专利名称：电动机驱动的液压泵的控制设备的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及电动机驱动的液压泵的控制设备。
背景技术：
传统地，作为这种类型的液压泵的控制设备，已经熟知一种用于控制电动机驱动的燃料泵的设备，其使用电动机作为用于从车辆燃料箱摄入燃料以及泵出燃料的驱动源(例如，参见JP-A-H4-284155)。在JP-A-H4-284155中公开的设备检测泵驱动电流，当所述驱动电流异常增加时，所述设备确定该泵的电动机被锁定，并且由此检测燃料泵的异常转动。
另外，因为转子磁铁每次停止在不同的位置，所以取决于所述转子的停止位置，所述电动机可以沿与正常的转动方向相反的反向方向开始转动。然而，JP-A-H4-284155中公开的所述设备能够仅仅检测在其中泵的电动机被锁定的某时时的电流的异常增加，但是不利地是，不能检测与电流值的细小变化相关的泵的反向转动。
发明内容
鉴于上述不利情形作出本发明。本发明的一个目的是提供一种用于检测电动机驱动的液压泵的转动方向的该液压泵的控制设备。
为了实现本发明的目的，提供一种电动机驱动的液压泵的控制设备，其包括用于驱动该液压泵的无电刷电动机，所述控制设备包括转速控制装置、实际速度计算装置、供给电压检测装置以及转动方向确定装置。所述转速控制装置输出脉冲宽度调制信号以控制该无电刷电动机的转速。所述实际速度计算装置基于所述脉冲宽度调制信号来计算所述液压泵的实际转速。所述供给电压检测装置感测供给给液压泵的供给电压。所述转动方向确定装置基于所述液压泵的实际转速以及基于所述供给电压来确定所述液压泵的转动方向，其中所述液压泵的实际转速是由实际速度计算装置计算的，所述供给电压是由所述供给电压检测装置感测到的。
通过下述描述、所附权利要求书以及附图，将会最好地理解本发明及该发明的其它目的、特征和优点。在附图中图1是示出根据本发明的一个实施例的发动机控制系统的示意结构图；图2是示出泵反向转动确定/重启例程的流程图；图3是示出给电动机的供给电压和泵转速之间的关系的图表；图4是示出燃料泵模块的电源供给系统的结构的电路图；图5是示出燃料泵模块的电源供给系统的结构的电路图；和图6A和图6B是其中每个示出燃料泵模块的电源供给系统的结构的电路图。
具体实施例方式
将会参照附图来描述本发明的实施例。在本实施例中，发动机控制系统被设计来用于双轮车辆汽油发动机，其用作内燃机。所述控制系统通过使用电子控制单元(下文中称为ECU)作为中枢来控制燃料喷射量和点火时刻。首先，参考图1来描述发动机控制系统的总体示意结构图。
在图1中示出的发动机10中，空气过滤器12设置在进气管11的最上游部分，节流阀14设置在其下游。空气过滤器12配置有进气传感器13，用于感测进气温度。节流阀14配置有节流阀开度位置传感器15，用于感测节流阀开度。用于感测进气管压力的进气管压力传感器16设置在节流阀14的下游。此外，螺线管喷射器17安装在进气管11的进气口附近。
发动机10的进气口和排气口分别配置有进气阀21和排气阀22。用于打开进气阀21的打开操作将空气和燃料的混合物引入到燃烧室23中。然后，用于打开排气阀22的打开操作将燃烧后的废气排到排气管24。发动机10具有汽缸盖，其中每个汽缸安装有火花塞25。在期望的点火时刻通过由点火线圈等制成的点火装置26将高电压施加到火花塞25上。通过施加这个高电压而在每个火花塞25的相对电极之间产生火花放电，从而使引入燃烧室23的混合物点火并燃烧。
排气管24配置有催化转化器31，比如三效催化转化器，用于净化废气中的CO、HC、NOx等。而且，排气管24配置有设置在催化转化器31的上游、用于检测废气以感测混合物的空气-燃料比的A/F传感器32。此外，发动机10配置有冷却液温度传感器33以及曲柄角传感器34，其中所述冷却液温度传感器33用于检测冷却液温度，所述曲柄角传感器34用于随着发动机10的转动在每个特定曲柄角(例如，以30° CA的间隔)输出矩形的曲柄角信号。
