CN113494375A

CN113494375A - 探测装置

Info

Publication number: CN113494375A
Application number: CN202011501215.3A
Authority: CN
Inventors: 松本恭平; 川上大地
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2020-03-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2021-10-12
Anticipated expiration: 2040-12-18
Also published as: CN113494375B; US11280286B2; JP2021148037A; JP7247135B2; US20210293195A1

Abstract

本发明的探测装置具有：滤波器单元，进行对于第1波形进行滤波处理的第1滤波处理和对于第2波形进行滤波处理的第2滤波处理之中的任一者；检测单元，在将所述第1波形的微分波形或所述第2波形设为第3波形的情况下，检测所述第3波形中的规定的峰值即第1峰值的定时；校正单元，基于所述第3波形的所述第1峰值与所述第1峰值之后出现的所述第3波形的第2峰值的差分，校正由所述检测单元检测出的定时即检测值相对所述燃料喷射阀实际地进行所述开阀或所述闭阀的定时的偏移；以及探测单元，基于由所述校正单元校正后的检测值，探测所述燃料喷射阀的所述开阀及所述闭阀中的任一者或两者。

Description

探测装置

技术领域

本发明涉及探测装置。

本申请要求基于2020年3月18日在日本国申请的特愿2020－047237号的优先权，将其内容引用于此。

背景技术

在日本特开2016－180345号公报中，公开了控制具有螺线管线圈的燃料喷射阀的控制装置。

这种控制装置将通过通电在螺线管线圈中产生的电压波形进行微分，将进行了该微分的电压波形即微分波形的波峰(拐点)的定时检测为燃料喷射阀进行了闭阀或开阀的定时。

电压波形中包含有噪声。因此，电磁阀驱动装置使用低通滤波器除去被包含在电压波形或微分波形中的噪声。

发明内容

发明要解决的课题

若对于电压波形或微分波形应用低通滤波器，则产生微分波形的迟钝。因此，例如，通过低通滤波器除去噪声前的电压波形的微分波形的拐点和除去了该噪声后的电压波形的微分波形的拐点会偏移。这种拐点的偏移是使燃料喷射阀的开阀或闭阀的探测精度恶化的主要因素之一。

本发明是鉴于这样的情况而完成的发明，其目的在于提供使燃料喷射阀的开阀或闭阀的探测精度提高的探测装置。

用于解决课题的手段

(1)本发明的一方式是，探测具有螺线管线圈的燃料喷射阀的开阀及闭阀中的任一者或两者的探测装置，具有：滤波器单元，其进行第1滤波处理和第2滤波处理之中的任一者，所述第1滤波处理对于所述螺线管线圈中产生的第1电压波形、或基于所述第1电压波形得到的第2电压波形即第1波形进行滤波处理，所述第2滤波处理对于所述第1波形的微分波形即第2波形进行滤波处理；检测单元，在将所述第1波形的微分波形或所述第2波形设为第3波形的情况下，检测所述第3波形中的规定的峰值即第1峰值的定时；校正单元，基于所述第3波形的所述第1峰值与在所述第1峰值之后出现的所述第3波形的第2峰值的差分，校正由所述检测单元检测出的定时即检测值相对所述燃料喷射阀实际地进行所述开阀或所述闭阀的定时的偏移；以及探测单元，基于由所述校正单元校正后的检测值，探测所述燃料喷射阀的所述开阀及所述闭阀中的任一者或两者。

(2)在上述(1)的探测装置中，所述校正单元也可以基于所述第3波形的向上的峰值即所述第1峰值与在所述第3波形中所述第1峰值之后最先出现的向下的峰值即所述第2峰值的差分，校正所述偏移。

(3)在上述(1)或上述(2)的探测装置中，所述校正单元也可以基于所述差分校正所述检测值，使得由所述检测单元检测出的定时即检测值与实际的所述燃料喷射阀进行所述开阀或所述闭阀的定时一致。

