APARATO Y METODO PARA DETECCION EXACTA DE CIERRE DEL SOLENOIDE DE BOMBA DE INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE DE
LOCOMOTORA
REFERENCIA A SOLICITUDES RELACIONADAS La invención de la presente solicitud reivindica la prioridad en base a la Solicitud Provisional de EE. UU. No. de Serie 60/506,555 presentada el 26 de Septiembre de 2003.
CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere generalmente al control de un sistema de inyección de combustible equipado con un solenoide de inyección de combustible. En particular, la invención se refiere a un aparato y método para controlar un solenoide de bomba de combustible al detectar un cierre del solenoide.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En sistemas de motor, la detección exacta del cierre del solenoide de bomba de combustible o detección del punto de cierre para cada uno de los cilindros del motor es deseable para proporcionar temporización exacta de inyección de combustible y control de combustión, emisiones, regulación ligera de la velocidad del motor y eficiencia del combustible. El sistema y métodos de la técnica anterior para detectar el cierre del solenoide de inyección de combustible incluyen detectar el cambio de pendiente de la corriente - 2 - de solenoide dentro de una ventaja, a medida que la corriente se reduce de la corriente de jalado máximo, para conservar la corriente. Sin embargo, los sistemas de la técnica anterior son susceptibles a variaciones debido a las longitudes del cable entre la unidad de control del motor y los solenoides del cilindro de motor, maduración, condiciones ambientales, bombas de combustible y velocidad del motor. Además, la ubicación y la firma característica de tal esquema de detección puede variar como una función de bomba, impedancia de electrónicos/cableado/solenoide, voltaje de suministro de energía, velocidad de motor, presión de combustión hidráulica, ubicación de leva, maduración y condiciones ambientales. Estas variaciones reducen la confiabilidad y exactitud de los métodos convencionales para detección del punto de cierre. La detección del cierre de solenoide en un sistema de inyección de combustible es deseable para determinar cualquier compensación requerida en temporización de inyección de combustible. La temporización de la inyección de combustible es una variable crítica de control para lograr los objetivos operaciones tales como calidad de combustión, eficiencia de combustible y emisiones reducidas. Cualquier inexactitud en el la detección del punto de cierre impacta estos objetivos importantes, Un algoritmo apropiado con detección y exactitud consistentes ayuda a lograr estos objetivos. Por lo tanto, existe una necesidad de un método mejorado de detección del punto de cierre y minimizar la susceptibilidad de la detección del punto de cierre debido a las variaciones que cambian - 3 - las características de la forma de onda actual. La presente invención proporciona un método mejorado para detección del punto de cierre al regular la pendiente de la corriente máxima al momento cuando se detecta el punto de cierre.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Estos y otros problemas se resuelven por una de las siguientes características: (i) la firma característica de la corriente que se controla al regular la pendiente de corriente en respuesta a circuito de carga capacitivo; (ii) la ventana del momento de detección del punto de cierre utilizada para la detección del punto de cierre siendo una función del voltaje de suministro de energía, y (¡ii) la ventana de momento variándose de manera adaptable para considerar flujos, variaciones de solenoide y bomba, cambios de la condición ambiental, y maduración. En un aspecto, la invención se refiere a un sistema para detectar un cierre de un solenoide. El sistema incluye un circuito de carga de capacidad eléctricamente acoplado al solenoide. El circuito de carga de capacidad condiciona el flujo de corriente a través del solenoide para incrementar la corriente en respuesta al cierre del solenoide. En otro aspecto, la invención se refiere a un método para detectar un cierre de un solenoide. El método comprende condicionar la corriente a través del solenoide de manera que la corriente incrementa en respuesta al cierre del solenoide.
- 4 - En otro aspecto, la invención se refiere a un sistema para detectar un punto de cierre de un solenoide de bomba de inyección de combustible asociado con un cilindro de un motor diesel de locomotora. El sistema incluye un circuito accionador de solenoide para proporcionar una corriente y un voltaje a un enrollado; del solenoide. El solenoide tiene un accionador lateral bajo y un accionador lateral alto. El sistema también incluye un sensor para detectar la corriente a través del enrollado del solenoide. Un circuito de carga capacitiva se incluye para modificar el voltaje y la corriente como una función de un valor de carga capacitiva. El sistema también incluye un procesador configurado con instrucciones por computadora para determinar el valor de carga capacitiva. El procesador se acopla de manera eléctrica al circuito de carga capacitiva y proporciona la carga capacitiva al circuito de carga capacitiva. El sistema también incluye un detector para detectar un cambio en una pendiente de la corriente como una función de tiempo. El cambio de pendiente cambia de una disminución en la corriente con el tiempo a un incremento en corriente con el tiempo en respuesta al cierre del solenoide. En todavía otro aspecto, la invención se refiere a un sistema para detectar un cierre de un solenoide que incluye un circuito de carga de capacidad eléctricamente acoplado al solenoide. El circuito de carga capacitiva condiciona una corriente a través del solenoide en respuesta a un parámetro de pendiente de corriente. El parámetro de- pendiente corriente define un cambio en la corriente - 5 -después del retiro de una carga eléctrica al soíenoide. En otro aspecto, la invención se refiere a un método para detectar un cierre de un soíenoide. El método incluye detectar una corriente a través del soíenoide y determinar una característica de pendiente de corriente. La característica de pendiente de corriente es una función de la corriente y tiempo. El método también incluye condicionar una característica eléctrica del soíenoide de manera que el condicionamiento es en respuesta a un parámetro de pendiente de corriente. El parámetro de pendiente de corriente define un cambio en la corriente después del retiro de una carga eléctrica al soíenoide. En todavía otro aspecto, la invención se refiere a un sistema para detectar un cierre de un soíenoide. El sistema incluye un detector de corriente eléctricamente acoplado al soíenoide para detectar una corriente a través del soíenoide. Un procesador determina una característica de pendiente de corriente en donde la característica de pendiente de corriente es una función del tiempo y corriente detectada. El sistema también incluye un circuito de carga de capacidad eléctricamente acoplado al soíenoide para condicionar la corriente a través del soíenoide. El condicionamiento proporciona un cambio en la característica de pendiente de corriente después del retiro de una carga eléctrica en respuesta a un parámetro de pendiente de corriente. En otro aspecto, la invención se refiere a un método para detectar el punto de cierre de un soíenoide de bomba de inyección de combustible asociado con un cilindro para un motor diesel de - 6 - locomotora. El método incluye especificar un periodo de tiempo de detección. El método también incluye condicionar una característica eléctrica aplicada al solenoide al aplicar una característica de carga capacitiva al solenoide. El condicionamiento cambia la corriente como una función de tiempo. El método también incluye detectar una corriente a través del solenoide y determinar una pendiente de corriente. La pendiente de corriente es el cambio incremental en la corriente con respecto al tiempo. El método además incluye detectar un cambio en la pendiente de corriente de una pendiente de corriente negativa a una pendiente de corriente positiva y generar una señal en respuesta a la detección del cambio en la pendiente. En todavía otro aspecto, la invención se refiere a un método para detectar un cierre de un solenoide que incluye determinar una ventana de punto de cierre para detección del cierre del solenoide como una función del voltaje de suministro de energía de solenoide. En otro aspecto, la invención se refiere a un sistema para detectar un punto de cierre de un solenoide de bomba de inyección de combustible asociado con un cilindro de un motor diesel de locomotora. El sistema incluye un circuito accionador de solenoide proporcionado una corriente y un voltaje a un enrollado del solenoide. Un sensor detecta la corriente a través del enrollado del solenoide. El sistema también incluye un procesador que se configura con instrucciones por computadora que especifican una ventaja de punto de cierre como una función de voltaje de suministro de energía solenoide. El procesador también detecta un cambio en la corriente como una función de tiempo durante la ventana de punto de cierre. En todavía otro aspecto, la invención se refiere a un método para operar un sistema de inyección de combustible de un motor diesel de locomotora que incluye especificar un valor de detección del punto de cierre para un cilindro del motor diesel en respuesta a una falla para detectar el cierre del solenoide. Cuando una velocidad y una temporizacion del motor diesel en el momento de especificación es comparable con una velocidad y tempon'zación del motor diesel de los valores de detección del punto de cierre previamente detectado, el valor de detección del punto de cierre especificado es una función de un promedio exponencialmente ponderado de los valores de detección del punto de cierre previamente detectado. Cuando la velocidad y la temporizacion del motor diesel en el momento de especificación varía de una velocidad y temporizacion del motor diesel asociado con un cierre previamente detectado del solenoide, el valor de detección del punto de cierre especificado es una función de un promedio de valores del punto de cierre generalmente determinado de manera contemporánea. En otro aspecto, la invención se refiere a un sistema para operar un sistema de inyección de combustible de un motor diesel de locomotora. El sistema incluye un circuito accionador de solenoide que proporciona una corriente y un voltaje a un enrollado del solenoide. Un sensor detecta la corriente a través del enrollado del solenoide. Una memoria almacena los valores de detección del punto - 8 - de cierre y una velocidad y una temporizacion asociadas con los valores del punto de cierre detectado. El sistema también incluye un procesador que se configura con instrucciones por computadora. Las instrucciones por computadora especifican un valor de detección del punto de cierre para un cilindro del motor diesel en respuesta a una falla para detectar el cierre del solenoide. El valor de detección del punto de cierre especificado es una función de un promedio exponencialmente ponderado de valores de detección del punto de cierre previamente detectado, almacenados en la memoria cuando una velocidad y una temporizacion del motor diesel en el momento de especificación es comparable con una velocidad y una temporización del motor diesel de los valores de detección del punto de cierre previamente detectado. Los valores de detección del punto de cierre especificado es una función de un promedio de valores del punto de cierre generalmente determinado de manera contemporánea como se almacena en la memoria cuando la velocidad y la temporización del motor diesel en el momento de la especificación varía una cantidad predeterminada de una velocidad y una temporización del motor diesel asociado con un cierre previamente detectado del solenoide. Otros aspectos y características de la presente invención serán en parte aparentes y en parte señalados a continuación cuando la siguiente descripción se lee junto con los dibujos acompañantes.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Fig. 1 es un diagrama ilustrando componentes de una - 9 - modalidad de un sistema de control de solenoide. La Fig. 2 es un diagrama ilustrando corriente de solenoide como una función del tiempo y líneas de temporización asociadas con la energía eléctrica del solenoide que afecta la corriente de solenoide. La Fig. 3 es un diagrama ilustrando la corriente de solenoide como una función de tiempo comparando una modalidad de la invención con una técnica anterior. La Fig. 4 es un diagrama ilustrando corriente de solenoide como una función de tiempo comparando una modalidad de la invención con una técnica anterior en donde la corriente fija se alcanza antes del cierre del solenoide. La Fig. 5 es un segundo diagrama ilustrando corriente de solenoide como una función de tiempo comparando una modalidad de la invención con una técnica anterior en donde la corriente fija se alcanza antes del cierre del solenoide. La Fig. 6 es un circuito esquemático para un circuito cargado de capacidad energizando un solenoide de acuerdo a una modalidad de la invención. La Fig. 7 es un segundo circuito esquemático para un circuito cargado de capacidad energizando un solenoide de acuerdo a una modalidad de la invención. La Fig. 8 es una ilustración de un proceso de determinación del ciclo cerrado para regular el cambio en la corriente en un solenoide como una función de tiempo. Los caracteres de referencia correspondientes y - 1 0 - designaciones generalmente indican partes correspondientes por todos los dibujos.
DESCRIPCIÓN DETALLADA La presente invención propone un método y sistema para controlar un sistema de inyección de combustible equipado con un solenoide de inyección de combustible. Más específicamente, la invención proporciona un método y sistema para reducir los errores de temporización de inyección de combustible asociados con un solenoide de bomba de combustible al detectar un cambio en la temporización del punto de cierre del solenoide durante un periodo de tiempo. El tiempo entre la aplicación de un voltaje al solenoide y el instante en el cual el solenoide actualmente inicia el movimiento, es crítico y es la temporización de la Detección del Punto de Cierre (CPD). Refiriéndose a la Fig. 1 , una modalidad de un sistema de control de solenoide 1 00 de acuerdo a un aspecto de la invención incluye uno o más procesadores 102 ejecutando instrucciones ejecutables por computadora 130. El procesador 102 se acopla eléctricamente a la memoria 128. La memoria 128 puede almacenar instrucciones ejecutables por computadora 130 y puede almacenar una o más determinaciones hechas por el procesador. El procesador 102 se acopla eléctricamente a una circuitería accionadota de solenoide. El circuito accionador de solenoide 104 proporciona energizar energía (voltaje y corriente) a un solenoide 1 12. El circuito - 1 1 - accionador de solenoide 104 incluye sub-circuitos incluyendo uno o más de un circuito accionador lateral alto 136, un circuito accionador lateral bajo 138, un circuito de medición de corriente lateral alto 140, un circuito de medición de corriente lateral bajo 142, y un circuito de carga capacitiva 144. El procesador 102 proporciona señales de control al circuito accionador de solenoide 1 04 incluyendo una señal de comando lateral alta 106 indicando un encendido/apagado para el energizado lateral alto del solenoide, una señal de comando lateral baja 108 indicando un encendido/apagado para el energizado lateral bajo del solenoide, y una señal de comando de circuito de carga capacitiva 1 10 indicando un encendido/apagado para el circuito de carga capacitiva. El procesador 102 también se acopla eléctricamente a un convertidor digital a análogo de voltaje lineal (DAC) 1 18. El procesador 102 proporciona una señal de voltaje lineal 126 al DAC de voltaje lineal 1 18 que a su vez proporciona la señal del valor de carga análoga 120 para cada canal o para cada cilindro al circuito accionador de solenoide 104. El circuito accionador de solenoide 1 04 proporciona la carga capacitiva a solenoide 1 12 en respuesta a la señal del valor de carga análoga 120. El circuito de medición de corriente lateral alto del circuito accionador de solenoide 1 04 proporciona una salida de medición de corriente lateral alta 122 a un convertidor de análogo a digital 1 16. El circuito de medición de corriente lateral bajo del circuito accionador de solenoide 104 proporciona una salida de - 12 - medición de corriente lateral baja 124 al convertidor de análogo a digital 1 16. El convertidor de análogo a digital 1 16 proporciona los datos medidos a un procesador 102. El procesador 102 y convertidor de análogo a digital 1 16 coordinan la determinación del canal o cilindro asociado con las mediciones y determinaciones. Refiriéndose a la Fig . 2, la gráfica 200 ilustra una corriente de solenoide 202 como una función de valor corriente (eje y) y tiempo (eje x). La corriente 202 es una función del voltaje aplicado al solenoide 1 12 por el circuito accionador de solenoide 104. Asociados en tiempo con la gráfica de corriente solenoide 220 están los diagramas de temporización de señal de control 220, 240 y 260, para señales de comando. La gráfica o diagrama de temporización de señal 220 ilustra la temporización para señales digitales de encendido (alta) y apagado (baja) para el accionador eléctrico lateral bajo o circuito energizador para solenoide 1 12. El diagrama de temporización de señal 240 ilustra las posiciones de la señal de encendido y apagado como una función de tiempo para la señal de control lateral alta para circuito de energía eléctrico lateral alto para solenoide 1 12. El diagrama de temporización de señal 260 ilustra la señal de encendido y apagado para el circuito de carga capacitiva para solenoide 1 12. Como se ilustra, cada una de las gráficas en la Fig. 2, las gráficas 200, 220, 240 y 260, tienen temporización común en donde un punto de tiempo para cada una es el mismo punto en tiempo para cada una de las otras gráficas de temporización, por ejemplo tiempo . Este grupo de gráficas ilustra la interrelación entre - 13 - las tres señales de control 106, 108, y 1 10 y la corriente 202 a través del solenoide como una función de tiempo. En el tiempo t0, la corriente 202 es l0 que puede en alguna modalidad ser un estado no energizado de corriente cero. En otras modalidades, la corriente l0 puede ser una cantidad mayor a cero. En el tiempo t0, el procesador 1 02 inicia la secuencia de activación de solenoide que incluye generar una condición tanto en la señal de control lateral alta 106 y la señal de control lateral baja 108 como se indica en diagramas de temporización 240 y 220, respectivamente. En respuesta, el circuito accionador de solenoide 104 aplicó alta energización lateral y baja energización lateral al solenoide 1 12 y la corriente incrementa de l0 en tiempo t0 a ^ en el tiempo t0. En este punto, el circuito accionador de solenoide 104 mide las corrientes en solenoide 1 12 y proporciona estas mediciones a ADC 1 16 que, a su vez, las proporciona al procesador 102. El procesador 1 02 compara la corriente 202 con un nivel de corriente máximo de fase predeterminada 1 y cuando la corriente 202 alcanza el nivel de corriente máximo de fase predeterminada 1 proporciona una señal accionadota lateral baja de apagado 1 08 al circuito accionador de solenoide 104. La fase 1 se muestra como 204 que es el intervalo de tiempo entre t0 y t4. Al apagar la energía lateral baja, la corriente 202 disminuye de I, a l2 en el tiempo t2. El procesador 102 proporciona una señal de control de encendido/apagado 108 al accionador lateral bajo de manera que la corriente 202 se mantiene entre un valor máximo de h y un valor mínimo de l2, promediando a un - 14 - valor de corriente de jalado predeterminado de l3. El procesador continúa el impulso al accionador lateral bajo para un periodo de tiempo definido y después en el tiempo t3 apaga el accionador lateral bajo como se indica por la señal de temporización 220 en el tiempo t3. Al apagar el impulso del accionador lateral bajo, la corriente 202 a través del solenoide 1 12 disminuyendo a medida que la energía almacenada se disipa a tierra. El procesador 102 inicia una señal de control de encendido 1 10 para el circuito de carga capacitiva en el tiempo t4. El tiempo t4 siendo un periodo de tiempo predefinido después de t3, que se refiere como una ventana en blanco 218. La corriente 202 continúa disminuyendo como una función del circuito de carga capacitiva y otras características eléctricas de solenoide 1 12 y circuito accionador de solenoide 104. Esta disminución se ilustra como la disminución en la corriente 202 en el tiempo t4 de l2 al valor de l4 en el tiempo t5. La pendiente de la línea de corriente como una función de tiempo de l2 en t4 a l4 en t5 siendo una función del circuito de carga capacitiva y el valor de carga análoga proporcionado 120. El procesador 102 determina el valor de carga capacitiva deseado 120 para regular, controlar, o condicionar la corriente de solenoide 202 durante esta fase 2 (indicada por 206). El procesador 102 regula la pendiente de corriente 202 como una función de tiempo entre t4 y t5 de manera que la pendiente está dentro de un límite superior 210 y un límite inferior 212. En la gráfica 200, el tiempo t5 indica el punto en el tiempo cuando el núcleo o accionador de solenoide .1 12 se cierra. En el - 15 - cierre, la corriente 202 incrementa debido al cambio en las características eléctricas de solenoide 1 12 como una función del circuito accionador de solenoide 104 y específicamente como una función del circuito de carga capacitiva. El procesador 1 02 continua la medición de Ja corriente 202 en base a las mediciones del circuito accionador de solenoide 1 04 y la retroalimentación en la corriente lateral alta 122 y corriente lateral baja 124 a ADC 1 16. Cuando el procesador 102 detecta un incremento de corriente 202 de un valor previo (mostrado como l ) a un valor l5, el procesador determina que ese solenoide 1 12 se ha cerrado. La determinación del cierre de solenoide 1 12 puede, en una modalidad, basarse en un cambio de la corriente como una función de tiémpo de un pendiente negativa a un pendiente positiva como se indica por la pendiente de la línea 220 de l2 en t4 a l4 en t5 y la pendiente de línea 214 de l4 en t5 a l5 en t6. Como se ilustra, el procesador requiere un periodo de tiempo t6-t5 para determinar el cambio en corriente 202 que con el tiempo es indicativo de un cierre de solenoide 1 12. En la detección del cierre de solenoide 1 12, el procesador 102 proporciona una señal de apagado a través de la señal de control de carga capacitiva 1 10 al circuito accionador de solenoide 104. El circuito accionador de solenoide 104 remueve la energización del circuito de carga capacitiva como se indica en el tiempo t6 en la señal de carga capacitiva 260. El procesador 102 proporciona t6 o el tiempo determinado t5 en la señal de temporización de combustible 132 a un controlador de inyección de combustible 134. En la remoción de la - 16 - energizacion de carga capacitiva de solenoide 1 12, la corriente 202 disminuye de la corriente l5 en el tiempo t6 a la corriente l6 en el tiempo t7. Cuando el procesador 102 determina que la corriente 202 ha alcanzado el nivel de corriente predeterminado l6, el procesador 102 "inicia una señal de encendido a través de la señal de control lateral baja 1 10 de manera que el accionador lateral bajo proporciona energizacion al solenoide 1 12. El procesador 102 una vez de nuevo impulsa el accionador lateral bajo entre un estado de encendido y un estado de apagado para mantener la corriente 202 entre un valor máximo de l7 y un valor mínimo de l6, con una corriente promedio de l8. la se refiere como una corriente de espera y este periodo de tiempo se refiere como la fase de espera de corriente o fase 3 (208). Después de un periodo de tiempo predeterminado, el procesador 102 termina el impulso de la energizacion del accionador lateral baja y la energizacion lateral alta como se indica en el tiempo t9 como se muestra en las gráficas 220 y 240. En respuesta a la terminación de tanto la energizacion lateral alta y la energizacion lateral baja, la corriente 202 disminuye del valor l7 en el tiempo t9 a lc en el tiempo t10. Esto se refiere como fase 4 210. Cuando el solenoide 1 12 esta cerrado, el combustible se proporciona por el sistema de inyección de combustible al cilindro asociado del motor. Este periodo de paso de combustible comienza con la abertura actual del solenoide 1 12 y termina cuando el solenoide se abre (no mostrado) que es algún punto en el tiempo después de t9.
- 17 - En operación, un aspecto de la invención es un aparato de detección de punto de cierre de solenoide (CPD) y método en donde CPD es tiempo o grados del tiempo de accionamiento de solenoide al tiempo cuando el solenoide 1 12 se cierra. El cierre de solenoide resulta en un cambio de pendiente característico en la corriente 202. Las Instrucciones por computadora 130 del procesador 102 determina cuando y como condicionar el cambio de pendiente de corriente. La exactitud de la detección puede validarse utilizando un sistema de medición para movimiento solenoide y compararlo con el valor computarizado en software. