CN1050409C - 测量燃料喷射定时的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供一种喷射定时测量方法和装置。在TDC之前30°CA至90°CA范围内的预定曲柄角处，产生一个基准位置信号。来自曲柄角传感器的曲柄角信号被用作主测量，以测量始于基准位置信号的产生并终于设置在喷射阀单元中的提升传感器的喷射信号的产生的时期，并测量始于基准位置信号的产生并终于TDC信号的产生的另一时期。相对于TDC喷射定时，以这两个时期之差的形式而提供。

Description

测量燃料喷射定时的方法和装置

本发明涉及测量或确定将燃料喷射到内燃机的汽缸内的定时的方法和装置。

燃料喷射定时影响着发动机功率和排放产物。已经公布了与燃料喷射定时的测量或确定和/或把测量到的喷射定时调节至目标定时有关的各种方法和装置。很多这样的方法和装置都是用于柴油发动机的，而柴油发动机严重地依赖于燃料喷射定时。

例如，日本未决公开专利申请HEI 5-99100公布了一种装置，它包括汽缸压力传感器、喷射开始检测器和曲柄角传感器。该装置根据汽缸内的压强的峰值定时，来确定活塞的上死点位置(以下称为TDC)。该装置还根据确定的TDC、喷入开始传感器的输出和曲柄角传感器的输出，来确定以距TDC的曲柄角表示的实际喷射开始定时，并将该实际喷射开始定时调节至目标定时。

日本未决公开专利申请No.HEI 4-237845公布了一种装置，它包括一个TDC传感器、一个振动加速检测器和一个曲柄角传感器。该装置利用TDC传感器来确定TDC，根据振动加速传感器的输出确定以距TDC的曲柄角表示的实际喷射开始定时，并将该实际喷射开始定时调节至目标定时。

近来对排放物的更严格的规则，要求对燃料喷射进行更为精细和精确的控制。因此，需要对喷射定时进行更为精确的确定或测量，以实现精确的喷射控制。另外，高精度的定时测量，需要用于开发精确的喷射控制方法和装置的测试设备。精度的这种提高，要求进行更大量的操作或计算，以确定喷射定时，因而需要高速的运算处理。

虽然上述文件(No.HEI 5-99100)没有明确描述用于测量喷入开始定时的操作，该装置显然是当接收到来自喷射开始传感器的信号脉冲时开始计数来自曲柄角传感器的曲柄角信号，当从汽缸压强传感器接收到TDC信号脉冲时读出对曲柄角信号脉冲的计数，并由此确定由相对于TDC的曲柄角表示的当前喷射开始定时。然而，相对于TDC的喷射开始定时，根据发动机的特性和运行条件，而有很大的不同。在有些情况下，CPU在接收到来自喷射开始传感器的开始信号脉冲之前就接收到了来自汽缸压强传感器的TDC信号脉冲。在另一些情况下，CPU以相反的顺序，接收到这些信号脉冲。如果装置用首先到达的信号脉冲作为开始计数来自曲柄角传感器的信号脉冲的信号，该装置需要采用一个逻辑电路，来确定该计数信号脉冲是来自汽缸压强传感器的TDC信号脉冲还是来自喷射开始传感器的喷射开始信号脉冲。因此，操作变得复杂并需要长的处理时间。

或者，可以想象的是，不采用上述的逻辑电路，而是使用一个计数器，在从接收到TDC信号脉冲至接收到喷射开始传感器在下一个周期中输出的信号脉冲这一段时间里，计数曲柄角信号脉冲。在此方法中，监测曲柄角的持续时间，可以增大到至少540°曲柄角，其间CPU不能进行其他操作。

在上述文件(No.HEI 4-237845)中公布的装置，也有类似的问题。

本发明的一个目的，是提供一种适合于高速处理的燃料喷射时序测量方法和装置。

根据本发明的第一个方面，提供了一种喷射定时测量方法，包括以下步骤：测量一个第一时期，该第一时期开始于一个基准位置信号的产生—该基准位置信号是在开始从设置在一个发动机中的喷射阀喷射燃料之前以预定定时产生的，并结束于一个喷射信号的产生，该喷射信号是响应于根据一个曲柄角信号而从喷射阀进行的燃料喷射而产生的，该基准位置信号对应于曲轴上的一个基准位置；测量一个第二时期，该第二时期从基准位置信号的产生至根据曲柄角信号的上死点位置；以及根据所述第一时期和所述第二时期，确定一个相对于该上死点位置的喷射定时。

根据本发明的第二个方面，提供了一种喷射定时测量装置，它包括：曲柄角信号发生装置，用于在表示曲轴的转角的曲柄角每有一个预定增量时产生一个曲柄角信号；基准位置信号发生装置，用于在从设置在一个发动机中的一个喷射阀喷射燃料之前，以预定定时产生一个基准位置信号，该基准位置信号对应于曲轴上的一个基准位置；喷射信号发生装置，用于当喷射阀喷射燃料时产生一个喷射信号；上死点信号发生装置，用于当活塞达到上死点位置时产生一个上死点信号；以及燃料喷射定时计算装置，用于根据一个第一时期和一个第二时期来计算相对于上死点位置的燃料喷射定时，其中该第一时期从基准位置信号发生装置产生基准位置信号时开始并在喷射信号发生装置产生喷射信号时结束，该第二时期从基准位置信号产生时开始并在上死点信号发生装置产生上死点信号时结束，所述第一时期和所述第二时期是根据来自曲柄角信号发生装置的曲柄角信号来测量的。

在根据该第二方面的结构中，曲轴上的基准位置，可以取在上死点之前30℃A至90℃A的范围内。

在根据该第二方面的结构中，喷射信号的电平可以根据喷射阀的打开而变化，且可以测量从一个喷射开始定时至一个喷射结束时序的喷射时期，其中在该喷射开始定时一个喷射信号的电平超过了预定阈值，且在该喷射结束定时该喷射信号下落降至该预定阈值以下。

在根据该第二方面的结构中，对第一和第二时期的测量，可以在紧跟在基准位置信号的产生之后的曲柄角信号的产生开始。

在根据该第二方面的结构中，该第一和第二时期可以通过计数曲柄角信号脉冲并确定一个曲柄角信号脉冲的一部分来测量，该部分是用与至少一个脉冲间隔的比例来确定的。另外，该比例，可以根据一个计数器在至少一个脉冲间隔期间提供的一个第一计数值和该计数器在该脉冲部分的时期里提供的一个第二计数值，而得到确定；其中该计数器是由一个曲柄角信号脉冲启动的。

