CN101963114A - 滤罐抽送控制阀控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于内燃发动机系统的抽送控制阀控制系统，包括：电压源；具有耦合到所述电压源的电感器的抽送控制阀；晶体管，其具有：被馈送脉冲序列的控制电极；耦合到所述电压源的第一电极；以及通过所述电感器耦合到所述电压源的第二电极；以及与所述晶体管并联的齐纳二极管。

Description

滤罐抽送控制阀控制系统
技术领域
本发明一般地涉及滤罐抽送控制阀控制系统，更具体地涉及响应脉宽调制控制信号工作的滤罐抽送控制阀控制系统。
背景技术
正如本领域已知的，许多多气缸内燃发动机包括蒸发燃料回收系统，在该回收系统中从燃料箱排出并且收集在滤罐中的燃料蒸气被吸入发动机中，在那里它们与由燃料喷射器提供的燃料一起被燃烧。这种系统可以包括抽送控制阀，该抽送控制阀控制进入发动机的滤罐抽送燃料蒸气的流速。一些抽送控制阀由脉宽调制信号控制。脉宽调制阀可以被电输入信号驱动，该电输入信号在信号周期的一部分高而在信号周期的其余部分低。信号的高部分被称为导通脉冲。在导通脉冲期间该阀打开以允许抽送燃料蒸气进入发动机，而在信号周期的其余部分该阀关闭。导通脉冲的频率和持续时间决定通过该阀的平均流速。在响应脉宽调制控制信号工作的一些滤罐抽送控制阀控制系统中，滤罐抽送阀(CPV)形成在车辆乘客厢听到的不希望的重而响的声音。在美国专利公开US2004/105209A1中提出一种脉宽调制信号控制系统。
发明内容
在一个实施例中，提供一种抽送控制阀控制系统，该系统具有：电压源；具有耦合到该电压源的电感器的抽送控制阀；晶体管，其具有被馈送脉冲序列的控制电极、耦合到该电压源的第一电极以及通过该电感器耦合到该电压源的第二电极；以及与该晶体管并联的二极管。脉宽调制脉冲被馈送给该控制电极，并且使该晶体管在导通状态和非导通状态之间切换。当处于导通状态时，来自该电压源的电流通过该电感器，同时在该二极管上产生电势以将该二极管偏置到非导通状态，并且当该晶体管切换到非导通状态时，先前储存在电感器中的能量产生电压脉冲，将该二极管偏置到导通状态并且当这种能量通过被偏置的二极管到达电压源时，这种储存的能量被消耗。
在一个实施例中，该二极管连接于晶体管的该第一电极和第二电极。
在一个实施例中，该二极管是齐纳二极管。
在一个实施例中，提供一种用于内燃发动机系统的抽送控制阀控制系统。该系统包括：具有正电位和负电位的电压源；具有螺线管的抽送控制阀，这种螺线管包括电感元件，这种电感元件具有耦合到该电压源的正电位的第一端子；以及具有阳极和阴极的齐纳二极管，并且其中该阳极连接于该电压源的负电位。控制单元包括：晶体管，该晶体管具有被馈送脉冲序列的控制电极、耦合到该电压源的负电位的第一电极以及耦合到该电感应元件的第二端子并且耦合到该二极管的阴极的第二电极。馈送到该控制电极的脉冲序列是脉宽调制信号，并且使该晶体管在导通状态和非导通状之间切换，其中在该导通状态下电流在该第一电极和第二电极之间通过，而在非导通状态下阻止电流在该第一电极和第二电极之间通过。当该晶体管处于导通状态时，来自该电压源的电流通过该电感元件，并且通过该第一电极和第二电极，同时在该二极管上产生电势以将该二极管偏置到非导通状态，并且其中当晶体管切换到非导通状态时，在该晶体管的导通状态期间电流通过电感器时储存在该电感器中的能量产生电压脉冲，以击穿二极管到导通状态，并且当这种能量作为电流通过该齐纳二极管到达电压源的负电位时，这种储存的能量消耗在电感器中。
在一个实施例中，提供一种抽送控制阀控制系统，该系统具有：电压源；具有耦合到该电压源的电感器的抽送控制阀；第一晶体管，其具有耦合到该电压源的第一电极和通过该电感器耦合到该电压源的第二电极；以及与该电感器并联的第二晶体管。脉宽调制脉冲被馈送到该第一晶体管的该控制电极和该第二晶体管的控制电极，以使这些晶体管在导通状态和非导通状态之间切换。当该第一晶体管处于导通状态时，所述第二晶体管处于非导通状态并且来自该电压源的电流通过该电感器和该第一晶体管，并且当该第一晶体管处于非导通状态时，该第二晶体管处于导通状态并且先前储存在电感器中的能量通过该导通的第二晶体管。