(4)在上述(1)至上述(3)的任意一项的探测装置中，所述滤波器单元也可以是有限脉冲响应滤波器。

发明效果

如以上说明，根据本发明的上述方式，可以使燃料喷射阀的开阀或闭阀的探测精度提高。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的燃料喷射阀L的结构例子的图。

图2是表示同一实施方式的电磁阀驱动装置1的结构例子的图。

图3是说明同一实施方式的偏移ΔToffset的校正方法的图。

图4A是说明同一实施方式的第3波形的生成方法的图。

图4B是说明同一实施方式的第3波形的生成方法的图。

标号说明

1电磁阀驱动装置

4螺线管线圈

300控制装置(探测装置)

340滤波器单元

350微分运算单元

360检测单元

370校正单元

380探测单元

L燃料喷射阀

具体实施方式

以下，使用附图说明本发明的一实施方式的电磁阀驱动装置。

如图1所示，本实施方式的电磁阀驱动装置1是驱动燃料喷射阀L的驱动装置。具体地说，本实施方式的电磁阀驱动装置1是以向装载于车辆中的内燃机喷射燃料的燃料喷射阀L(电磁阀)作为驱动对象的电磁阀驱动装置。

燃料喷射阀L是将向装载于车辆中的汽油发动机或柴油发动机等内燃机喷射燃料的电磁阀(螺线管阀)。

以下，使用图1说明燃料喷射阀L的结构例子。

如图1所示，燃料喷射阀L具有固定芯2、阀座3、螺线管线圈4、阀针(needle)5、阀体6、保持器(retainer)7、下止动器(lower stopper)8、阀体施力弹簧9、可动芯10、以及可动芯施力弹簧11。在本实施方式中，固定芯2、阀座3、以及螺线管线圈4为固定部件，阀针5、阀体6、保持器7、下止动器8、阀体施力弹簧9、可动芯10、以及可动芯施力弹簧11为可动部件。

固定芯2为圆筒状的部件，被固定在燃料喷射阀L的外壳(未图示)上。

固定芯2由磁性材料形成。

阀座3被固定在燃料喷射阀L的外壳上。阀座3有喷射孔3a。

喷射孔3a是喷射燃料的孔，在阀体6落座在阀座3上的情况下封闭，在阀体6离开了阀座的情况下开口。

螺线管线圈4通过电线被卷绕为环状而形成。螺线管线圈4与固定芯2被配置为同心状。

螺线管线圈4与电磁阀驱动装置1电连接。螺线管线圈4通过由电磁阀驱动装置1通电，形成包含固定芯2及可动芯10的磁路。

阀针5是沿固定芯2的中心轴延伸的长条状的杆部件。通过由包含固定芯2及可动芯10的磁路产生的吸引力，阀针5沿固定芯2的中心轴的轴方向(阀针5的延伸方向)移动。再者，在以下的说明中，在固定芯2的中心轴的轴方向中，将可动芯10通过上述吸引力移动的方向称为上方，将与可动芯10通过上述吸引力移动的方向相反的方向称为下方。

阀体6被形成在阀针5中的下方的前端。阀体6通过落座在阀座3上将喷射孔3a封闭，通过从阀座3离开使喷射孔3a开口。

保持器7具有导向部件71及法兰盘72。

导向部件71是被固定在阀针5中的上端的圆筒状的部件。

法兰盘72被形成得在导向部件71的上端中向阀针5的径向突出。

法兰盘72下方的端面是与可动芯施力弹簧11的抵接面。此外，法兰盘72中的上方的端面是与阀体施力弹簧9的抵接面。

下止动器8是被固定在阀座3和导向部件71之间的阀针5上的圆筒状的部件。该下止动器8上方的端面是与可动芯10的抵接面。

阀体施力弹簧9是被容纳在固定芯2的内部的压缩螺旋弹簧，被夹插在外壳的内壁表面和法兰盘72之间。阀体施力弹簧9将阀体6向下方施力。即，在螺线管线圈4未被通电的情况下，通过阀体施力弹簧9的作用力，阀体6被抵接到阀座3。

