CN103891140B - 用于汽车尾气后处理和喷射的触发激活的可调整脉冲宽度发生器电路 - Google Patents

Abstract

一种方法调整信号的脉冲宽度。该方法将具有特定脉冲宽度的固定电压输入触发脉冲（34）提供到脉冲宽度发生器电路（10），并且在不改变输入触发脉冲的电压或频率的情况下，从脉冲宽度发生器电路提供输出脉冲（52），以使得所述输出脉冲的脉冲宽度比所述特定脉冲宽度更长。该方法被用来驱动柴油还原剂输送系统的喷射器以将流体喷射到尾气流路径中。

Description

用于汽车尾气后处理和喷射的触发激活的可调整脉冲宽度发 生器电路

优先权

本申请要求在2011年9月22日提交的序列号为13/240,736的美国非临时专利申请的优先权，本文通过引用将其全部内容包含在内。

技术领域

本发明涉及用于车辆的内燃机的燃料系统，并且更特别地，涉及用于控制用于尾气后处理的喷射器的触发激活的可调整脉冲宽度发生器（PWG）电路。

背景技术

现有的控制系统不允许操作者容易地调整被输送到用于汽车尾气后处理的喷射器驱动器的触发脉冲的脉冲宽度。因此，该缺陷不允许在不改变触发脉冲的电压或频率的情况下改变流速。改变电压或频率有时是不合期望或不可用的。

因而，存在对提供允许操作者增大用于驱动喷射器的输出脉冲的脉冲宽度的可调整脉冲宽度发生器电路的需要。

发明内容

本发明的目标满足以上所提及的需要。根据本发明的原理，通过调整信号脉冲宽度的方法来实现该目标。该方法将具有特定脉冲宽度的固定电压输入触发脉冲提供到脉冲宽度发生器电路。在不改变输入触发脉冲的电压或频率的情况下，从脉冲宽度发生器电路提供输出脉冲以使得该输出脉冲的脉冲宽度比所述特定脉冲宽度更长。

根据一个实施例的另一方面，脉冲宽度发生器电路调整输出脉冲的持续时间。脉冲宽度发生器电路包括第一和第二比较器电路、第一和第二D触发器、和电流镜。第一比较器电路被构造并布置成接收具有特定脉冲宽度的固定电压输入触发脉冲，其中第一比较器电路的输出被连接到第一触发器的输入。第一触发器的输出被连接到第二触发器的时钟，以使得当第二触发器从第一触发器接收到上升沿时，第二触发器的输出被推为高，并且保持为高直到被来自第二比较器电路的信号重置。第二比较器电路接收可变的反相输入，并且第二比较器电路的输出与电容器以及与第二触发器相连接，以使得一旦电容器充电，就激活第二触发器的重置并且第二触发器的输出归零。电流镜被连接到第二触发器的输出，以向电容器提供恒定的充电电流，其中第二触发器的输出是输出脉冲的源和电流镜的电压输入，以及用于将第二触发器重置到零的针对第二比较器电路的重置输入。在不改变输入触发脉冲的电压或频率的情况下，第二触发器的输出定义具有比所述特定脉冲宽度更长的脉冲宽度的输出脉冲。

在参考附图来考虑以下详细描述和所附权利要求时，本发明的其他目标、特征和特性以及操作的方法和结构的相关元件的功能、部件的组合和制造的经济将变得更明显，所有的所述附图、详细描述和所附权利要求形成了本说明书的一部分。

附图说明

根据结合附图所进行的对本发明的优选示例的以下详细描述，将更好地理解本发明，其中相似的附图标记指代类似的部分，其中：

图1是根据一个实施例的用于可调整脉冲宽度发生器电路的示意。

图2是在14伏特电池电源上操作并且向图1的电路提供5伏特电源的电路示意。

图3是用于图1的电路的第一D触发器的真值表。

图4示出图1的电路的输入触发电压脉冲持续时间和输出电压脉冲持续时间。

图5是使用图1的电路来驱动喷射器的用于将尿素喷射到尾气流路径中的还原剂输送系统的示意视图。

具体实施方式

参考图1，示出了通常在10处指示的可调整PWG电路。电路10包括通常分别在12和14处指示的第一和第二运算放大器比较器电路、通常分别在16和18处指示的第一和第二D触发器、通常分别在20、22和24处指示的第一、第二和第三分压器、以及通常在26处指示的PNP电流镜。