此外，在燃料系统中，箱内燃料泵模块42设置在燃料箱41中。燃料泵模块42经由燃料管43连接到输送管45。燃料泵模块42包括泵部件46、电动机47和压力调节器44。此外，燃料泵模块42包括燃料过滤器和返回管道，其未在图1中示出。电动机47用于转动并驱动泵部件46，并且电动机47和泵部件46以相同的转速转动。因为转子磁铁每次停在不同的位置，所以取决于所述停止位置，电动机47可以开始沿与正常转动方向相反的反向方向转动。这里，在该实施例中，可以将能够不使用转动位置传感器而控制转速的已知的无传感器类型的无电刷电动机用作所述电动机47。
压力调节器44调节从燃料泵模块42供给的燃料的压力。当从燃料泵模块42的泵部件46泵出的燃料的压力大于压力调节器44的预设压力时，它被设计成将多余的燃料经由返回管道返回到燃料箱41中。换言之，其压力被压力调节器44调节到预定压力的燃料经由燃料管道43从燃料泵模块42排出到输送管45，并且多余的燃料经由返回管道返回到燃料箱41中。
ECU 50主要包括具有CPU、ROM、RAM等的微计算机。所述ECU 50接收上述各种传感器的检测信号以及给电动机47的供给电压VP的检测信号。所述ECU 50控制在ROM中存储的各种控制程序和火花塞25的点火时刻。
这里，ECU 50(转速控制装置)输出脉冲宽度调制信号给电动机47，以执行电动机47的转速控制。电动机47基于来自ECU 50的驱动开始信号来开始转动。所述ECU 50对应于感应电压而改变所述脉冲宽度调制信号以增加转速，其中该感应电压是由于电动机47的转子磁铁的转动而在定子线圈处产生的。随后，电动机47在预定的经过时间后收敛到预定的转速。
电动机47的转速(NEP)(即，泵部件46的转速，下文称为“泵转速”)收敛值是基于给电动机47的供给电压(VP)(下文称为“泵供给电压”)确定的，并且其具有图3中示出的关系。图3是示出泵供给电压VP和泵转速NEP之间的关系的图表，实线标识其中泵部件46正常转动的情形，虚线表示其中泵部件46反向转动的情形。当泵部件46正常转动时，存在泵部件46自身的转动阻力以及燃料的泵出阻力。相反，当泵部件46反向转动时，燃料不能被泵出，并且因为泵部件46空转，所以不存在燃料的泵出阻力。因此，如图3中所示，在同一泵供给电压VP下，转速在泵反向转动时的收敛值变得大于在正常转动时的收敛值。
而且，如上所述，电动机47的转速是基于从ECU 50输出的脉冲宽度调制信号来控制的。换言之，转动位置传感器等不需要获得实际泵转速NEP。然而，实际泵转速NEP是基于由ECU 50自身输出的电动机47的驱动信号(脉冲宽度调制信号)来检测的。
图2是示出泵部件46的反向转动确定/重启例程的流程图。当发动机启动时，这个例程是在每个预定间隔由ECU 50执行的。根据发动机转速是否为低(例如等于或小于2000rpm)来确定发动机是否启动。
在图2中，在步骤S101，确定泵部件46是否操作。在步骤S101处的泵部件46是否操作的确定是基于ECU 50是否向电动机47输出驱动信号而作出的。
当步骤S101的确定结果为是时，控制进行到步骤S102。在步骤S102(供给电压检测装置)，检测泵供给电压VP，并且将检测值存储在RAM中。在步骤S103(实际速度计算装置)，基于从ECU 50输出到电动机47的驱动信号的波形来计算实际泵转速NEP，并且随后将所计算出的值存储在RAM中。
在步骤S104(参考转速计算装置)，对应于在步骤S102检测到的泵供给电压VP来计算泵部件正常转动期间的泵转速(NVEP)(本发明中的正常转速)。随后，通过向上述计算出的值中加上校正值α(预定速度)来计算确定参考转速(NEVP+α)。这里，泵供给电压VP和相应的泵转速NEVP具有图3中的实线所示的关系。这个关系被作为映射预先存储在ECU 50中。而且，校正值α被设置为与泵供给电压VP成比例，并且被作为映射预先存储在ECU 50中，其中该校正值α用于补偿制造泵部件46等时的制造偏差。这些映射被用于在步骤S104计算确定参考转速。
