān)閉開啟電壓，其中第一個(gè)條件為有電流流過電磁閥，且電流超過一個(gè)峰值電流門檻值，第二個(gè)條件選擇為在正常運(yùn)行情況下不會發(fā)生的條件。
[0007]進(jìn)一步地，第二個(gè)條件為開啟電壓施加后，提供開啟電壓的高壓源的電壓跌落值大于一個(gè)電壓門濫值。
[0008]進(jìn)一步地，所選擇的電壓門檻值大于正常運(yùn)行情況下電磁閥開啟階段高壓源中的電壓跌落值。
[0009]進(jìn)一步地，采用高壓儲能電容作為提供開啟電壓的高壓源；采用蓄電池作為常電電源。
[0010]一種控制電磁閥的裝置，包括:
高壓源接高壓開關(guān)的電流流入端和高壓源電壓采樣與門檻值比較電路的輸入端；常電電源接常電電源開關(guān)的電流流入端；高壓開關(guān)和常電電源開關(guān)的電流流出端均接電磁閥的一端，電磁閥的另一端接電磁閥電流采樣與門檻值比較電路的輸入端；高壓源電壓采樣與門檻值比較電路和電磁閥電流采樣與門檻值比較電路的輸出端均接控制高壓打開或關(guān)閉邏輯電路，控制高壓打開或關(guān)閉邏輯電路的輸出端接高壓開關(guān)的控制端；
在電磁閥開啟階段，當(dāng)電磁閥電流采樣與門檻值比較電路檢測到流過電磁閥的電流超過一個(gè)峰值電流門檻值，或者當(dāng)高壓源電壓采樣與門檻值比較電路檢測到高壓源的電壓跌落值大于一個(gè)電壓門檻值時(shí)，控制高壓打開或關(guān)閉邏輯電路關(guān)斷高壓開關(guān)，從而立即關(guān)閉開啟電壓。
[0011]進(jìn)一步地，高壓開關(guān)控制邏輯電路包括一個(gè)與門G3。
[0012]電磁閥電流采樣與門檻值比較電路包括電阻R11、R12、R13、R14和R15，比較器U2 ；電磁閥的另一端即電流流出端接電阻R14的一端和電阻R13的一端；電阻R14的另一端接地，電阻R13的另一端接比較器U2的反相輸入端；比較器U2的同相輸入端接電阻Rll和R12的一端，電阻Rll的另一端接正電壓VCC，電阻R12的另一端接地；比較器U2的輸出端接電阻R15的一端和與門G3的一個(gè)輸入端；電阻R15的另一端接正電壓VCC ；
高壓源電壓采樣與門檻值比較電路包括電阻Rl、R2、R3、R4和R5 ;高壓源100接電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端接電阻R2的一端和比較器Ul的同相輸入端，電阻R2的另一端接地；比較器Ul的反相輸入端接電阻R3和R4的一端，電阻R3的另一端接正電壓VCC，電阻R4的另一端接地；比較器Ul的輸出端接電阻R5的一端和與門G3的另一個(gè)輸入端；電阻R5的另一端接正電壓VCC;
與門G3的輸出端接高壓開關(guān)的控制端。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于即使某個(gè)電磁閥出現(xiàn)問題后，也可以保證儲能電容中僅消耗小部分的能量，從而不會影響其他電磁閥的正常驅(qū)動。因此電磁閥的控制會更加可靠。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為電磁閥驅(qū)動電流波形示意圖。
[0015]圖2a為本發(fā)明的控制電磁閥的裝置示意圖。
[0016]圖2b為本發(fā)明的控制電磁閥的裝置部分電路詳細(xì)原理圖。
[0017]圖3為本發(fā)明的控制電磁閥的方法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0019]圖1所示為本發(fā)明背景信息中提到的一種電磁閥驅(qū)動電流波形。Tl為電磁閥快速開啟階段，在該階段需要從一個(gè)高壓源中取電，使得流過電磁閥的電流瞬間達(dá)到一個(gè)峰值電流(Uk)，Ipeak為峰值電流門檻值，達(dá)到后即刻關(guān)閉高壓開關(guān)，驅(qū)動電流開始下降；Τ2為電磁閥導(dǎo)通全開階段，在該階段通常從常電電源(如蓄電池)中取電，且只需要一個(gè)較小的電流(維持電流Ihtjld)來維持電磁閥的導(dǎo)通狀態(tài)。