在根据该第二方面的结构中，如果曲轴的转速超过了一个预定值，则该轴每转一周所计数的曲柄角信号的数目，可以借助例如一个半频分频器，而被减小一半，从而将减半的值用于由喷射定时计算模块或部件进行的计算。

在根据该第二方面的结构中，在曲轴转动一周的期间里，喷射时期可以被测量多次，以将多次测量中的最大测量结果作为主喷射时期。另外，在该最大测量结果之前获得的一个喷射时期测量结果可以被确定为引导喷射时期，且在该最大测量结果之后获得的一个喷入时期测量结果可以被确定为次喷射时期。

可选地，可以用多个阈值来确定喷射信号的电平，从而跟随喷射阀的打开随时间的改变。

用于确定燃料喷射的预定阈值，可以根据喷射信号的一个零电平与一个峰值电平之差，来得到校正。如果喷射信号的电平持续不低于校正的阈值或不短于预定的时间长度，则可以确定已经出现了峰值电平。

另外，如果喷射信号脉冲的电平，在不短于根据喷射信号脉冲的峰值电平确定的时间长度里，持续高于该阈值，则可以确定喷射阀已经打开。

本发明的进一步的目的、特征和优点，从以下结合附图对最佳实施例所进行的描述中，将得到理解；在附图中：

图1显示了本发明的实施例1的结构；

图2(A)-(E)显示了根据实施例1的操作；

图3是流程图，显示了根据实施例1的操作；

图4是流程图，接着图3显示了根据实施例1的操作；

图5是流程图，进一步继续显示了根据实施例1的操作；

图6是流程图，进一步继续显示了根据实施例1的操作；

图7是流程图，进一步继续显示了根据实施例1的操作；

图8是流程图，进一步继续显示了根据实施例1的操作；

图9显示了根据实施例2的操作原理；

图10是流程图，显示了根据实施例2的操作；

图11是流程图，显示了根据实施例2的操作；

图12是流程图，显示了根据实施例2的操作；

图13显示了根据实施例3的操作的原理；

图14显示了根据实施例4的操作的原理；

图15显示了实施例5的构造；

图16显示了根据实施例5的操作的原理；

下面将结合附图，对本发明的最佳实施例进行描述。

实施例1

本发明的实施例1，是作为用于在实验室中进行研究和开发而使用的测试设备，而提供的。

参见图1，一个燃料喷射定时测量装置包括检测部分110、计算部分120和显示/输出部分130，它们被包围在图中的虚线块中。如主要的实线框所示，燃料喷射定时监测器100包含计算部分120、显示/输出部分130、以及检测部分110(不包括提升传感器1、基准位置传感器2和曲柄角传感器3)。

检测部分110中的提升传感器1，被包含在一个燃料喷射阀(未显示)中。提升传感器1检测调节所要喷射的燃料量的针阀的提升，并输出一个喷射信号脉冲NL。(一个信号脉冲也可以只包括单纯的“信号”。)提升传感器1因而起着产生喷射定时信号的装置的作用。基准位置传感器2检测在TDC之前30℃A至90℃A(曲柄角)范围内的预定基准位置，因而在曲轴(未显示)每转动一周时便输出一个基准位置信号RS，并输出相应的信号。因而该基准位置传感器2起着产生基准位置信号的装置的作用。曲柄角传感器3检测曲柄角信号WC—该曲柄角信号WC在曲轴转动期间被产生预定次数(根据该实施例，是360次)，并输出相应的信号脉冲WC。曲柄角传感器3起着产生曲柄角信号的装置的作用。

当传送距离短时，喷射信号NL，经过一个内部转换器4，而从提升传感器1被传送到燃料喷射定时监测器100。如果传送距离大，则该信号由设置在提升传感器1附近的一个外部转换器(未显示)转换。设置了一个切换开关5，以在两条传输线之间进行切换。一个标度放大器6对喷射信号NL进行放大、滤波和移动。一个缓冲放大器7形成被标度放大器6处理的喷射信号NL的波形以及基准位置信号RS和曲柄角信号WC的波形，并随后将这些信号传送到计算部分120。更具体地说，该喷射信号NL被输入到一个UPP(通用脉冲处理器)9，且基准位置信号RS和曲柄角信号WC被输入到UPP9和CPU10。曲柄角信号WC还经过缓冲放大器7的一个旁路分支而传送，沿着该分支曲柄角信号WC在被输入到CPU10之前受到分频器8的半频处理和波形成形。

计算部分120，除了分频器8、UPP9和CPU10以外，还包括ROM11、RAM12和DAC(数字—模拟转换器)13。这些单元由一个数据总线14互连，以对输入信号进行处理。

一个齿设定单元15a设定了设置在一个盘上的齿的数目，而该盘与曲轴同步地转动，以与电磁曲柄角传感器3相配合，从而产生曲柄角信号脉冲WC。换言之，齿设定单元15a设定了曲轴每转动一周所产生的曲柄角信号脉冲的数目。一个TDC设定单元15b移动基准位置信号RS，以提供一个TDC信号。更具体地说，移动的量是通过设定TDC设定单元15b而确定的。一个阀打开/关闭(或喷射)确定阈值设定单元15c，设定用于确定喷射阀是否打开的阈值。一个移动TDC(以下称为“STDC”)设定单元15d，设定了从实际TDC相距给定角度的位置，且以相对于该移动位置超前或延迟的方式而确定阀打开定时。这些设定单元与CPU10相连。

UPP9具有可编程脉冲处理功能，以支持并执行CPU10一部分软件处理，从而防止CPU10的处理速度的下降—这种下降可能是由于实时信号处理引起的。UPP9执行各种脉冲处理。例如，UPP9当接收到基准位置信号脉冲RS时开始计数曲柄角信号脉冲WC，当计数到预定数目的曲柄角信号脉冲WC时激活一个计时器，并当该计时器在预定时间(短于曲柄角信号WC的脉冲间隔，即每一个脉冲周期WC的持续时间)过去以后计数值满时输出一个TDC信号脉冲。该TDC信号被一个脉冲放大器16转换成具有预定电平(例如12V)的电压信号。该电压信号被传送到设置在显示/输出部分130中的TDC信号输出端17，以驱动连接到TDC信号输出端17的一个定时灯18。