在步骤S105(转动方向确定装置)，确定实际泵转速NEP是否大于确定参考转速。在该步骤，确定泵部件46是否反向转动。换言之，当泵部件46正常转动时，实际泵转速NEP接近等于与泵供给电压VP对应的泵转速NEVP。相反，当泵部件46反向转动时，实际泵转速NEP大于在泵部件46正常转动状态期间与泵供给电压VP对应的泵转速NEVP。在步骤S105，泵部件46的转动方向是通过使用上述特性来确定的。当步骤S105中的确定结果为是时，实际泵转速NEP大于确定参考转速，由此确定泵部件46反向转动。
当步骤S105中的确定结果指示为否时，换言之，当确定泵部件46正常转动时，本过程直接结束。相反，当步骤S105中的确定结果为是时，换言之，当确定泵部件46反向转动时，控制进行到步骤S106，在步骤S106，泵反向转动标志FFPREVS被设置为1。在步骤S107，向电动机47的驱动信号的输出被停止，使得对泵部件46的驱动被停止。随后，在步骤S108，为了允许用户获知作为泵部件46的反向转动的异常模式，诊断灯被点亮。随后，在步骤S109，泵驱动停止持续时间定时器TREST被设置为0，并且本过程结束。
当步骤S101中的确定结果为否时，换言之，当泵部件46停止时，控制进行到步骤S110。其中泵部件46停止的停止状态例如是一种状态，其中因为检测到泵部件46的反向转动，所以泵部件46的驱动停止。在步骤S110，泵驱动停止持续时间定时器TREST增加(+1)。随后，在步骤S111，泵驱动停止持续时间定时器TREST与预定参考值β比较。在步骤S111，确定自从ECU 50向电动机47输出驱动信号被停止后预定时间是否已经过去，并且由此泵部件46的转动被完全停止。典型地，该参考值β被设置为一个值，其大约对应于完全停止泵部件46的转动(例如，大约对应于几百ms的值)。
当步骤S111的确定结果为是时，泵部件46完全停止，并且由此确定泵部件46被重启。因此，向电动机47的驱动信号的输出在步骤S112被重启，以重启泵部件46。随后，在步骤S113，泵反向转动标志FFPREVS被设置为0，并且在步骤S114关闭诊断灯。在此之后，本过程结束。相反，当步骤S111的确定结果为否时，确定泵部件46的转动仍未完全停止。因此，本过程结束，而不重启泵部件46的转动。
根据上述详细的实施例，可以实现下述优点。
在本实施例中，基于所述泵转速NEVP计算的确定参考转速(其对应于泵供给电压VP)与泵部件46的实际泵转速NEP进行比较，以确定泵部件46的转动方向。燃料的泵出阻力的存在取决于泵部件46是正常转动还是反向转动。因此，即使在同一泵供给电压VP下，由于燃料的泵出阻力，转速也变化。通过使用这种特性，可以准确地确定泵部件46的转动方向。
具体地，在本实施例中，确定参考转速被设置为比泵转速NEVP大校正值α的一个值，其中泵转速NVEP对应于在泵部件46的正常操作期间泵供给电压VP。因此，即使在制造泵部件46时存在制造偏差，也可以准确地确定泵部件46的转动方向。
因为在本实施例中采用无电刷电动机，所以实际泵转速NEP可以是基于脉冲宽度调制信号计算的，该脉冲宽度调制信号用于控制泵转速。结果是，不需要转动位置传感器(例如，转速传感器)，并且因此，可以简化电动机47的结构和泵模块42的结构。
在本实施例中，当确定泵部件46反向转动时，泵部件46被临时停止。其后，泵部件46被重启。传统地，取决于在停止时转子磁铁的位置，驱动和转动泵部件46的电动机47可以反向转动。然而，鉴于此，在本实施例中，当确定泵部件46反向转动时，泵部件46被临时停止，并且随后被重启。结果是，可以消除其中泵部件46反向转动的状态。也就是，反向转动的电动机47被临时停止，并且随后被再次转动，使得转动方向可以回到正常方向。而且，通过消除反向转动状态，燃料可以被供给给发动机10，并且因此可以改进启动发动机10的性能。