可动芯10被配置在导向部件71和下止动器8之间。可动芯10是圆筒状的部件，与阀针5被同轴设置。该可动芯10在中央被形成阀针5穿通的通孔，可沿阀针5的延伸方向移动。

可动芯10的上方的端面是与固定芯2及可动芯施力弹簧11的抵接面。另一方面，可动芯10的下方的端面是与下止动器8的抵接面。可动芯10由磁性材料形成。

可动芯施力弹簧11是被夹插在法兰盘72和可动芯10之间的压缩螺旋弹簧。可动芯施力弹簧11将可动芯10向下方施力。即，在螺线管线圈4未被通电的情况下，通过可动芯施力弹簧11的作用力，可动芯10被抵接到下止动器8。

接着，说明本实施方式的电磁阀驱动装置1。

如图2所示，电磁阀驱动装置1具有驱动装置200及控制装置300。

驱动装置200具有电源装置210及开关220。

电源装置210具有电池及升压电路的至少一个。所述电池被装载在车辆中。所述升压电路将所述电池的输出电压即电池电压Vb升压，并输出该升压后的电压即升压电压Vs。电源装置210也可以将电池电压Vb输出到螺线管线圈4。

电源装置210通过将升压电压Vs输出到螺线管线圈4而对螺线管线圈4通电。电源装置210也可以通过将电池电压Vb输出到螺线管线圈4而对螺线管线圈4通电。由控制装置300控制从电源装置210输出到螺线管线圈4的电压。此外，由控制装置300控制对螺线管线圈4的通电。

开关220由控制装置300控制其接通状态或关断状态。若开关220被控制为接通状态，则从电源装置210输出的电压被供给到螺线管线圈4。由此，开始对螺线管线圈4的通电。若开关220被控制为关断状态，则从电源装置210对螺线管线圈4的电压的供给被停止。

控制装置300具有电压检测单元310、控制单元320以及存储单元400。再者，控制装置300是本发明的“探测装置”的一例。

电压检测单元310检测在螺线管线圈4中产生的电压Vc。例如，电压Vc是螺线管线圈4两端的电压。电压检测单元310将检测出的电压Vc输出到控制单元320。

控制单元320具有通电控制单元330、滤波器单元340、微分运算单元350、检测单元360、校正单元370、以及探测单元380。

通电控制单元330控制电源装置210。通电控制单元330将开关220控制为接通状态或关断状态。通电控制单元330通过将开关220控制为接通状态，使来自电源装置210的电压被供给到螺线管线圈4。通电控制单元330通过将开关220从接通状态控制为关断状态，使从电源装置210对螺线管线圈4的电压的供给停止。若对螺线管线圈4的电压的供给被停止，则在螺线管L中产生反电动势，在螺线管L的两端产生反向电压。该反向电压随着时间减少，在经过一定时间后消失。在这样的电压差消失之前，已被开阀的燃料喷射阀L的阀体6碰撞到阀座3而被闭阀，在阀体6碰撞到阀座3时该电压差的减少梯度变化。本实施方式的控制单元320通过探测该减少梯度的变化，探测燃料喷射阀L的闭阀。

滤波器单元340通过对于从电压检测单元310输出的电压Vc的波形(以下，称为“电压波形”。)Wv进行滤波处理而生成滤波波形Wf。该电压Vc是将开关220从接通状态控制为关断状态后的电压Vc。滤波处理是除去被包含在电压Vc的电压波形Wv中的噪声成分的处理。例如，滤波器单元340是低通滤波器。例如，滤波器单元340是有限脉冲响应(FIR：FiniteImpulse Response)滤波器。滤波器单元340将生成的滤波波形Wf输出到微分运算单元350。再者，电压波形Wv是本发明的“第1波形”的一例。

微分运算单元350通过将滤波器单元340中生成的滤波波形Wf进行时间微分而生成微分波形Wd。微分运算单元350将生成的微分波形Wd输出到校正单元370。再者，本实施方式的微分波形Wd是电压波形Wv的一阶微分，但未被仅限定为一阶微分，也可以是二阶微分以上的高阶微分。微分波形Wd是本发明的“第3波形”的一例。