在一个实施例中，馈送到该第一晶体管和第二晶体管的控制电极的脉宽调制脉冲彼此反相。
在一个实施例中，该脉宽调制脉冲被馈送到该第一晶体管和第二晶体管的控制电极，其中馈给该第二晶体管的脉冲序列的接通时间比馈送到该第一晶体管的脉冲序列的断开时间短，使得在第一晶体管进入导通状态之前第二晶体管进入非导通状态。以这种方式，根据第一晶体管的占空比是多于或少于50％，第二晶体管的占空比能够小于或大于第一晶体管的占空比。例如，如果该第一晶体管具有40％的占空比(接通时间)，该第二晶体管可以具有少于第一晶体管的60％的断开时间的接通时间(比如说55％)。这将停止所有的电流流动并且能够使阀关闭。应当指出，在这种情况下，第二晶体管的占空比大于第一晶体管的占空比。
根据另一方面，提供一种抽送控制阀控制系统。该抽送控制阀控制系统包括：电压源；具有耦合到该电压源的电感器的抽送控制阀；第一晶体管，其具有耦合到该电压源的第一电极和通过该电感器连接到该电压源的第二电极；第二晶体管，其具有耦合到该电感器的第一端子的第一电极和连接到该电感器的第二端子的第二电极。
本发明的一个或多个实施例的细节在附图中示出并且在下面进行描述。本发明的其他特征、目的和优点通过说明书、附图和权利要求将会很明显。
附图说明
图1是具有根据本发明的抽送控制阀控制系统的内燃发动机系统的示意图；
图2是根据一个实施例用在内燃发动机系统中的抽送控制阀控制系统的示意图；
图3是根据另一个实施例用在内燃发动机系统中的抽送控制阀控制系统的示意图。
在各附图中同样的附图标记表示同样的元件。
具体实施方式
图1所示的多气缸往复式内燃发动机10包括多个电子控制的气压助力燃料喷射器12。该喷射器12的空气供给侧与空气管路14流体连通，用于根据需要在发动机气缸(未示出)中形成分层充气混合物或均匀充气混合物。空气管路14以并联关系与压缩机16的输出和减压阀18的输出流体连通。与喷射器12的燃料供给侧流体连通的燃料管路15与燃料箱28流体连通，以经由燃料输送系统31和相关的供给管线接受液体燃料30。压缩机16和减压阀18的输入也相互流体连通。而且，可以是简单的开/关阀或线性控制型阀的环境空气控制阀20的输出和也可以是简单的开/关阀或线性控制型阀的滤罐抽送阀22与压缩机16和减压阀18的输入流体连通。环境空气控制阀20的输入与环境空气流体连通。滤罐抽送阀22的输入与滤罐24流体连通。滤罐24通过滤罐通风阀26与环境空气流体连通。滤罐24还与燃料箱28流体连通。燃料箱28包含液体燃料30以及空气和燃料蒸气混合物32。燃料箱28还包括用于添加燃料的填充管(未示出)。可替换地，在不使用滤罐的情况下，滤罐抽送阀22可以直接与燃料箱28连通。
继续参考图1，具有存储装置42的控制器40接收来自多个传感器46的信息，这些信息是关于诸如发动机速度、发动机载荷、点火正时、进气歧管绝对压力和发动机温度的多个发动机运行参数，和诸如关于燃料箱温度、燃料箱压力、燃料输送速率、压缩机状态和燃料箱水平的燃料系统运行参数，以及本领域技术人员熟知的其他参数。控制器40还控制气压助力燃料喷射器12、压缩机16、环境空气控制阀20、滤罐抽送阀22、滤罐通风阀26以及诸如点火线圈、排气再循环阀和电子节流器的许多其他致动器。
控制器40负责以分层充气模式和均匀充气模式两种模式运行的发动机10的工作，控制器40根据需要可以包括本领域技术人员熟知的常规发动机控制微处理器，或独立处理器。当不需要滤罐抽送和分层或均匀运行时，控制器40操作滤罐通风阀26关闭、滤罐抽送阀22关闭，并且环境空气阀20打开。压缩机16压缩通过环境空气阀20的空气到由减压阀18调节的预定压力。来自压缩机16的压缩空气被输送到空气管路14，用以供喷射器12使用，从而增强在发动机气缸(未示出)中的燃油性质(如雾化)。同时，来自燃料箱28的液体燃料30被输送到燃料管路15，以供喷射器12喷射。