在本实施例中，当确定泵部件46反向转动时，诊断灯被点亮。结果是，能够向用户通知作为泵部件46的反向转动的异常模式。
这里，参照图4来描述燃料泵模块42(电动机47)的电源供给系统的结构。
在图4中，电池61通过点火开关(下文中称为IG开关)62与燃料泵模块42和ECU 50相连，并且当IG开关62基于驱动器的开始操作而接通(闭合)时，功率被从电池61供给到燃料泵模块42和ECU 50。
ECU 50具有微型计算机(微计算机)51，该微型计算机51与检测泵供给电压VP的VP检测电路52以及构成泵驱动电路的晶体管53相连。燃料泵模块42的一个端子(正极侧端子)与IG开关62相连，其另一端子(负极侧端子)与晶体管53的集电极相连。而且，晶体管53的基极与微型计算机51相连，其发射极接地。在图4中示出的结构中，VP检测电路52检测燃料泵模块42的电流路径上的电压作为泵供给电压VP，该电压是IG开关62和泵模块42之间的电压(燃料泵模块42的正极侧端子电压)。这里，作为电源供给系统配置，ECU 50具有电源电路，其基于通过IG开关62供给的电池电压来生成操作微型计算机的电源电压(例如，Vcc＝5V)。省略电源电路的阐述。
这里，微型计算机51输出泵驱动信号给晶体管53，燃料模块42的电源供给根据泵驱动信号而接通和关断。换言之，当泵驱动信号是关断信号(L电平信号)时，晶体管截止，并且对燃料泵模块42的电源供给停止。而且，当泵驱动信号是接通信号(H电平信号)时，晶体管53导通，并且对燃料泵模块42的电源供给工作。
微型计算机51连续地接收由VP检测电路52检测到的泵供给电压VP，并且微型计算机51基于所述泵供给电压VP确定燃料泵模块42的转动方向。
而且，图5示出了使用中继电路作为接通和关断对燃料泵模块42的电压供给 的结构。这里，在图5中，类似于图4中的上述结构的相似结构由同一附图标记来指示，并且省略对其的解释。
在图5中，在燃料泵模块42的电流路径上，正常打开中继电路63设置在IG开关62和燃料泵模块42之间。中继电路63包括开关63a和线圈63b，线圈63b的一端与电流的泵路径(IG开关62和开关63a之间)相连，其另一端与晶体管53的集电极相连。而且，VP检测电路52连接在线圈63b和晶体管53的集电极之间。在图5的结构中，检测电路52检测中继电路63的端电压作为泵供给电压VP。
当从微型计算机51输出的泵驱动信号导通晶体管53时，线圈63b被供电。然后，对其的供电接通开关63a，并且对燃料泵模块42的电源供给工作。而且，类似于上述，微型计算机51连续地接收由VP检测电路52检测到的泵供给电压VP，并且微型计算机51基于所述泵供给电压VP确定燃料泵模块42的转动方向。
在图5的结构中，中继电路63设置在IG开关62和燃料泵模块42之间。然而，可替换地，中继电路63可以设置在燃料泵模块42和地之间。
作为燃料泵模块42的电源供给系统的可替换配置，可以采用图6A和6B中示出的结构。这里，在图6A和6B中，类似于图4和图5中的上述结构的相似结构由同一附图标记来指示，并且省略对其的解释。
在图6A中，喷射器17与燃料泵模块42的电流路径上的中继电路63和燃料泵模块42之间的部分相连。喷射器17的正极侧端子连接中继电路63，其负极侧端子连接晶体管54的集电极，其中晶体管54构成喷射器驱动电路。而且，VP检测电路52连接在喷射器17的负极侧端子和晶体管54的集电极之间。在图6A中示出的结构中，VP检测电路52检测喷射器17的负极侧端电压作为泵供给电压VP。