检测单元360具有第1检测单元361及第2检测单元362。

第1检测单元361检测微分波形Wd的规定的峰值即第1峰值和该第1峰值的定时Tp。在本实施方式中，第1峰值是微分波形Wd中向上的波峰的微分值。例如，检测单元360将在微分波形Wd中最先出现的向上的波峰(以下，称为“第1波峰”。)P1的微分值检测为第1峰值。例如，第1峰值的定时Tp是第1检测单元361检测到第1峰值的时间。作为一例，第1检测单元361将对螺线管线圈4的通电被停止起至第1波峰为止的时间检测为定时Tp。

第2检测单元362在微分波形Wd中检测第1峰值之后出现的第2峰值。在本实施方式中，第2峰值是微分波形Wd中向下的波峰的微分值。例如，检测单元360将在微分波形Wd中第1峰值之后最先出现的向下的波峰的微分值检测为第2峰值。

校正单元370基于微分波形Wd的第1峰值和第1峰值之后出现的该微分波形Wd的第2峰值的差分ΔY，校正第1检测单元361的检测值(定时Tp)中的与实际的燃料喷射阀L进行了闭阀的定时的偏移ΔToffset。例如，校正单元370基于由检测单元360检测出的第1峰值和第2峰值的差分ΔY校正偏移ΔToffset。

作为一例，校正单元370通过运算由第1检测单元361检测出的第1峰值和由第2检测单元362检测出的第2峰值之差而获取差分ΔY。校正单元370基于差分ΔY，校正第1检测单元361的检测值(定时Tp)，使得没有偏移ΔToffset。例如，校正单元370从被存储在存储单元400中的信息X读取与差分ΔY对应的偏移ΔToffset。然后，校正单元370通过对第1检测单元361的检测值相加读取到的偏移ΔToffset而校正该检测值。校正单元370将已校正的检测值(以下，称为“校正值”。)输出到探测单元380。由此，校正值成为实际的燃料喷射阀L进行了闭阀的定时。

探测单元380基于校正值探测燃料喷射阀L的闭阀。在本实施方式中，探测单元380在以校正值所示的时间中，探测燃料喷射阀L进行了闭阀。

信息X被存储在存储单元400中。信息X是差分ΔY和偏移ΔToffset被相关联的信息。本发明人得到了在差分ΔY和偏移ΔToffset之间有相关关系这样的见解。若差分ΔY增加，则偏移ΔToffset也同样地增加。另一方面，若差分ΔY减少，则偏移ΔToffset也同样地减少。例如，偏移ΔToffset以将差分ΔY作为变量的函数表示。

微分波形Wd的第1峰值和第2峰值的差分ΔY因滤波处理的特性而变化。燃料喷射阀L实际地进行了闭阀的定时是，没有被进行滤波处理的电压波形Wv的微分波形Wx的向上的波峰发生时。此外，在微分波形Wx的向上的波峰和微分波形Wd的向上的波峰(第1波峰)之间发生的时间性的偏移ΔToffset也同样因滤波处理的特性而变化。即，差分ΔY和偏移ΔToffset分别表示滤波处理的同一特性，具有相关关系。

该信息X是差分ΔY和偏移ΔToffset被相关联的算式和表等的信息。

以下，说明本实施方式的作用效果。

控制单元320在规定的通电开始时间中，对于螺线管线圈4开始通电。然后，控制单元320在从通电开始时间起经过了规定时间后的时间即通电停止时间中，停止对螺线管线圈4的通电。若对螺线管线圈4的通电被停止，则在螺线管线圈4的两端产生反向电压。该反向电压随着时间减少，在经过一定时间后消失。在这样的电压差消失之前，燃料喷射阀L的阀体6碰撞到阀座3，燃料喷射阀L进行闭阀。在燃料喷射阀L进行了闭阀的情况下，形成在燃料喷射阀L中的所述磁路内的电感变化。因该电感的变化，该电压差即电压Vc变化。