当需要滤罐24抽送时，控制器40响应预定的期望蒸气抽送速率调节滤罐通风阀26、滤罐抽送阀22以及环境空气控制阀20。在抽送工作期间，滤罐抽送阀22打开，但是滤罐通风阀26和环境空气控制阀20可以都打开、都关闭或者一个打开一个关闭。例如，如果期望的蒸气抽送速率小于离开滤罐抽送阀22的蒸气流速，则打开环境空气控制阀20，以稀释该蒸气流。
在这里，抽送控制阀22由控制器40馈送脉宽调制信号。更具体地说，蒸气流速百分比由脉宽调制信号的占空比的比例控制。
用于抽送控制阀22的抽送控制阀控制系统100在图2示出，其包括：具有正电位(+)和负电位(-)的电压源200；具有螺线管204的抽送控制阀22，这种螺线管204包括电感元件L，这种电感元件L具有耦合到电压源200的正电位(+)上的第一端子T1；具有阳极(A)和阴极(K)的齐纳二极管205，并且其中阳极(A)连接于电压源200的负电位(-)；控制单元208包括：晶体管209，在这里这种晶体管209是N沟道金属氧化物半导体(MOS)场效应晶体管(FET)，其具有控制电极，在这里控制电极是被馈送脉冲序列211的栅极(G)，在这里脉冲序列211是来自控制器40的脉宽调制信号；第一电极，在这里第一电极是耦合到电压源200的负电位(-)上的源极(S)；以及第二电极，在这里第二电极是耦合到电感元件L的第二端子T2并且耦合到二极管205的阴极(K)上的漏极(D)。如上所述，馈送到控制电极(G)的脉冲序列在这里是使晶体管209在导通状态和非导通状态之间切换的脉宽调制信号，其中在导通状态下，电流在第一电极(S)和第二电极(D)之间通过，在非导通状态下，阻止电流在第一电极(S)和第二电极(D)之间通过。当晶体管209处于导通状态时，来自电压源200的电流通过电感元件L并且通过第一电极和第二电极(S、D)，同时在二极管205上产生电势以将该二极管偏置到非导通状态，并且当晶体管209切换到非导通状态时，在晶体管209的导通状态期间电流通过电感器L时储存在该电感器L上的能量在齐纳二极管205两端产生电压脉冲，以击穿该齐纳二极管205到导通状态，并且当这种能量作为电流通过齐纳二极管205到电压源的负电位时，这种储存在电感器L上的能量消耗在电感器L的阻抗中。还应当注意到，一般MOSFET栅极将具有接地的电阻器，以便泄漏(bleed off)由栅极电容产生的储存的栅极电压。
现在参考图3，其示出另一个实施例。在这里提供一种抽送控制阀控制系统，该系统包括：电压源200；具有耦合到该电压源200的电感器L的抽送控制阀；晶体管209，其具有耦合到该电压源的第一电极和通过该电感器耦合到该电压源的第二电极；以及与该电感器L并联的第二晶体管215。
更具体地说，电感器L具有连接到电压源200的正电位(+)的第一端子T1。第一晶体管209具有第一电极和第二电极，第一电极在这里是连接到电压源200的负电位(-)上的源极(S)；第二电极在这里是连接到电感器L的第二端子T2上的漏极(D)，并且该第一晶体管具有由来自控制器40的脉宽调制信号211连接的栅极(G)。在这里第二N沟道MOS FET 215具有连接于电感器L的第一端子T1和电压源200的正电位(+)两者上的第一电极(D)，和连接于电感器L的第二端子T2上的第二电极(S)。因此，第二晶体管215与电感器L并联。第二晶体管215具有控制电极，在这里该控制电极是被馈送由控制器40产生的脉宽调制信号211′的栅极(G)。应当注意，脉冲序列211与脉冲序列211′是180度异相(即延迟一个脉冲时间)。一种实现方式是当脉冲序列211通过触发器产生脉冲序列211′时，在两个脉冲序列211和211′之间将具有一个脉宽延迟。可替换地，脉冲序列211′的接通时间可以比脉冲序列211的断开时间稍短，以使阀能够在下一个周期之前完全关闭。