虽然包括基准位置传感器2的单元得到预置，以在实际TDC之前的一定曲柄角产生一个信号脉冲，但不同单元的信号产生定时的曲柄角可以是不同的。因此，需要对各个发动机的基准位置信号的产生定时进行精确的测量。因此，定时灯18受到一个TDC信号输出的驱动，而该TDC信号输出是通过移动(延迟)基准位置信号RS而提供的。TDC设定单元15b的设定随后得到调节，以提供一个TDC信号，从而使定时灯18正好在达到参照设置在发动机曲轴上的TDC标志的TDC位置时点亮。如此获得的TDC设定单元15b的设定，表明TDC，是由TDC设定单元15b，按照曲柄角，在基准位置信号RS之前设定的。因此，在曲轴上的TDC标志提供了产生TDC信号的基础。基准位置信号RS得到移动(延迟)，以使定时灯18与用于产生TDC信号的该TDC标志同步。

CPU10利用基准位置信号RS和曲柄角信号WC(直接或通过UPP9的脉冲处理而获得)，并利用来自提升传感器1的喷射信号(阀打开/关闭信号)NL，来进行各种操作；所有这些信号都已经进行了模拟—数字转换。

例如，CPU10将借助喷射信号NL监测的阀打开定时与TDC位置进行比较，并输出喷射定时是在TDC之前还是之后的判定结果。该结果可以通过设置在显示/输出部分130中的输出端19而得到输出。

CPU10还根据基准位置信号RS、曲柄角信号WC和喷射信号NL，来计算主喷射开始定时、主喷射时期、引导喷射开始定时和引导喷入时期。该计算的结果，经过DAC13、一个放大器(未显示)和一个滤波器(未显示)，而被传送到设置在显示/输出部分130中的端21a、21b、21c、21d或显示器22a、22b、22c、22d。

计算部分120包括LED(发光二极管)20，以表明电源的当前状态、误差的出现、或者当采用STDC时喷射阀打开定时是早于还是晚于STDC。

如上所述，显示/输出部分130包括各种输出端和显示器。设置了TDC信号输出端17，以输出TDC信号。设置了输出端19，以输出阀打开定时是早于还是晚于TDC的判定结果。设置了端21a、21b、21c、21d，以便以电压信号的形式输出主喷射开始定时、主喷射时期、引导喷射开始定时和引导喷射时期。因此，所有这些信息，都可以通过将一个记录器或存储器(未显示)连接到这些端，而得到记录。显示器22a、22b、22c、22d包括数字电压计，这些电压计显示主喷入开始定时、主喷射时期、引导喷射开始定时和引导喷射时期。显示/输出部分130进一步包括一个滤波器和一个放大器(未显示)，用于处理传送到显示器22a、22b、22c、22d的信息信号。

根据本发明，用于检测燃料喷射阀的提升以确定燃料喷入的提升传感器1，可以是各种类型的。例如，在″Journal ofthe Society of Automotive Engineers of Japan”Vol.40，No.2(1986)中，公布了一种已知的可变电感式传感器。也可以采用涡流电流式传感器或利用霍尔元件的传感器。

下面结合图2(A)-(E)，描述根据实施例1进行计算以获得喷射定时和喷射时期的基本原理。图2(A)显示了基准位置信号RS；图2(B)显示了TDC信号；图2(C)显示了喷射信号NL；图2(D)显示了曲柄角信号WC；且图2(E)显示了用于测量各种时期(将在下面描述)的操作环。

最后要获得的值，是定时值S1和时期L1。定时值S1，相对于TDC，且更精确地说是相对于TDC信号脉冲的上升，出现在喷射信号NL超过一个喷射阈值的时刻。时期L1是从定时S1至喷射信号NL的电平变得小于该阈值的定时的时期。应该理解的是，“定时”、“时期”等等，都是按照曲柄角提供的。

定时S1和时期L1由以下公式给出：

         S1＝T2-T1          (1)

         L1＝T3-T2          (2)

其中T1是从基准位置信号脉冲RS的上升，至紧跟在该基准位置信号脉冲RS之后的TDC信号脉冲的上升的时期；

T2是从基准位置信号脉冲RS的上升，至紧跟的喷射信号脉冲NL的电平超过喷射阈值的定时的时期；且

T3是从基准位置信号脉冲RS的上升，至紧跟的喷射信号脉冲的电平变得小于该喷射阈值的定时的时期。

T1还可以所以下公式表示：

      T1＝W0+(a×Wr)+W1         (3)

其中：W0是从基准位置信号脉冲RS的上升，至紧跟在该曲柄角信号脉冲WC的上升的曲柄角信号脉冲WC的上升的时期；

Wr是曲柄角信号WC的脉冲间隔；

a是在从基准位置信号脉冲RS的上升至TDC信号脉冲的上升的时期内上升的曲柄角信号脉冲WC(图2D)的数目；且

W1是从TDC信号脉冲上升之前的曲柄角信号脉冲的上升至该TDC信号脉冲上升的时期。

类似地，T2可以用以下公式表示：

       T2＝W0+(b×Wr)+W2          (4)

其中：W0是如上定义的时期；

Wr是如上定义的脉冲间隔；

b是在从基准位置信号脉冲RS的上升至紧跟的喷射信号脉冲NL的电平超过喷射阈值的定时的时期里上升的曲柄角信号脉冲WC的数目；且

W2是这样一个时期，即该时期从在喷射信号脉冲NL的电平超过喷射阈值的定时的前一个曲柄角信号脉冲WC的上升，至该定时。

类似地，T3可以用以下公式表示：

      T3＝W0+(c×Wr)+W3          (5)

其中：W0是如上定义的时期；

Wr是如上定义的脉冲间隔；

c是在一个时期里上升的曲柄角信号脉冲WC的数目，

其中该时期从基准位置信号脉冲RS的上升至紧跟的喷射信号脉冲NL变得小于喷射阈值的定时；且

W3是从在喷射信号脉冲NL的电平变得小于喷射阈值的定时的前一个曲柄角信号脉冲WC的上升，至该定时的时期。

公式(1)和(2)，可以利用公式(3)、(4)和(5)而被改写如下：

         S1＝T2-T1＝W0+(b×Wr)+W2-(W0+

           (a×Wr)+W1)

           ＝((b-a)×Wr)+W2-W1          (6)