因此，控制单元320通过检测将电压Vc的电压波形Wv进行了微分的波形即微分波形Wx的拐点，可以探测燃料喷射阀L的闭阀。但是，在微分波形Wx中包含有高频成分的噪声。因此，控制单元320通过对于电压波形Wv应用FIR滤波器等的低通滤波器，除去被包含在电压波形Wv中的高频成分的噪声。然后，控制单元320通过将除去了高频成分的噪声的电压波形(滤波波形Wf)进行微分，生成被除去了噪声的微分波形Wd。

然而，如图3所示，微分波形Wd的拐点f2(P1)相对微分波形Wx的拐点f1产生时间性的偏移ΔToffset。这里，微分波形Wx的拐点出现的定时Tx是燃料喷射阀L进行闭阀的定时。因此，在将微分波形Wd的拐点出现的定时Tp检测为燃料喷射阀L的闭阀定时的情况下，在该检测值中，包含与实际的燃料喷射阀L进行闭阀的定时的偏移ΔToffset。

因此，控制单元320利用在微分波形Wd的第1峰值和第2峰值之差即差分ΔY和偏移ΔToffset之间有相关关系，基于差分ΔY校正被包含在检测值中的偏移ΔToffset。具体地说，控制单元320检测微分波形Wd的拐点，基于差分ΔY校正该检测值(定时Tp)，使得没有偏移ΔToffset。由此，控制单元320可以使燃料喷射阀L的闭阀的探测精度提高。

以上，参照附图详述了本发明的一实施方式，但具体的结构没有被仅限于该实施方式，还包含不脱离本发明的宗旨的范围的设计等。

上述滤波器单元340通过对于电压波形Wv(第1电压波形)进行滤波处理而生成滤波波形Wf。但是，滤波器单元340也可以通过不是对于电压检测单元310检测出的电压波形Wv、而是对于基于电压波形Wv得到的电压波形(第2电压波形)进行滤波处理而生成滤波波形Wf。基于电压波形Wv得到的电压波形也可以不是电压检测单元310检测到的电压波形Wv本身，而是对于电压波形Wv施以规定的处理所得的电压波形。规定的处理没有被特别地限定。例如，基于电压波形Wv得到的电压波形也可以是被记载在日本特开2016－180345号公报中的燃料喷射阀动作时的燃料喷射阀的电压波形即正常动作波形与作为燃料喷射阀不动作时的该燃料喷射阀的电压波形的无动作波形的差分即差分波形。

上述实施方式的探测单元380基于校正值探测燃料喷射阀L的闭阀。但是，并未被限定于此，探测单元380也可以基于校正值探测燃料喷射阀L的开阀。这种情况下，偏移ΔToffset表示由第1检测单元361检测出的拐点的定时与实际的燃料喷射阀L开阀的定时的偏移。即，校正单元370基于微分波形Wd的第1峰值和第1峰值之后出现的该微分波形Wd的第2峰值的差分ΔY，校正由第1检测单元361检测出的定时即检测值中的与实际的燃料喷射阀L开阀的定时的偏移ΔToffset。

如图4A所示，上述实施方式的微分运算单元350将由滤波器单元340滤波处理后的电压波形即滤波波形Wf进行了微分，但未被限定于此，如图4B所示，也可以将被输入到滤波器单元340的电压波形进行微分。即，微分运算单元350也可以将第1电压波形及第2电压波形中的任一个波形(第1波形)进行微分(图4B)。这种情况下，滤波器单元340将第1电压波形或第2电压波形的微分波形(第2波形)进行滤波处理，将滤波处理后的微分波形输出到校正单元370(图4B)。因此，滤波器单元340进行对于第1电压波形和第2电压波形中的任一个电压波形即第1波形进行滤波处理的第1滤波处理(图4A)和对于第1波形的微分波形即第2波形进行滤波处理的第2滤波处理(图4B)之中任一个的滤波处理。