当从微型计算机5 1输出的喷射器驱动信号导通晶体管54，喷射器17被供电。然后，喷射器17的阀随着对其供电而打开，并且因此对发动机的燃料喷射工作。而且，微型计算机51连续地接收由VP检测电路52检测到的泵供给电压VP，并且微型计算机51基于所述泵供给电压VP确定燃料泵模块42的转动方向。
而且，在图6B中，用于检测监测器电压VM的VM检测电路55与中继电路63和喷射器17的正极侧端子之间的部分相连。这里，监测器电压VM是用于在由喷射器17进行的燃料喷射控制时执行对驱动信号时间的电压校正，并且在燃料喷射控制中，驱动信号时间是考虑监测器电压VM和操作延迟时间(无效喷射时间)之间的关系来校正的。在图6B中示出的结构中，由VM检测电路55检测到的监测器电压VM(换言之，喷射器17的正极侧端电压)对应于泵供给电压VP。
微型计算机51连续地接收由VM检测电路55检测到的监测器电压VM，并且微型计算机51基于所述监测器电压VM确定燃料泵模块42的转动方向。
这里，本发明并不限于上述实施例，而是可以依照下述方式应用。
在上述实施例中，当确定泵部件46反向转动时，诊断灯被点亮，以便向用户通知泵部件46的反向转动的异常模式。然而，取代所述灯，可以通过声音等来向用户通知泵部件46的反向转动。
在上述实施例中，当确定泵部件46反向转动时，泵部件46被临时停止，并且其后被重启。而且，在其中泵部件46即使在重启后仍然反向转动的情形中，停止和重启被重复直到泵部件46正常转动为止。然而，即使当在停止和重启被重复多于预定次数后泵部件46仍不能正常转动，那么泵部件46或电动机47可能出故障。因此，可以计数停止和重启的执行次数，并且当直到泵部件46开始正常转动为止停止和重启被连续执行多于或等于预定次数(例如，5次)时，可替换地，可以向用户通知包括泵部件46和电动机47的燃料泵模块42可能出故障。而且，在这种情形中，诊断代码被输出。因此，可以准备地确定故障的可能性。
当发动机启动时，换言之，当燃料泵模块42启动时，因为泵转速NEP在相对于泵供给电压VP的增加而增加时延迟，所以泵供给电压VP和泵转速NEP之间的关系可能被破坏，并且因此图3中示出的关系不能建立。因此，在启动后的预定时间段期间，其中在该预定时间段自启动泵后已经经过预定时间段(可能在启动发动机后预定时间段)，禁止执行对泵转动方向的确定，并且在启动后预定时间已经经过的时刻，可以执行对泵转动方向的确定。由于此，可以限制比如在紧接启动泵之后对泵转动方向的错误确定的缺点。
而且，可以应用替换结构，在该替换结构中，自启动泵之后的经过时间可以用泵转速NEP来替换，该泵转速NEP被用作允许或禁止进行对泵转动方向的确定的参数。换言之，在启动泵后，可以禁止对泵转动方向的确定，直到泵转速增加到达到预定转速。然后，在泵转速NEP达到预定转速时，可以执行对泵转动方向的确定。这里，预定转速可以是被假定为满足图3中示出的关系的泵转速。或者，当在启动泵之后满足下述条件之一时启动后预定时间已经经过和泵转速NEP已经达到预定转速，可以执行对泵转动方向的确定。
在上述实施例中，描述了其中本控制系统被应用于双轮车辆的发动机的实例。然而，本控制系统的应用并不限于双轮车辆，而可以应用于其他车辆。具体地，除双轮车辆外，本控制系统可应用于小型车辆，比如农用车辆。由于此，即使是具有简单系统的车辆，也可以利用简单的添加来可靠地控制泵部件46的转动。而且。在上述实施例中，确定泵出燃料的泵部件46的转动方向。然而，本发明并不限于用于供给燃料的泵，而可以适用于用于泵出其他液体的通用液压泵。
在上述实施例中，描述了其中电源(电源供给)被从车辆电池提供给燃料泵模块的结构，作为实例。然而，作为修改例，可以采用另一结构，其中用于发电的发电机(例如，交流电发电机)使用发动机作为驱动源向燃料泵模块供给电能。在这个结构中，类似于上述，可以基于对应的泵转速和对应的泵供给电压来确定泵转动方向。