         L1＝T3-T2＝W0+(c×Wr)+W3-(W0+

           (b×Wr)+W2)

           ＝((c-b)×Wr)+W3-W2          (7)

由于W0被消掉了，因而不需要测量W0。因此，可以在紧跟在一个TDC信号脉冲之后的曲柄角信号脉冲WC的上升处开始测量。

因此，不需要使基准位置信号脉冲RS的上升与曲柄角信号脉冲WC的上升同步。因此，不用以高精度来安装用于产生基准位置信号脉冲RS的基准位置传感器2。

时期W0、W1、W2和W3，是通过采用如图2(E)所示的测量操作环，来测量的。

首先，计数在这些时期里进行的环的数目和Wr，即曲柄角信号WC的脉冲间隔。

脉冲间隔Wr，也能够由为曲柄角传感器2设置的齿的数目来确定。例如，如果齿的数目是360，则Wr可以以曲柄角的形式得到，即360℃A/360＝1℃A。

如果在脉冲间隔Wr里计数的环的数目是20，且在时期W0、W1、W2和W3里计数的环的数目分别是6、14、12和16，则W0、W1、W2和W3被获得如下：

          W0＝1℃A×6/20＝0.3℃A

          W1＝1℃A×14/20＝0.7℃A

          W2＝1℃A×12/20＝0.6℃A

          W3＝1℃A×16/20＝0.8℃A

如果在各个时期里上升的脉冲的数目a、b、c为a＝90，b＝60，c＝120，则定时S1和时期L1被获得如下：

          S1＝(b-a)×Wr+W2-W1

            ＝(60-90)×1+0.6-0.7

            ＝-30.1℃A

            ＝30.1℃A(BTDC：在TDC之后)

          L1＝(c-b)×Wr+W3-W2

            ＝(120-60)×1+0.8-0.6

            ＝60.2℃A

下面将结合图3至8的流程图，来描述计算部分120的操作。该操作是由具有大的程序环和小的程序环的程序来进行的。在小环中，喷射时期和相对于基准位置信号脉冲RS的到达的定时，是按照曲柄角信号脉冲WC的数目和脉冲间隔Wr的一部分，来确定的。

大的环开始于图3所示的步骤S300。在步骤S301至步骤S312，存储在RAM中的曲柄角值得到初始化或清除，从而使RAM为操作作好准备。更具体地说，RAM已经存储了一些值，这些值是等于100乘以前面的第一喷射信号脉冲NL的上升和下降定时的曲柄角的整数和小数部分的值、等于100乘以前面的第二喷射信号脉冲NL的上升和下降定时的曲柄角的整数和小数部分的值、以及等于10乘以第一和第二喷射信号脉冲NL的上升和下降定时的曲柄角的值。这些值都得到擦除。

下面说明上述值的相乘。虽然曲柄角被检测至两位小数，但计算的结果是以只有一位小数的形式输出的。各个值是由计算机以整数的形式计算出的。

下面解释图4中所示的步骤S421至步骤S433。

在步骤S421，判定TDC移动是否沿着定时超前方向。“TDC移动”指的是TDC信号脉冲从基准位置信号脉冲RS的移动量。如上所述，该TDC信号脉冲，通过改变TDC设定单元15b的设定，已经从基准位置信号脉冲移动了，从而与实际TDC相同步。其结果，TDC设定单元的设定，等于该TDC移动。

如果该TDC移动沿着定时超前方向，则操作进行到步骤S422，在那里装置根据TDC移动计算一个超前移动角并减小与该移动角有关的误差。如果该TDC移动沿着定时滞后方向，则操作进行到步骤S423，在那里装置根据TDC移动计算一个滞后移动角并减小与该移动角有关的误差。在这两个情况下，计算的结果都在步骤S424被送到UPP9。

步骤S425测量曲柄角信号WC的脉冲间隔Wr。

在步骤S426至步骤S431，判定是否通过将发动机速度与考虑到滞后而预定的上和下限值进行比较而进行曲柄角信号WC的半频分频。如果根据曲柄角信号WC的脉冲间隔测量到的发动机速度很高，则将曲柄角信号WC的脉冲频率减半，从而使CPU10即使在信号WC的实际频率有显著增大的情况下也能够进行测量操作。

在步骤S426，判定发动机速度是否小于考虑到滞后而预定的上限值。如果该速度不小于它，操作进行到步骤S427，在那里设定标记1以命令进行半频分频。如果发动机速度小于该上限值，则在步骤S429判定发动机速度是否大于考虑到滞后而预定的下限值。如果它不大于该下限值，则在步骤S430设定标记2，以命令不进行半频分频。如果发动机速度大于该下限值，则在步骤S431判定当前设定的标记是否标记1。如果是标记1，操作进行到步骤S427。如果不是标记1而是标记2，则操作进行到步骤S430。

在步骤S432，根据当前设定的标记，选择至CPU10的一个输入端口。如果设定了标记1，则曲柄角信号脉冲WC受到半频分频器8的处理，且半频处理过的值被输入到CPU10。如果设定了标记2，曲柄角信号脉冲WC只受到缓冲放大器7的波形成形，且原来的值被输入到CPU10而不受到半频分频器8的处理。

步骤S433，根据是已经输入了一个半频处理值还是一个原有值，来进行不同的计算，以确定用于随后的处理的单位角。

在图5的步骤S541，判定基准位置信号RS的电平是否已经上升。如果它已经上升，则操作进行到步骤S542。如果它还没有上升，则重复步骤S541。

在步骤S542，判定从基准位置信号RS的TDC移动是否沿着定时超前方向，即该基准位置信号脉冲RS是否更接近在该TDC之前出现的TDC。如果该TDC移动沿着定时超前方向，则在操作进行到步骤S544之前，在步骤S543计数曲柄角信号脉冲WC，直到距基准位置信号脉冲WC240℃A处。在步骤S544，读出一个喷射阈值。如果TDC移动不沿着定时超前方向，操作立即跳过步骤S543而进行到步骤S544。

如上所述，如果TDC移动沿着定时超前方向，则在步骤S543保持喷射测量操作，直到曲柄角信号脉冲WC被计数到240℃A。这种操作是根据这样的事实进行的，即在四冲程发动机中，在实际TDC之后的240℃A内，没有进行燃料喷射。步骤S543因而减小了操作负荷。