在任何情况下，脉冲被馈送到第一晶体管209的控制电极(G)和第二晶体管215的控制电极(G)，以在导通状态和非导通状态之间切换晶体管209、215。当第一晶体管209处于导通状态时，第二晶体管215处于非导通状态，并且来自电压源200的电流通过电感器L和第一晶体管209，而当第一晶体管209处于非导通状态时，第二晶体管215处于导通状态，并且先前储存在电感器L上的能量通过导通的第二晶体管215。
已经描述了本发明的多个实施例。无论如何应当理解在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改。例如，其他类型的晶体管可以用于晶体管209和215。因此其他实施例也在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种抽送控制阀控制系统，包括：
电压源；
具有耦合到所述电压源的电感器的抽送控制阀；
晶体管，其具有：被馈送脉冲序列的控制电极；耦合到所述电压源的第一电极；以及通过所述电感器耦合到所述电压源的第二电极；以及
与所述晶体管并联的齐纳二极管。
2.根据权利要求1所述的抽送控制阀控制系统，其中脉宽调制脉冲被馈送到所述控制电极，并且使所述晶体管在导通状态和非导通状态之间切换。
3.根据权利要求2所述的抽送控制阀控制系统，其中当处于所述导通状态时，来自所述电压源的电流通过所述电感器，同时在所述二极管两端产生电势以将所述二极管偏置到非导通状态，并且当所述晶体管切换到所述非导通状态时，先前储存在所述电感器中的能量产生电压脉冲，将所述二极管偏置到导通状态，并且随着这种能量通过被偏置的二极管到达所述电压源，这种储存的能量被消耗。
4.根据权利要求1所述的抽送控制阀控制系统，其中所述二极管连接到所述晶体管的所述第一电极和所述第二电极。
5.根据权利要求4所述的抽送控制阀控制系统，其中馈送到所述控制电极的脉冲序列是脉宽调制信号，并且使所述晶体管在导通状态和非导通状之间切换，其中在导通状态下电流在所述第一电极和所述第二电极之间通过，而在非导通状态阻止电流在所述第一电极和所述第二电极之间通过。
6.根据权利要求5所述的抽送控制阀控制系统，其中当所述晶体管处于导通状态时，来自所述电压源的电流流过所述电感元件，并且流过所述第一电极和所述第二电极，同时在所述二极管两端产生电势，以将所述二极管偏置到非导通状态，并且其中当所述晶体管切换到所述非导通状态时，在所述晶体管导通状态期间电流通过所述电感器时储存在所述电感器中的能量产生电压脉冲，以击穿二极管到导通状态，并且当这种能量作为电流通过所述齐纳二极管到达所述电压源时，这种储存的能量被消耗在所述电感器中。
7.根据权利要求4所述的抽送控制阀控制系统，其中所述晶体管是场效应晶体管，即FET。
8.一种抽送控制阀控制系统，包括：
电压源；
具有耦合到所述电压源的电感器的抽送控制阀；
第一晶体管，该第一晶体管具有：耦合到所述电压源的第一电极和通过所述电感器耦合到所述电压源的第二电极；以及
与所述电感器并联的第二晶体管。
9.根据权利要求8所述的抽送控制阀控制系统，其中脉宽调制脉冲被馈送到所述第一晶体管的所述控制电极和所述第二晶体管的控制电极，以使两个晶体管在导通状态和非导通状态之间切换。
10.根据权利要求9所述的抽送控制阀控制系统，其中当所述第一晶体管处于导通状态时所述第二晶体管处于非导通状态，并且来自所述电压源的电流通过所述电感器和所述第一晶体管，并且当所述第一晶体管处于所述非导通状态时所述第二晶体管处于导通状态，并且先前储存在所述电感器中的能量通过导通的第二晶体管。
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