本领域技术人员容易想到其他优点和修改。因此，在更广的意义上，本发明不限于所示出和描述的具体细节、代表性设备和例示性的实例。
权利要求
1.一种由电动机驱动的液压泵(46)的控制设备，所述液压泵(46)包括用于驱动所述液压泵(46)的无电刷电动机(47)，所述控制设备包括转速控制装置(50)，用于输出脉冲宽度调制信号以控制所述无电刷电动机(47)的转速；实际速度计算装置(50，S103)，用于基于所述脉冲宽度调制信号来计算所述液压泵(46)的实际转速(NEP)；供给电压检测装置(50，S102)，用于感测供给给所述液压泵(46)的供给电压(VP)；以及转动方向确定装置(50，S105)，用于基于所述液压泵的实际转速(NEP)以及基于所述供给电压(VP)来确定所述液压泵(46)的转动方向，其中所述液压泵的实际转速(NEP)是由所述实际速度计算装置(50，S103)计算的，所述供给电压(VP)是由所述供给电压检测装置(50，S102)感测到的。
2.如权利要求1所述的控制设备，还包括参考转速计算装置(50，S104)，用于基于所述供给电压检测装置(50，S102)检测到的所述供给电压(VP)来计算参考转速(NEVP+α)，其中所述转动方向确定装置(50，8105)将由所述参考转速计算装置(50，S104)计算出的所述参考转速(NEVP+α)与由所述实际速度计算装置(50，S103)计算出的所述液压泵(46)的实际转速(NEP)进行比较；并且当所述液压泵(46)的实际转速(NEP)大于所述参考转速(NEVP+α)时，所述转动方向确定装置(50，8105)确定所述液压泵(46)反向转动。
3.如权利要求2所述的控制设备，其中所述参考转速计算装置(50，S104)通过使用指示所述供给电压(VP)与其中所述液压泵(46)正常转动的正常转动状态期间的正常转速(NEVP)之间的关系的预定映射，计算与所述供给电压(VP)对应的所述正常转速(NEVP)；并且所述参考转速计算装置(50，S104)将所述参考转速(NEVP+α)计算为比通过使用所述预定映射计算出的所述正常转速(NEVP)大预定速度(α)的值。
4.如权利要求1所述的控制设备，其中当所述转动方向确定装置(50，S105)确定所述液压泵(46)反向转动时，所述液压泵(46)停止，并且随后被重启。
5.如权利要求4所述的控制设备，还包括故障确定装置(50)，用于当所述液压泵(46)被连续停止和重启等于或大于预定次数时，确定所述液压泵(46)出现故障。
6.如权利要求1到5中任何一个所述的控制设备，其中所述液压泵(46)是内燃机的燃料供给泵。
全文摘要
一种电动机驱动的液压泵(46)的控制设备，所述液压泵(46)包括用于驱动该液压泵(46)的无电刷电动机(47)，所述控制设备包括转速控制装置(50)、实际速度计算装置(50，S103)、供给电压检测装置(50，S102)以及转动方向确定装置(50，S105)。所述转速控制装置(50)输出脉冲宽度调制信号来控制无电刷电动机(47)的转速。所述实际速度计算装置(50，S103)基于所述脉冲宽度调制信号来计算所述液压泵(46)的实际转速(NEP)。所述供给电压检测装置(50，S102)感测供给给液压泵(46)的供给电压(VP)。所述转动方向确定装置(50，S105)基于所述液压泵(46)的实际转速(NEP)以及基于所述供给电压(VP)来确定所述液压泵(46)的转动方向，其中所述液压泵的实际转速(NEP)是由实际速度计算装置(50，S103)计算的，所述供给电压(VP)是由所述供给电压检测装置(50，S102)感测到的。
文档编号F04D13/06GK101082341SQ200710108759
公开日2007年12月5日 申请日期2007年5月31日 优先权日2006年5月31日
发明者黑田京彦, 长田喜芳, 大竹晶也 申请人:株式会社电装