[0020]圖2a所示為本發(fā)明提供的一種控制電磁閥的裝置。其中，100為高壓源，通?？刹捎酶邏簝δ茈娙?；110為常電電源，可采用蓄電池；120為高壓開關(guān)，可采用功率MOS管或者三極管；130為常電電源開關(guān)，可采用功率MOS管或者三極管；140為電磁閥，150為高壓源電壓采樣與門檻值比較電路，160為電磁閥電流采樣與門檻值比較電路，170為控制高壓打開或關(guān)閉邏輯電路。
[0021]高壓源100由于是提供電磁閥開啟階段的開啟電壓，因此作為高壓源100的儲能電容在儲能充足后的電壓是高于作為常電電源I1的蓄電池提供的電壓。高壓源100提供電磁閥開啟階段所需的高壓。
[0022]電氣連接關(guān)系為:高壓源100接高壓開關(guān)120的電流流入端和高壓源電壓采樣與門檻值比較電路150的輸入端；常電電源110接常電電源開關(guān)130的電流流入端；高壓開關(guān)120和常電電源開關(guān)130的電流流出端均接電磁閥140的一端，電磁閥140的另一端接電磁閥電流采樣與門檻值比較電路160的輸入端；高壓源電壓采樣與門檻值比較電路150和電磁閥電流采樣與門檻值比較電路160的輸出端均接控制高壓打開或關(guān)閉邏輯電路170，控制高壓打開或關(guān)閉邏輯電路170的輸出端接高壓開關(guān)120的控制端。在電磁閥開啟階段，當(dāng)電磁閥電流采樣與門檻值比較電路160檢測到流過電磁閥140的電流超過一個(gè)峰值電流門檻值，或者當(dāng)高壓源電壓采樣與門檻值比較電路150檢測到高壓源100的電壓跌落值大于一個(gè)電壓門檻值時(shí)，控制高壓打開或關(guān)閉邏輯電路170關(guān)斷高壓開關(guān)120，從而立即關(guān)閉開啟電壓。
[0023]常電電源開關(guān)130的控制端接另外一個(gè)邏輯電路，但因?yàn)椴皇潜景l(fā)明討論的范圍，故略去。本實(shí)施例中，高壓開關(guān)120和常電電源開關(guān)130均采用功率MOS管，因此控制端即柵極，電流流入端即漏極，電流流出端即源極。
[0024]在電磁閥快速開啟階段，高壓開關(guān)120打開，常電電源開關(guān)130關(guān)閉，即從高壓源100取電，在電磁閥140中流過電流。此時(shí),一方面電磁閥電流采樣與門檻值比較電路160進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷；另一方面高壓源電壓采樣與門檻值比較電路150也進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷。兩者只要有一個(gè)滿足判斷條件，則高壓開關(guān)控制邏輯電路170起作用，關(guān)閉高壓開關(guān)120。
[0025]第一個(gè)條件為有電流流過電磁閥140，且電流超過一個(gè)峰值電流門檻值Ipeak ;第二個(gè)條件為開啟電壓施加后，提供開啟電壓的高壓源100的電壓跌落值大于一個(gè)電壓門檻值。為此采用如圖2b中的具體電路來實(shí)現(xiàn)條件判斷。
[0026]高壓開關(guān)控制邏輯電路170包括一個(gè)與門G3。
[0027]電磁閥電流采樣與門檻值比較電路160包括電阻R11、R12、R13、R14和R15，比較器U2 ;電磁閥140的另一端即電流流出端接電阻R14的一端和電阻R13的一端；電阻R14的另一端接地，電阻R13的另一端接比較器U2的反相輸入端；比較器U2的同相輸入端接電阻Rll和R12的一端，電阻Rll的另一端接正電壓VCC，電阻R12的另一端接地；比較器U2的輸出端接電阻R15的一端和與門G3的一個(gè)輸入端；電阻R15的另一端接正電壓VCC。
