用于汽車尾氣后處理和噴射的觸發(fā)激活的可調(diào)整脈沖寬度發(fā)生器電路的制作方法
【專利摘要】一種方法調(diào)整信號的脈沖寬度。該方法將具有特定脈沖寬度的固定電壓輸入觸發(fā)脈沖（34）提供到脈沖寬度發(fā)生器電路（10），并且在不改變輸入觸發(fā)脈沖的電壓或頻率的情況下，從脈沖寬度發(fā)生器電路提供輸出脈沖（52），以使得所述輸出脈沖的脈沖寬度比所述特定脈沖寬度更長。該方法被用來驅(qū)動柴油還原劑輸送系統(tǒng)的噴射器以將流體噴射到尾氣流路徑中。
【專利說明】用于汽車尾氣后處理和噴射的觸發(fā)激活的可調(diào)整脈沖寬度
發(fā)生器電路
[0001]優(yōu)先權(quán)
本申請要求在2011年9月22日提交的序列號為13/240，736的美國非臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)，本文通過弓丨用將其全部內(nèi)容包含在內(nèi)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及用于車輛的內(nèi)燃機(jī)的燃料系統(tǒng)，并且更特別地，涉及用于控制用于尾氣后處理的噴射器的觸發(fā)激活的可調(diào)整脈沖寬度發(fā)生器(PWG)電路。
【背景技術(shù)】
[0003]現(xiàn)有的控制系統(tǒng)不允許操作者容易地調(diào)整被輸送到用于汽車尾氣后處理的噴射器驅(qū)動器的觸發(fā)脈沖的脈沖寬度。因此，該缺陷不允許在不改變觸發(fā)脈沖的電壓或頻率的情況下改變流速。改變電壓或頻率有時是不合期望或不可用的。
[0004]因而，存在對提供允許操作者增大用于驅(qū)動噴射器的輸出脈沖的脈沖寬度的可調(diào)整脈沖寬度發(fā)生器電路的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目標(biāo)滿足以上所提及的需要。根據(jù)本發(fā)明的原理，通過調(diào)整信號脈沖寬度的方法來實現(xiàn)該目標(biāo)。該方法將具有特定脈沖寬度的固定電壓輸入觸發(fā)脈沖提供到脈沖寬度發(fā)生器電路。在不改變輸入觸發(fā)脈沖的電壓或頻率的情況下，從脈沖寬度發(fā)生器電路提供輸出脈沖以使得該輸出脈沖的脈沖寬度比所述特定脈沖寬度更長。
[0006]根據(jù)一個實施例的另一方面，脈沖寬度發(fā)生器電路調(diào)整輸出脈沖的持續(xù)時間。脈沖寬度發(fā)生器電路包括第一和第二比較器電路、第一和第二 D觸發(fā)器、和電流鏡。第一比較器電路被構(gòu)造并布置成接收具有特定脈沖寬度的固定電壓輸入觸發(fā)脈沖，其中第一比較器電路的輸出被連接到第一觸發(fā)器的輸入。第一觸發(fā)器的輸出被連接到第二觸發(fā)器的時鐘，以使得當(dāng)?shù)诙|發(fā)器從第一觸發(fā)器接收到上升沿時，第二觸發(fā)器的輸出被推為高，并且保持為高直到被來自第二比較器電路的信號重置。第二比較器電路接收可變的反相輸入，并且第二比較器電路的輸出與電容器以及與第二觸發(fā)器相連接，以使得一旦電容器充電，就激活第二觸發(fā)器的重置并且第二觸發(fā)器的輸出歸零。電流鏡被連接到第二觸發(fā)器的輸出，以向電容器提供恒定的充電電流，其中第二觸發(fā)器的輸出是輸出脈沖的源和電流鏡的電壓輸入，以及用于將第二觸發(fā)器重置到零的針對第二比較器電路的重置輸入。在不改變輸入觸發(fā)脈沖的電壓或頻率的情況下，第二觸發(fā)器的輸出定義具有比所述特定脈沖寬度更長的脈沖寬度的輸出脈沖。
[0007]在參考附圖來考慮以下詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求時，本發(fā)明的其他目標(biāo)、特征和特性以及操作的方法和結(jié)構(gòu)的相關(guān)元件的功能、部件的組合和制造的經(jīng)濟(jì)將變得更明顯，所有的所述附圖、詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求形成了本說明書的一部分?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0008]根據(jù)結(jié)合附圖所進(jìn)行的對本發(fā)明的優(yōu)選示例的以下詳細(xì)描述，將更好地理解本發(fā)明，其中相似的附圖標(biāo)記指代類似的部分，其中:
圖1是根據(jù)一個實施例的用于可調(diào)整脈沖寬度發(fā)生器電路的示意。
[0009]圖2是在14伏特電池電源上操作并且向圖1的電路提供5伏特電源的電路示意。
[0010]圖3是用于圖1的電路的第一 D觸發(fā)器的真值表。
[0011]圖4示出圖1的電路的輸入觸發(fā)電壓脈沖持續(xù)時間和輸出電壓脈沖持續(xù)時間。
[0012]圖5是使用圖1的電路來驅(qū)動噴射器的用于將尿素噴射到尾氣流路徑中的還原劑輸送系統(tǒng)的不意視圖。
【具體實施方式】
[0013]參考圖1，示出了通常在10處指示的可調(diào)整PWG電路。電路10包括通常分別在12和14處指示的第一和第二運算放大器比較器電路、通常分別在16和18處指示的第一和第二 D觸發(fā)器、通常分別在20、22和24處指示的第一、第二和第三分壓器、以及通常在26處指示的PNP電流鏡。
[0014]在圖2中，用于電路10以及有效組件的功率由通常在28處指示的電源電路來供應(yīng)。給定十四伏特DC輸入32，電源電路28利用穩(wěn)壓二極管30來供應(yīng)始終如一的五伏特。
[0015]回到圖1，將固定的五伏特輸入觸發(fā)脈沖34 (圖1)施加到第一比較器電路12的運算放大器36的非反相輸入。從分壓器電路20向該反相輸入供應(yīng)1.67伏特。在施加脈沖之前，比較器電路12的輸出38為低，但是一旦施加了脈沖，其就被強(qiáng)制為高。將比較器電路12的輸出38連接到第一觸發(fā)器16的設(shè)置(SI)輸入。將觸發(fā)器16的時鐘(CLl)和延遲(Dl)這二者都連接到地(這等價于圖3的真值表中的O位，以下將更充分地解釋)。將重置(Rl)輸入連接到正五伏特(這等價于圖3的真值表中的I位)并且不使用先前狀態(tài)。一旦比較器輸出38將設(shè)置(SI)推為高，則如圖3的真值表中所指示的，輸出(Ql)也被推為高。將第一觸發(fā)器16的Ql輸出40連接到第二觸發(fā)器18的時鐘(CL2)。這提供了將激活第二觸發(fā)器18的上升沿。在第二觸發(fā)器18中，將設(shè)置(S2)輸入連線到地，將延遲(D2)輸入連接到正五伏特，并且同樣不使用先前狀態(tài)。如圖3的真值表中所指示的，一旦第二觸發(fā)器18從第一觸發(fā)器16接收到上升沿，則第二觸發(fā)器18的輸出(Q2)被推為高。輸出(Q2)將保持為高直到重置引腳(R2)從第二比較器電路14接收到輸入。
[0016]由通常在46處指示的開關(guān)來管理第二比較器電路14的運算放大器44的可變的反相輸入42，所述開關(guān)允許操作者依賴于所期望的輸出而選擇是通過電位器(trim pot)還是能夠從零變到十伏特的單獨電壓輸入來控制反相輸入42。這兩種選項通過使用簡單的分壓器22或24來使反相輸入42上的電壓變化。第二比較器電路14的輸出48對電容器50以及第二觸發(fā)器18的重置(R2)進(jìn)行供應(yīng)。一旦電容器50充電，就激活第二觸發(fā)器18的重置引腳(R2)并且第二觸發(fā)器18的輸出歸零。因此，PffG電路10的輸出52也歸零。
[0017]將采用PNP電流鏡26的形式的電流源連接到第二觸發(fā)器18的輸出(Q2)。這為電容器50提供恒定的充電電流，以使得作為時間的函數(shù)的參考電壓針對比較器44具有線性關(guān)系(dV/dt)。因此，第二觸發(fā)器18的輸出(Q2)提供以下組合功能:作為輸出脈沖52的源、以及電流鏡26的電壓輸入、和比較器的重置輸入電壓參考斜坡至零(ramp to zero).[0018]在圖4中能夠看到輸出脈沖52的示例，其中輸入脈沖34是3.68毫秒，并且可調(diào)整PWG電路10的輸出脈沖52將該脈沖增大到5.60毫秒。
[0019]在常規(guī)噴射器驅(qū)動器中，通常在大約3毫秒的時間處固定脈沖寬度。與輸入脈沖34相比較，可調(diào)整PWG電路10允許操作者通過簡單地轉(zhuǎn)動電位器53的旋鈕(圖4)或通過與電源電壓分開地施加處于O和10伏特之間的輸入電壓來使輸出脈沖52增加大約0.25至30毫秒。具有可調(diào)整輸出脈沖寬度的優(yōu)勢是能夠以給定的頻率和電壓來容易地控制噴射器54 (圖4)的流速。PWG電路10還消除對用于參考電壓的斜坡發(fā)生器的運算放大器積分器的需要，以及對積分器電容器的附加重置，盡管這在電流鏡的使用中是固有的(當(dāng)Q2變?yōu)榈蜁r)。
[0020]可調(diào)整PWG電路10被配置用于通常在55處指示的柴油還原劑輸送系統(tǒng)以供尾氣后處理。因而，參考圖5，PffG電路10是用于控制噴射器54的操作的驅(qū)動器56的部分，所述噴射器54被耦合到以柴油為燃料的車輛的尾氣流路徑58。噴射器56的進(jìn)口 60從供應(yīng)60接收尿素。在實驗室環(huán)境中，PWG電路10允許操作者以給定的頻率和電壓來針對噴射器56的驅(qū)動器54改變輸出脈沖52持續(xù)時間。這允許操作者在不改變輸入脈沖34的頻率或電壓的情況下，更好地控制噴射器56的流速。尿素流體被噴射到尾氣流路徑58中，以采用已知的方式來處理NOx。
[0021]PffG電路10能夠是用于尾氣后處理的模塊解決方案，其中模擬電壓能夠被用來完全地控制還原劑輸送系統(tǒng)驅(qū)動器54的輸出?？烧{(diào)整PWM電路10在應(yīng)用中是靈活的并且能夠被用于任何情形中，其中需要通常不可改變的觸發(fā)或脈沖在不必改變諸如電壓之類的其他參數(shù)的情況下，在持續(xù)時間方面變化。
[0022]為了說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和功能原理以及說明采用優(yōu)選實施例的方法的目的，已示出和描述了前述優(yōu)選的實施例，并且所述實施例在不背離此類原理的情況下經(jīng)受改變。因此，本發(fā)明包括包含在以下權(quán)利要求的精神內(nèi)的所有修改。
【權(quán)利要求】
1.一種調(diào)整信號的脈沖寬度的方法，所述方法包括: 將具有特定脈沖寬度的固定電壓輸入觸發(fā)脈沖提供到脈沖寬度發(fā)生器電路；以及在不改變所述輸入觸發(fā)脈沖的電壓或頻率的情況下，從所述脈沖寬度發(fā)生器電路提供輸出脈沖以使得所述輸出脈沖的脈沖寬度比所述特定脈沖寬度更長。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輸出脈沖寬度由電位器來可調(diào)整地設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述電位器由分壓器電路來提供。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輸出脈沖寬度由能夠從零變到十伏特的單獨電壓輸入來可調(diào)整地設(shè)置。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述單獨電壓輸入由分壓器電路來提供。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中輸出脈沖寬度比所述特定脈沖寬度大0.25至30毫秒。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使用所述輸出脈沖來驅(qū)動柴油還原劑輸送系統(tǒng)的噴射器以將流體噴射到尾氣流路徑中。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述固定電壓輸入觸發(fā)脈沖以五伏特來提供。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述脈沖寬度發(fā)生器電路包括第一和第二比較器電路、第一和第二 D觸發(fā)器、以及電流鏡，提供所述輸出脈沖的步驟包括； 在所述第一比較器電路處接收所述輸入觸發(fā)脈沖，其中所述第一比較器電路的輸出被提供到所述第一觸發(fā)器的輸入 ，并且所述第一觸發(fā)器的輸出被連接到所述第二觸發(fā)器的時鐘，以使得當(dāng)所述第二觸發(fā)器從所述第一觸發(fā)器接收到上升沿時，所述第二觸發(fā)器的輸出被推為高，并且保持為高直到被來自所述第二比較器電路的信號重置，其中所述第二觸發(fā)器的輸出定義所述輸出脈沖。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述方法包括經(jīng)由開關(guān)來管理針對第二比較器電路的可變的反相輸入，以允許選擇通過電位器或通過從零變到十伏特的單獨電壓輸入來控制可變的反相輸入，其中所述第二比較器電路的輸出與電容器以及與所述第二觸發(fā)器相連接，以使得一旦所述電容器充電，就激活所述第二觸發(fā)器的重置并且所述第二觸發(fā)器的輸出歸零。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中將所述電流鏡連接到所述第二觸發(fā)器的輸出，以向所述電容器提供恒定的充電電流，其中所述第二觸發(fā)器的輸出是所述輸出脈沖的源和所述電流鏡的電壓輸入，以及用于將所述第二觸發(fā)器重置到零的針對所述第二比較器電路的重置輸入。
12.一種用于調(diào)整輸出脈沖的持續(xù)時間的脈沖寬度發(fā)生器電路，所述脈沖寬度發(fā)生器電路包括: 第一和第二比較器電路， 第一和第二D觸發(fā)器，以及 電流鏡， 其中所述第一比較器電路被構(gòu)造并布置成接收具有特定脈沖寬度的固定電壓輸入觸發(fā)脈沖，其中所述第一比較器電路的輸出被連接到所述第一觸發(fā)器的輸入，并且所述第一觸發(fā)器的輸出被連接到所述第二觸發(fā)器的時鐘，以使得當(dāng)所述第二觸發(fā)器從所述第一觸發(fā)器接收到上升沿時，所述第二 觸發(fā)器的輸出被推為高并且保持為高直到被來自所述第二比較器電路的信號重置， 其中所述第二比較器電路接收可變的反相輸入，并且所述第二比較器電路的輸出與電容器以及與所述第二觸發(fā)器相連接，以使得一旦所述電容器充電，就激活所述第二觸發(fā)器的重置并且所述第二觸發(fā)器的輸出歸零， 其中所述電流鏡被連接到所述第二觸發(fā)器的輸出，以向所述電容器提供恒定的充電電流，其中所述第二觸發(fā)器的輸出是所述輸出脈沖的源和所述電流鏡的電壓輸入，以及用于將所述第二觸發(fā)器重置到零的針對所述第二比較器電路的重置輸入，以及 其中在不改變所述輸入觸發(fā)脈沖的電壓或頻率的情況下，所述第二觸發(fā)器的輸出定義具有比所述特定脈沖寬度更長的脈沖寬度的所述輸出脈沖。
13.如權(quán)利要求12所述的電路，進(jìn)一步包括用于管理針對所述第二比較器電路的所述可變的反相輸入的開關(guān)，所述開關(guān)被構(gòu)造并布置成允許選擇通過電位器或通過從零變到十伏特的單獨電壓輸入來控制所述可變的反相輸入。
14.如權(quán)利要求12所述的電路，其中所述可變的反相輸入由分壓器電路來提供。
15.如權(quán)利要求12所述的電路，其中所述輸出脈沖寬度比所述特定脈沖寬度大0.25至30毫秒。
16.如權(quán)利要求12所述的電路，其中所述脈沖寬度發(fā)生器電路是用于驅(qū)動柴油還原劑輸送系統(tǒng)的噴射器以用于將流體噴射到尾氣流路徑中的驅(qū)動器的部分。
17.如權(quán)利要求16所述的電路，與所述噴射器相結(jié)合。
18.如權(quán)利要求12所述的電路，其`中所述固定電壓輸入觸發(fā)脈沖是五伏特。
【文檔編號】H03K3/033GK103891140SQ201280046086
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月22日
【發(fā)明者】D.E.科斯比, P.R.齊梅克 申請人:大陸汽車系統(tǒng)公司