参见图6，将描述由步骤S650至步骤S667组成的小环。

在步骤S651，对环的计数被加1。在步骤S652，CPU10保持当前的曲柄角计数，即在基准位置信号RS上升之后计数的曲柄角信号脉冲WC的数目。在步骤S653，判定是否设定了标记3。如果设定了标记3，操作进行到步骤S659。如果还没有设定，操作进行到步骤S654。

在步骤S654，判定喷射信号NL的电平是否高于喷射阈值。如果高于，在步骤S656之前的步骤S655设定标记3。如果不高于，操作进行到步骤S664。

步骤S656判定喷射信号NL的电平是已经超过了喷射阈值一次、两次、还是两次以上。如果它超过了一次，操作进行到步骤S657，以保持在步骤S652获得的曲柄角计数值和最新的环计数值，作为第一值R1。然后操作进行到步骤S664。如果喷射信号NL的电平超过了阈值两次，操作进行到步骤S658，以将曲柄角计数和最新环计数值作为第二值R2而加以保持。操作随后进行到步骤S664。如果该信号电平已经超过了阈值两次以上，操作立即进行到步骤S664。

如果在步骤S653判定标记3已经被设定，则操作如下进行。

在步骤S659，判定喷射信号NL的电平是否低于喷射阈值。如果喷射信号NL低于该阈值，标记3在步骤S660被清除。如果NL不低于喷射临界值，操作进行到步骤S664。

在步骤S661，判定喷射信号NL的电平已经超过了喷射阈值一次、两次、还是两次以上。如果它已经超过了一次，则操作进行到步骤S662，以将曲柄角计数和最新环计数值作为第一值F1而加以保持。然后操作进行到步骤S664。如果喷射信号NL的电平已经超过了阈值两次，操作进行到步骤S663，以将曲柄角计数和最新环计数值作为第二值F2而加以保持。然后操作进行到步骤S664。如果该信号电平已经超过了该阈值两次以上，操作立即进行到步骤S664。

在步骤S664，判定曲柄角信号WC的电平是否已经上升。如果已经上升，则在步骤S665相应地增大曲柄角计数，例如增加1。然后，在步骤S666将环计数值复位到值1，随后是步骤S667。

如果判定曲柄角信号WC的电平还没有上升，操作立即进行到步骤S667。

在步骤S667，判定曲柄角计数相对于基准位置信号脉冲RS是否已经达到(或超过)150℃A。在150℃A以外不应该有燃料喷射。因此，如果曲柄角计数表示150℃A或更大，则停止喷射信号NL的输入，且操作进行到小环以外而到达步骤S771(图7)。如果曲柄角计数表示小于150℃A，操作返回到步骤S651。

参见图7，在步骤S771读出下一个操作的喷射阈值。应该理解的是，对每一个操作，都可以改变喷射阈值。

在步骤S772，读出下一个操作的TDC移动。对每一个操作，都可以改变该TDC移动。

步骤S773将表示第一喷射的上升的计数值(R1)、表示第一喷入的下降的计数值(F1)、表示第二喷射的上升的计数值(R2)、和表示第二喷射的下降的计数值(F2)，转换成相对于基准位置信号脉冲RS的曲柄角R1、F1、R2、F2，其中这些计数值每一个都对应于从基准位置信号脉冲RS计数的曲柄角信号脉冲WC与从环计数值获得的小数(时间值)的结合。

根据该实施例，上述角度，是相对于紧跟在基准位置信号脉冲RS的上升之后的第一曲柄角信号脉冲WC的上升，而实际确定或测量的。通常，第一曲柄角信号脉冲WC的上升，不与基准位置信号脉冲RS的上升重合。然而，在本说明书中，为了方便而采用了“相对于基准位置信号脉冲RS的曲柄角”这一表述。

步骤S774，通过采用公式(2)并根据曲柄角值R1、F1、R2、F2，计算第一喷射时期和第二喷射时期。

在步骤S775-S778，如果信号上升曲柄角不伴随有相应的信号下降曲柄角，则该信号上升曲柄角被判定为噪声并被擦除。

在步骤S775，判定第一喷射信号下降曲柄角F1是否为0。如果它是0，则在步骤S776将第一喷射信号上升曲柄角R1复位成0，且随后是步骤S777。如果它不是0，操作立即进行到步骤S777。

在步骤S777，判定第二喷射信号下降曲柄角F2是否为0。若它是0，则在其后为步骤S779的步骤S778，将第二喷射信号上升曲柄角R2复位到0。如果它不是0，则操作立即进行到步骤S779。

步骤S779-S782的操作，根据监测喷射阀的提升的喷射信号NL的提升持续时间的长度，来判定引导喷射、主喷射和次喷射。

步骤S779将第一喷射时期与在步骤S774确定的第二喷射时期相比较。如果第一喷射时期比第二喷射时期长，操作进行到步骤S780，在那里第一喷射被确定为主喷射，且第二喷射被确定为次喷射且其数据被放弃。操作随后进行到步骤S782。如果第一喷射时期不比第二喷射时期长，操作进行到步骤S781，在那里第一喷射被确定为引导喷射且第二喷射被确定为主喷射。然后操作进行到步骤S782。

在步骤S782，CPU10根据在步骤S772获得的TDC移动和在步骤S773获得的R1、F1、R2、F2，将引导喷射和主喷射的开始定时转换成相对于实际TDC的曲柄角。相对于实际TDC的各个引导和主喷射开始曲柄角，是作为一个差值而提供的，该差值是实际TDC的、相对于紧跟在基准位置信号脉冲RS的上升之后的曲柄角信号脉冲的上升的曲柄角，同相对于曲柄角信号脉冲WC的上升的喷射开始曲柄角之间的差。

参见图8，步骤S891读出进一步的TDC移动(STDC)。步骤S892判定主喷射开始定时是超前还是落后于STDC。步骤S892的判定随后由STDC灯表示。在步骤S893用诸如绿灯表示超前定时。落后的定时在步骤S894用诸如红灯表示。