[0028]其中，比較器U2采用運(yùn)算放大器，電阻R14是采樣電阻，將流過電磁閥140的電流轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷骸?br> [0029]高壓源電壓采樣與門檻值比較電路150包括電阻R1、R2、R3、R4和R5 ;高壓源100接電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端接電阻R2的一端和比較器Ul的同相輸入端，電阻R2的另一端接地；比較器Ul的反相輸入端接電阻R3和R4的一端，電阻R3的另一端接正電壓VCC,電阻R4的另一端接地；比較器Ul的輸出端接電阻R5的一端和與門G3的另一個(gè)輸入端；電阻R5的另一端接正電壓VCC。
[0030]與門G3的輸出端接高壓開關(guān)120的控制端。
[0031]其中，比較器Ul采用運(yùn)算放大器。采用電阻Rl和R2分壓是為了使得較高的高壓源100的電壓能夠與比較器Ul的電壓輸入范圍匹配。電阻R3和R4分壓設(shè)定Ul的反相輸入端一個(gè)合適的比較參考電壓。
[0032]在電磁閥開啟階段，當(dāng)高壓源100的電壓跌落值大于一個(gè)電壓門檻值，則比較器Ul的同相輸入端的電壓會低于反相輸入端的電壓，比較器Ul輸出一個(gè)低電平,與門G3也輸出一個(gè)低電平，去關(guān)斷高壓開關(guān)120。
[0033]當(dāng)流過電磁閥140的電流超過一個(gè)峰值電流門檻值時(shí)，比較器U2的反相輸入端電壓高于同相輸入端電壓，則比較器U2輸出一個(gè)低電平,與門G3也輸出一個(gè)低電平,去關(guān)斷聞壓開關(guān)120。
[0034]圖3所示為本發(fā)明提供的控制電磁閥的方法具體流程。其中，
Si為電磁閥驅(qū)動開始準(zhǔn)備階段，其發(fā)生時(shí)刻取決于發(fā)動機(jī)狀態(tài)；
S2為施加高壓(即開啟電壓)階段，此時(shí)高壓開關(guān)120打開，常電電源開關(guān)130關(guān)閉，即從高壓源100中取電，電磁閥140中產(chǎn)生一個(gè)大電流(開啟電流)；
S3為第一條件判斷過程，電磁閥電流采樣與門檻值比較電路160提供判斷結(jié)果。如果I > Ipeak,說明流過電磁閥的電流達(dá)到峰值電流門檻值，則進(jìn)入S5關(guān)閉高壓，此時(shí)高壓開關(guān)120關(guān)閉，常電電源開關(guān)130打開，即從常電電源110中取電；否則進(jìn)入S4，S4為第二條件判斷過程，高壓源電壓采樣與門檻值比較電路150提供判斷結(jié)果。如果Λ U > Umax，說明作為高壓源100的儲能電容中的高壓跌落值超過門檻值，則進(jìn)入S5關(guān)閉高壓，高壓開關(guān)120關(guān)閉。否則重復(fù)兩個(gè)條件的判斷過程。
[0035]在正常運(yùn)行情況下，通常只有電磁閥電流采樣與門檻值比較電路160滿足條件；但在異常運(yùn)行情況下，高壓源電壓采樣與門檻值比較電路150會首先滿足條件，這樣就可以避免當(dāng)電磁閥參數(shù)變大后為實(shí)現(xiàn)額定峰值電流Ipeak儲能電容中消耗太多的能量，從而保證了在發(fā)動機(jī)高轉(zhuǎn)速工況下其它電磁閥的正?？刂啤?br> 【權(quán)利要求】
1.一種控制電磁閥的方法，其特征在于，在電磁閥開啟階段包括如下步驟: 施加一個(gè)電壓值高于常電電源電壓的開啟電壓來快速打開電磁閥(140)，同時(shí)檢查是否滿足兩個(gè)預(yù)先確定的條件，如果有一個(gè)條件滿足就立即關(guān)閉開啟電壓，其中第一個(gè)條件為有電流流過電磁閥(140)，且電流超過一個(gè)峰值電流門檻值，第二個(gè)條件選擇為在正常運(yùn)行情況下不會發(fā)生的條件。