在图2中，用于电路10以及有效组件的功率由通常在28处指示的电源电路来供应。给定十四伏特DC输入32，电源电路28利用稳压二极管30来供应始终如一的五伏特。

回到图1，将固定的五伏特输入触发脉冲34（图1）施加到第一比较器电路12的运算放大器36的非反相输入。从分压器电路20向该反相输入供应1.67伏特。在施加脉冲之前，比较器电路12的输出38为低，但是一旦施加了脉冲，其就被强制为高。将比较器电路12的输出38连接到第一触发器16的设置（S1）输入。将触发器16的时钟（CL1）和延迟（D1）这二者都连接到地（这等价于图3的真值表中的0位，以下将更充分地解释）。将重置（R1）输入连接到正五伏特（这等价于图3的真值表中的1位）并且不使用先前状态。一旦比较器输出38将设置（S1）推为高，则如图3的真值表中所指示的，输出（Q1）也被推为高。将第一触发器16的Q1输出40连接到第二触发器18的时钟（CL2）。这提供了将激活第二触发器18的上升沿。在第二触发器18中，将设置（S2）输入连线到地，将延迟（D2）输入连接到正五伏特，并且同样不使用先前状态。如图3的真值表中所指示的，一旦第二触发器18从第一触发器16接收到上升沿，则第二触发器18的输出（Q2）被推为高。输出（Q2）将保持为高直到重置引脚（R2）从第二比较器电路14接收到输入。

由通常在46处指示的开关来管理第二比较器电路14的运算放大器44的可变的反相输入42，所述开关允许操作者依赖于所期望的输出而选择是通过电位器（trim pot）还是能够从零变到十伏特的单独电压输入来控制反相输入42。这两种选项通过使用简单的分压器22或24来使反相输入42上的电压变化。第二比较器电路14的输出48对电容器50以及第二触发器18的重置（R2）进行供应。一旦电容器50充电，就激活第二触发器18的重置引脚（R2）并且第二触发器18的输出归零。因此，PWG电路10的输出52也归零。

将采用PNP电流镜26的形式的电流源连接到第二触发器18的输出（Q2）。这为电容器50提供恒定的充电电流，以使得作为时间的函数的参考电压针对比较器44具有线性关系（dV/dt）。因此，第二触发器18的输出（Q2）提供以下组合功能：作为输出脉冲52的源、以及电流镜26的电压输入、和比较器的重置输入电压参考斜坡至零（ramp to zero）。

在图4中能够看到输出脉冲52的示例，其中输入脉冲34是3.68毫秒，并且可调整PWG电路10的输出脉冲52将该脉冲增大到5.60毫秒。

在常规喷射器驱动器中，通常在大约3毫秒的时间处固定脉冲宽度。与输入脉冲34相比较，可调整PWG电路10允许操作者通过简单地转动电位器53的旋钮（图4）或通过与电源电压分开地施加处于0和10伏特之间的输入电压来使输出脉冲52增加大约0.25至30毫秒。具有可调整输出脉冲宽度的优势是能够以给定的频率和电压来容易地控制喷射器54（图4）的流速。PWG电路10还消除对用于参考电压的斜坡发生器的运算放大器积分器的需要，以及对积分器电容器的附加重置，尽管这在电流镜的使用中是固有的（当Q2变为低时）。

可调整PWG电路10被配置用于通常在55处指示的柴油还原剂输送系统以供尾气后处理。因而，参考图5，PWG电路10是用于控制喷射器54的操作的驱动器56的部分，所述喷射器54被耦合到以柴油为燃料的车辆的尾气流路径58。喷射器56的进口60从供应60接收尿素。在实验室环境中，PWG电路10允许操作者以给定的频率和电压来针对喷射器56的驱动器54改变输出脉冲52持续时间。这允许操作者在不改变输入脉冲34的频率或电压的情况下，更好地控制喷射器56的流速。尿素流体被喷射到尾气流路径58中，以采用已知的方式来处理NOx。

PWG电路10能够是用于尾气后处理的模块解决方案，其中模拟电压能够被用来完全地控制还原剂输送系统驱动器54的输出。可调整PWM电路10在应用中是灵活的并且能够被用于任何情形中，其中需要通常不可改变的触发或脉冲在不必改变诸如电压之类的其他参数的情况下，在持续时间方面变化。

为了说明本发明的结构和功能原理以及说明采用优选实施例的方法的目的，已示出和描述了前述优选的实施例，并且所述实施例在不背离此类原理的情况下经受改变。因此，本发明包括包含在以下权利要求的精神内的所有修改。