上述操作因而判定了主喷射开始定时是在参照实际TDC设定的STDC之前还是之后，并判定了该定时是在实际TDC之前还是之后。

步骤S801判定如此确定的主喷射时期是否为0。

如果它不是0，主定时和时期的判定值在步骤S804被输出到D/A转换器13。随后操作返回到步骤S301(图3)。

如果它是0，操作进行到步骤S802，在那里判定在最后两次测量中主喷射时期值是否已经为0。

如果它在最后两次测量中已经为0，则在步骤S803将“0”值输出到D/A转换器13。操作随后返回到步骤S301。

如果它在最后两次测量中还不为0，则在步骤S805没有值被输出到D/A转换器13。然后操作返回到步骤S301。由于四冲程发动机的各个汽缸在每两周曲轴转动中经历一次喷射，所以在正常情况下每隔一个喷射判定操作获得一个“0”值。因此，这种正常判定的“0”值被忽略。

实施例2

下面结合图9至12，描述实施例2。实施例2提供了所谓双弹簧喷射阀的基本操作原理，该双弹簧喷射阀是分两步被提升的，即一个预提升和一个主提升，如图9所示。该操作监测各个提升的定时和时期。

图10至12的流程图，显示了与实施例1不同的步骤。

参见图10，步骤S1053-S1067取代了实施例1的小环中的步骤S653-S663。

步骤S1053判定是否已经设定的标记4。标记4表示喷射信号NL的电平已经超过了第一喷射阈值。如果还没有设定标记4，操作进行到步骤S1054。如果已经设定了标记4，操作进行到步骤S1057。

步骤S1054判定喷射信号NL的电平是否高于第一喷射阈值。如果它不高于，操作进行到步骤S664。如果它高于，则在其后为步骤S1056的步骤S1055设定标记4。在步骤S1056，把曲柄角计数和最新环计数作为值RP而加以保持。操作随后进行到步骤S664。

另一方面，步骤S1057判定是否已经设定了标记5。标记5表示喷射信号NL的电平已经超过了第二喷射阈值。如果还没有设定标记5，操作进行到步骤S1058。如果已经设定了标记5，操作进行到步骤S1061。

步骤S1058判定喷射信号NL的电平是否高于第二喷射阈值。如果它不高于，操作进行到步骤S1065。如果它高于，在步骤S1059设定标记5。然后，在步骤S1060，把曲柄角计数和最新环计数值作为值RM而加以保持。操作随后进行到步骤S664。

如果步骤S1058判定喷射信号NL的电平不高于第二喷射阈值，则在步骤S1065判定喷射信号NL的电平是否低于第一喷射阈值。如果它不低于，操作进行到步骤S664。如果它低于，在步骤S1066清除标记5。然后在步骤S1067把曲柄角计数和最新环计数作为值FP(在图9中没有显示FP，因为图9所示的图形不包括这种现象)而加以保持。然后操作进行到步骤S664。

如果步骤S1057判定已经设定了标记5，则在步骤S1061判定喷入信号NL的电平是否低于第一喷射阈值。如果它不低于，操作进行到步骤S664。如果它低于，在随后为步骤S1063的步骤S1062清除标记4，而在步骤S1063标记5被清除。然后，在步骤S1064把最新环计数值和曲柄角计数值作为值FM而加以保持。操作随后进行到步骤S664。

图11的步骤S1173-S1179是实施例1的步骤S773-S782的替换步骤。

步骤S1173将上述值RP、FP、RM、FM转换成成相对于基准位置的曲柄角RP、FP、RM、FM。步骤S1174判定曲柄角FP是否为0。

如果曲柄角FP是0，操作进行到步骤S1175，在那里RP与RM之间的时期被确定为预提升。在步骤S1176，RP与FM之间的时期被确定为喷射时期。操作随后进行到步骤S1179。

如果曲柄角FP不是0，操作进行到步骤S1177，在那里RP与FP之间的时期被确定为喷射时期。在其后是步骤S1179的步骤S1178，曲柄角RM和FM被复位到0。

步骤S1179将曲柄角RP转换成相对于实际TDC的曲柄角。

图12的步骤S1201-S1205取代了实施例1的步骤S801-S805。

步骤S1201判定喷射时期是否为0。

如果它为0，操作进行到步骤S1202，在那里判定喷射时期在最后两次测量操作中喷射时期是否连续地被判定为0。如果它在最后两次测量操作中为0，则在步骤S1203将“0”值输出到D/A转换器13。操作随后返回到步骤S301。如果它在最后两次测量操作没有连续地被判定为0，则在步骤S1204没有值被输出到D/A转换器13。操作随后返回到步骤S301。

如果在步骤S1201判定喷射时期不是0，操作进行到步骤S1205，在那里喷射定时和时期的判定值被输出到D/A转换器13。操作随后返回到步骤S301。

虽然在不考虑引导喷射的情况下描述了实施例2，但应该理解的是该实施例也可以得到修正，以象实施例1中那样判定引导喷射和主喷射。

实施例3

下面结合图13来描述实施例3。该实施例判定喷射信号NL的零和峰值电平，并根据该零和峰值电平之差来校正或改变喷射阈值。

如图13所示，喷射阈值J1、J2和J3由以下公式提供：

J1＝k×p1

J2＝k×p2

J3＝k×p3

其中：p1、p2、p3是相对于零电平的各种峰值电平，且k是一个常数。

对喷射阈值的这种校正，将抵消提升传感器和操作随时间的改变。

该实施例还采用了预定的时间长度(阈值)来判定正常设定的喷射和错误设定的喷射。如果一个测量到的喷射时期短于该预定时间长度，则该测量到的时期被判定为噪声。

这些喷射阈值在图7的步骤S771被输入。实施例3基本上沿着上述的流程。

实施例4

下面将结合图14来描述实施例4；图14显示了喷射信号NL的各种脉冲。该实施例采用了一个原理，即实际的喷射阀提升产生了一定电平的喷射信号NL，且该电平将持续一定的时间长度。如果喷射信号NL的电平，在不短于根据信号的峰值电平确定的时间长度(以下称为“喷射持续时间阈值”)的时期里，保持高于一个喷入阈值，则判定实际发生了喷射阀提升。如果喷射信号NL的电平超过了喷射电平阈值但在这样一个时期(喷射持续时间阈值)之前下降到该阈值以下，则判定没有发生正常的喷射阀提升，且信号电平的这种上升是噪声。