2.如權(quán)利要求1所述的控制電磁閥的方法，其特征在于: 第二個(gè)條件為開啟電壓施加后，提供開啟電壓的高壓源(100)的電壓跌落值大于一個(gè)電壓門檻值。
3.如權(quán)利要求2所述的控制電磁閥的方法，其特征在于: 所選擇的電壓門檻值大于正常運(yùn)行情況下電磁閥開啟階段高壓源中的電壓跌落值。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的控制電磁閥的方法，其特征在于: 采用高壓儲能電容作為提供開啟電壓的高壓源(100);采用蓄電池作為常電電源(110)。
5.一種控制電磁閥的裝置，其特征在于，包括: 高壓源(100)接高壓開關(guān)(120)的電流流入端和高壓源電壓采樣與門檻值比較電路(150)的輸入端；常電電源(110)接常電電源開關(guān)(130)的電流流入端；高壓開關(guān)(120)和常電電源開關(guān)(130)的電流流出端均接電磁閥(140)的一端，電磁閥(140)的另一端接電磁閥電流采樣與門檻值比較電路(160)的輸入端；高壓源電壓采樣與門檻值比較電路(150)和電磁閥電流采樣與門檻值比較電路(160)的輸出端均接控制高壓打開或關(guān)閉邏輯電路(170)，控制高壓打開或關(guān)閉邏輯電路(170)的輸出端接高壓開關(guān)(120)的控制端； 在電磁閥開啟階段，當(dāng)電磁閥電流采樣與門檻值比較電路(160)檢測到流過電磁閥(140)的電流超過一個(gè)峰值電流門檻值，或者當(dāng)高壓源電壓采樣與門檻值比較電路(150)檢測到高壓源(100)的電壓跌落值大于一個(gè)電壓門檻值時(shí)，控制高壓打開或關(guān)閉邏輯電路(170)關(guān)斷高壓開關(guān)(120)，從而立即關(guān)閉開啟電壓。
6.如權(quán)利要求5所述的控制電磁閥的裝置，其特征在于: 高壓開關(guān)控制邏輯電路(170)包括一個(gè)與門G3 ； 電磁閥電流采樣與門檻值比較電路(160)包括電阻R11、R12、R13、R14和R15，比較器U2 ;電磁閥(140)的另一端即電流流出端接電阻R14的一端和電阻R13的一端；電阻R14的另一端接地，電阻R13的另一端接比較器U2的反相輸入端；比較器U2的同相輸入端接電阻Rll和R12的一端，電阻Rll的另一端接正電壓VCC，電阻R12的另一端接地；比較器U2的輸出端接電阻R15的一端和與門G3的一個(gè)輸入端；電阻R15的另一端接正電壓VCC ； 高壓源電壓采樣與門檻值比較電路(150)包括電阻R1、R2、R3、R4和R5 ;高壓源(100)接電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端接電阻R2的一端和比較器Ul的同相輸入端，電阻R2的另一端接地；比較器Ul的反相輸入端接電阻R3和R4的一端，電阻R3的另一端接正電壓VCC,電阻R4的另一端接地；比較器Ul的輸出端接電阻R5的一端和與門G3的另一個(gè)輸入端；電阻R5的另一端接正電壓VCC ； 與門G3的輸出端接高壓開關(guān)(120)的控制端。
7.如權(quán)利要求5或6所述的控制電磁閥的裝置，其特征在于: 高壓開關(guān)(120)和常電電源開關(guān)(130)均采用功率MOS管或者三極管。
【文檔編號】F16K31/06GK104373662SQ201410729027
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】朱曉明, 曾偉, 宋國民 申請人:中國第一汽車股份有限公司無錫油泵油嘴研究所, 中國第一汽車股份有限公司