Claims (17)

1.一种调整信号的脉冲宽度的方法，所述方法包括：

将具有特定脉冲宽度的固定电压输入触发脉冲提供到脉冲宽度发生器电路, 其中所述脉冲宽度发生器电路包括第一和第二比较器电路、第一和第二D触发器、以及电流镜；以及

在不改变所述输入触发脉冲的电压或频率的情况下，从所述脉冲宽度发生器电路提供输出脉冲以使得所述输出脉冲的脉冲宽度比所述特定脉冲宽度更长;

其中提供所述输出脉冲的步骤包括；

在所述第一比较器电路处接收所述输入触发脉冲，其中所述第一比较器电路的输出被提供到所述第一触发器的输入，并且所述第一触发器的输出被连接到所述第二触发器的时钟，以使得当所述第二触发器从所述第一触发器接收到上升沿时，所述第二触发器的输出被推为高，并且保持为高直到被来自所述第二比较器电路的信号重置，其中所述第二触发器的输出定义所述输出脉冲。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述输出脉冲宽度由电位器来可调整地设置。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述电位器由分压器电路来提供。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述输出脉冲宽度由能够从零变到十伏特的单独电压输入来可调整地设置。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述单独电压输入由分压器电路来提供。

6.如权利要求1所述的方法，其中输出脉冲宽度比所述特定脉冲宽度大0.25至30毫秒。

7.如权利要求1所述的方法，进一步包括使用所述输出脉冲来驱动柴油还原剂输送系统的喷射器以将流体喷射到尾气流路径中。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述固定电压输入触发脉冲以五伏特来提供。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述方法包括经由开关来管理针对第二比较器电路的可变的反相输入，以允许选择通过电位器或通过从零变到十伏特的单独电压输入来控制可变的反相输入，其中所述第二比较器电路的输出与电容器以及与所述第二触发器相连接，以使得一旦所述电容器充电，就激活所述第二触发器的重置并且所述第二触发器的输出归零。

10.如权利要求9所述的方法，其中将所述电流镜连接到所述第二触发器的输出，以向所述电容器提供恒定的充电电流，其中所述第二触发器的输出是所述输出脉冲的源和所述电流镜的电压输入，以及用于将所述第二触发器重置到零的针对所述第二比较器电路的重置输入。

11.一种用于调整输出脉冲的持续时间的脉冲宽度发生器电路，所述脉冲宽度发生器电路包括：

第一和第二比较器电路，

第一和第二D触发器，以及

电流镜，

其中所述第一比较器电路被构造并布置成接收具有特定脉冲宽度的固定电压输入触发脉冲，其中所述第一比较器电路的输出被连接到所述第一触发器的输入，并且所述第一触发器的输出被连接到所述第二触发器的时钟，以使得当所述第二触发器从所述第一触发器接收到上升沿时，所述第二触发器的输出被推为高并且保持为高直到被来自所述第二比较器电路的信号重置，

其中所述第二比较器电路接收可变的反相输入，并且所述第二比较器电路的输出与电容器以及与所述第二触发器相连接，以使得一旦所述电容器充电，就激活所述第二触发器的重置并且所述第二触发器的输出归零，

其中所述电流镜被连接到所述第二触发器的输出，以向所述电容器提供恒定的充电电流，其中所述第二触发器的输出是所述输出脉冲的源和所述电流镜的电压输入，以及用于将所述第二触发器重置到零的针对所述第二比较器电路的重置输入，以及

其中在不改变所述输入触发脉冲的电压或频率的情况下，所述第二触发器的输出定义具有比所述特定脉冲宽度更长的脉冲宽度的所述输出脉冲。

12.如权利要求11所述的电路，进一步包括用于管理针对所述第二比较器电路的所述可变的反相输入的开关，所述开关被构造并布置成允许选择通过电位器或通过从零变到十伏特的单独电压输入来控制所述可变的反相输入。

13.如权利要求11所述的电路，其中所述可变的反相输入由分压器电路来提供。

14.如权利要求11所述的电路，其中所述输出脉冲宽度比所述特定脉冲宽度大0.25至30毫秒。

15.如权利要求11所述的电路，其中所述脉冲宽度发生器电路是用于驱动柴油还原剂输送系统的喷射器以用于将流体喷射到尾气流路径中的驱动器的部分。

16.如权利要求15所述的电路，与所述喷射器相结合。

17.如权利要求11所述的电路，其中所述固定电压输入触发脉冲是五伏特。