检测单元360检测作为进行了第1滤波处理的第1波形的微分波形和进行了第2滤波处理的第2波形之中任一个波形的第3波形的规定的峰值即第1峰值的定时。校正单元370基于第3波形的第1峰值和第1峰值之后出现的该第3波形的第2峰值的差分，校正由所述检测单元检测出的定时即检测值中的与实际的燃料喷射阀进行开阀或闭阀的定时的偏移。

本实施方式的控制单元320将第1检测单元361中被检测出的定时即检测值延迟或提前与差分ΔY相应的时间(偏移ΔToffset)。由此，控制单元320将检测值仅延迟或提前了偏移ΔToffset的时间检测为开阀定时或闭阀定时。因此，控制单元320可以使燃料喷射阀L的闭阀及开阀中的至少一个的探测精度提高。

滤波器单元340也可以是FIR滤波器。FIR滤波器具有不易发生相位失真的特性。因此，控制单元320可以通过利用FIR滤波器作为滤波器单元340，使燃料喷射阀L的闭阀及开阀中的至少一个的探测精度进一步提高。

再者，也可以由计算机实现上述控制单元320的全部或一部分。这种情况下，上述计算机也可以具有CPU、GPU等的处理器及计算机可读取的记录介质。而且，也可以将用于由计算机实现控制单元320的全部或一部分功能的程序记录在上述计算机可读取的记录介质中，通过使上述处理器读入被记录在该记录介质中的程序并执行而实现。这里，“计算机可读取的记录介质”是指软盘、光磁盘、ROM、CD－ROM等的可移动介质、被内置在计算机系统中的硬盘等的存储装置。而且，“计算机可读取的记录介质”也可以包含像经由互联网等网络或电话线路等的通信线路发送程序的情况下的通信线路那样、在短时间的期间动态地保持程序的记录介质、像在该情况下成为服务器或客户端的计算机系统内部的易失性存储器那样、保持一定时间的程序的记录介质。此外，上述程序可以是用于实现一部分前述的功能的程序，而且可以是通过与已经被记录在计算机系统中的程序组合来实现前述的功能的程序，也可以是使用FPGA等的可编程逻辑设备而被实现的程序。

Claims

1.一种探测装置，其为探测具有螺线管线圈的燃料喷射阀的开阀及闭阀中的任一者或两者的探测装置，具有：

滤波器单元，进行第1滤波处理和第2滤波处理之中的任一者，所述第1滤波处理对于所述螺线管线圈中产生的第1电压波形、或基于所述第1电压波形得到的第2电压波形即第1波形进行滤波处理，所述第2滤波处理对于所述第1波形的微分波形即第2波形进行滤波处理；

检测单元，在将所述第1波形的微分波形或所述第2波形设为第3波形的情况下，检测所述第3波形中的规定的峰值即第1峰值的定时；

校正单元，基于所述第3波形的所述第1峰值与在所述第1峰值之后出现的所述第3波形的第2峰值的差分，校正由所述检测单元检测出的定时即检测值相对所述燃料喷射阀实际地进行所述开阀或所述闭阀的定时的偏移；以及

探测单元，基于由所述校正单元校正后的检测值，探测所述燃料喷射阀的所述开阀及所述闭阀中的任一者或两者。

2.如权利要求1所述的探测装置，其中，

所述校正单元基于所述第3波形的向上的峰值即所述第1峰值与在所述第3波形中所述第1峰值之后最先出现的向下的峰值即所述第2峰值的差分，校正所述偏移。

3.如权利要求2所述的探测装置，其中，

所述校正单元基于所述差分校正所述检测值，使得由所述检测单元检测出的定时即检测值与实际的所述燃料喷射阀进行所述开阀或所述闭阀的定时一致。

4.如权利要求1所述的探测装置，其中，

5.如权利要求1至4的任意一项所述的探测装置，其中，

所述滤波器单元是有限脉冲响应滤波器。