该原理是根据这样一个事实，即至一定打开程度的实际阀提升需要一定的时间，且不能即时实现。因此，根据该实施例，喷射信号电平的瞬时上升被判定为噪声。

参见图14的小信号脉冲，峰值电平p1较低，但有效高电平持续时间T1较长，更具体地说，比喷射持续时间阈值TN1长。这里，有效高电平持续时间T1指的是这样一段时间，即在该段时间中信号电平保持在高于根据峰值电平p1而确定的喷射电平阈值J1的电平。喷射持续时间阈值TN1是根据如上所述的峰值电平p1确定的。由于T1＞TN1，因此判定该信号脉冲代表了实际的喷射阀提升。

至于由虚线表示的大信号脉冲，峰值电平p2较高，但有效高电平持续时间T2较短，更具体地说，短于喷射持续时间阈值TN2。这里，有效高电平持续时间T2，指的是其中信号电平保持在高于根据峰值电平p2预定的喷射电平阈值J2的电平的持续时间。喷射持续时间阈值TN2是根据峰值电平p2预定的。由于T2＜TN2，判定该信号脉冲不代表实际喷射阀提升，而是噪声。

至于由实线表示的、具有峰值电平p2的大信号脉冲，有效高电平持续时间T2’长于TN2。因此，判定该脉冲代表了实际喷射阀提升。

实施例4能够检测产生喷射信号NL的低峰值的喷射阀提升。另外，如果喷射信号NL超过了预定电平但在预定的时间内下降到预定电平以下，则这种信号脉冲被判定为噪声。

与实施例3类似，实施例4随着上述流程图进行。

实施例5

上述实施例采用了如图6所示的小环，来计数曲柄角信号脉冲WC并测量曲柄角信号脉冲WC的间隔的一个部分，以确定相对于基准位置信号脉冲RS的到达的喷射开始定时和喷射时期。然而，实施例5采用了硬件计数器来进行这种操作，从而减小了计算量并消除了对通用脉冲处理器(UPP)的需要。

参见图15，它显示了根据实施例5的计算部分120的主要部分的放大图，其中一个第一计数器31接收基准位置信号脉冲RS和曲柄角信号脉冲WC—该基准位置信号脉冲RS和曲柄角信号脉冲WC是经过图1所示的检测部分110的至少一个其他的电路而分别从基准位置检测器2和曲柄角传感器3送来的。一个第二计数器32，接收经过检测部分110的至少一个其他电路或经过一个分频器8而从曲柄角传感器3送来的曲柄角信号脉冲WC，并接收从振荡器33输出并具有预定频率(例如312.5kHz)的信号脉冲。

第一、第二和第三锁存处理器34、35、36包括双稳态电路。第一锁存处理器34经过一个上升/下降传感器37，从一个提升传感器1接收喷射信号脉冲NL，并计数来自第一计数器31的信号脉冲。第二锁存处理器35经过一个上升/下降传感器37，从提升传感器1接收喷射信号脉冲NL，并计数来自第二计数器32的信号脉冲。第三锁存处理器36，直接或经过分频器8，从曲柄角传感器3接收曲柄角信号脉冲，并计数来自第二计数器32的信号脉冲。

锁存处理器34、35、36，经过一条总线14，而与CPU10、ROM11、RAM12和DAC13相连。

下面结合图16，描述该实施例的操作；在图16中，(A)表示基准位置信号RS，(B)表示TDC信号，(C)表示喷射信号NL，(D)表示曲柄角信号WC，(E)表示来自振荡器33的信号脉冲，(F)表示第一计数器31的操作，且(G)表示第二计数器32的操作。

如(F)所示，第一计数器31的计数，每当基准位置信号脉冲RS上升时，都被清除。随后，每当第一计数器31接收到曲柄角信号脉冲WC时，第一计数器31都向上计数并将计数值输出到第一锁存处理器34。根据来自CPU10的信号，第一锁存处理器34，在喷射信号脉冲NL超过一个阈值、TDC信号上升且喷射信号脉冲NL的电平下降到该阈值以下的定时(用符号表示)，将计数值a’、b’、c’锁存在RAM12中。如此被存储在RAM12中的计数值a’、b’、c’，对应于前述公式(3)、(4)和(5)中的a、b、c。

如(G)所示，第二计数器32的计数值，每当曲柄角信号脉冲WC上升时，都被清除。第二计数器32计数来自振荡器33的信号脉冲，并将计数值输出到第二和第三锁存处理器35、36。

第二锁存处理器35，根据来自CPU10的信号，在喷射信号脉冲NL的电平超过阈值、TDC信号脉冲上升且喷射信号脉冲NL的电平下降到该阈值以下的定时(用符号表示)，将计数值a″、b″、c″锁存到RAM12中。如此存储在RAM12中的计数值a″、b″、c″，每一个都表示振荡器33在相应的锁存定时至前一个曲柄角信号脉冲WC的上升之间的时期里输出的信号脉冲的数目。

第三锁存处理器36，根据曲柄角信号WC，在曲柄角信号脉冲WC上升时(用符号表示)，将计数值Gn锁存到RAM12中。计数值Gn每一个都表示振荡器33在曲柄角信号WC的脉冲间隔Wr里输出的信号脉冲的数目。

因此，曲柄角信号WC的脉冲间隔Wr的一个部分—它是相对于基准位置信号脉冲RS精确地确定上述定时等等所需的，能够以锁存在第二锁存单元35中的计数值与锁存第三锁存单元36中的计数值的比值的形式，得到确定。

例如，喷射信号NL的电平超过阈值与前一个曲柄角信号脉冲WC的上升的定时之间的时期，被确定为

               Wr×a″/G2

其中：Wr是曲柄角信号WC的脉冲间隔，a″是第二计数器32的计数值，且G2是振荡器33在基准位置信号脉冲RS上升之后的第二检测时期里输出的信号脉冲的数目。虽然a″是在第三检测时期中获得的，但采用了值G2而不是G3。这可以作如下解释。G2是在检测到值a″之前获得的，因而上述的计算能够在获得a″之后立即进行。另一方面，由于G3只能在检测到a″之后获得，所以计算必须在获得了a″之后等候一段时间。另外，G2和G3通常彼此相差不大。

因此，基准位置信号脉冲RS的上升与喷射信号NL的电平超过临界值的定时之间的时期T1，能够被获得如下：

      T1＝W0+(a’×Wr)+(Wr×a″/G2)

其中：a’是第一计数器31的计数值，且W0是基准位置信号脉冲RS的上升与紧跟着的曲柄角信号脉冲WC的上升之间的时期，而W0在后面的计算中被消掉了。

基准位置信号脉冲RS的上升与TDC信号脉冲的上升之间的时期T2，以及基准位置信号脉冲RS的上升与喷射信号NL的电平超过临界值的定时之间的时期T3，能够以类似的方式获得。

以上的计算以外的运算，基本上与其他实施例的相同。

如果振荡器33的频率是312.5kHz，且发动机速度为5000rpm，则判定精度如下。发动机速度可被表示为：

5000rpm≈83.3转/秒

＝83.3×360°/秒＝29988°/秒

此时，转动1°所需的时间为：

1/29988°≈3.33×10^-5(秒)

312.5kHz的脉冲的间隔为：

1/(312.5×1000)＝3.20×10^-6(秒)

对应于一个脉冲间隔的角度增量为：

(3.20×10^-6)/(3.33×10^-5)≈0.096(°)

因此，实现了大约0.1°的精度。

虽然结合一个测试设备对该最佳实施例进行了描述，本发明的喷射定时测量装置和方法也可以被包含在车辆中，以对发动机进行反馈控制。例如，本发明可以被应用于一种反馈控制系统—该系统检测一个喷射定时，并根据该检测而将喷射定时保持在预定范围内。当本发明被用在车辆中时，可以通过在组装工厂预先设定一个TDC移动角—它已经通过采用同步光而相对于基准位置信号得到了确定，或者借助包含在控制系统中的TDC传感器，来提供该TDC信号。这种车载控制系统要求适当的装置，以在即使TDC移动随着时间发生变化的情况下也能实现适当的喷射定时控制。然而，上述的操作规定不需要进行实质性的改变。

本发明的喷射定时测量装置和方法，可以被应用到各种发动机，诸如柴油发动机或汽油发动机。

虽然已经结合最佳实施例对本发明进行了描述，但应该理解的是，本发明不仅限于所公布的实施例。相反地，本发明覆盖了包括在所附的权利要求书的范围和精神之内的各种修正和等价设置。

Claims (14)

1.一种喷射定时测量方法，包括以下步骤：

测量一个第一时期，该第一时期开始于一个基准位置信号的产生—该基准位置信号是在开始从设置在一个发动机中的喷射阀喷射燃料之前以预定定时产生的，并结束于一个喷射信号的产生，该喷射信号是响应于根据一个曲柄角信号而从喷射阀进行的燃料喷射而产生的，该基准位置信号对应于曲轴上的一个基准位置；

测量一个第二时期，该第二时期从基准位置信号的产生至根据曲柄角信号的上死点位置；以及

根据所述第一时期和所述第二时期，确定一个相对于该上死点位置的喷射定时。

2.一种喷射定时测量装置，包括：

曲柄角信号发生装置，用于在表示曲轴的转角的曲柄角每有一个预定增量时产生一个曲柄角信号；

基准位置信号发生装置，用于在从设置在一个发动机中的一个喷射阀喷射燃料之前，以预定定时产生一个基准位置信号，该基准位置信号对应于曲轴上的一个基准位置；

喷射信号发生装置，用于当喷射阀喷射燃料时产生一个喷射信号；

上死点信号发生装置，用于当活塞达到上死点位置时产生一个上死点信号；以及

燃料喷射定时计算装置，用于根据一个第一时期和一个第二时期来计算相对于上死点位置的燃料喷射定时，其中该第一时期从基准位置信号发生装置产生基准位置信号时开始并在喷射信号发生装置产生喷射信号时结束，该第二时期从基准位置信号产生时开始并在上死点信号发生装置产生上死点信号时结束，所述第一时期和所述第二时期是根据来自曲柄角信号发生装置的曲柄角信号来测量的。

3.根据权利要求2的喷射定时测量装置，其中在曲轴上的基准位置处于超前上死点位置30℃A至90℃A的范围内。

4.根据权利要求2的喷射定时测量装置，其中对第一和第二时期的测量开始于一个曲柄角信号的产生—该曲柄角信号的产生紧跟着一个基准位置信号的产生。

5.根据权利要求2的喷射定时测量装置，其中对第一和第二时期的测量包括计数曲柄角信号脉冲和确定曲柄角信号的一个脉冲的一部分，该部分是以该部分的长度与曲柄角信号的至少一个脉冲间隔的长度的比值的形式确定的。

6.根据权利要求5的喷射定时测量装置，其中所述比值是根据一个第一计数值和一个第二计数值确定的，该第一计数值是由一个计数器在基准位置信号产生之后在曲柄角信号的至少一个脉冲间隔期间里提供的，且该第二计数值是由该计数器在该部分的时期里提供的，所述计数器由曲柄角信号脉冲启动。

7.根据权利要求2的喷射定时测量装置，其中如果曲轴的转速超过了预定值，则该轴每转动一周计数的曲柄角信号的数目被除以一个数，以将除后的值用于由喷射定时计算装置进行的计算。

8.根据权利要求2的喷射定时测量装置，其中在曲轴的一次转动期间对喷射时期进行多次的测量，且在所述测量期间获得的最大测量结果被确定为主喷射时期。

9.根据权利要求8的喷射定时测量装置，其中在多次测量的最大测量结果之前获得的一个喷射时期测量结果被确定为一个引导喷入时期，且其中在该最大测量结果之后获得的一个喷射时期测量结果被确定为次喷射时期。

10.根据权利要求2的喷射定时测量装置，其中喷射信号的一个电平对应于喷射阀的打开，且其中测量一个喷射时期，该喷射时期从喷射信号的电平超过一个预定阈值的喷射开始时刻开始，并在该喷射信号的电平下降到该预定阈值以下的一个喷射结束时刻结束。

11.根据权利要求10的喷射定时测量装置，其中采用了多个临界值来确定喷射信号的电平，以跟随喷射阀的打开随时间的改变。

12.根据权利要求10的喷射定时测量装置，其中根据喷射信号的零电平和一个峰值电平之间的差，用根据一个差值的一个预定阈值来校正用于确定燃料喷射的预定阈值。

13.根据权利要求12的喷射定时测量装置，其中如果喷射信号的电平在不短于预定时间长度的时间里持续不低于一个预定阈值—该预定阈值大于所述阈值，则判定出现了一个峰值电平。

14.根据权利要求10的喷射定时测量装置，其中如果喷射信号脉冲的电平在不短于根据该喷射信号脉冲的峰值电平确定的时间长度的时间里持续高于该预定阈值，则判定该喷射阀被打开。

Images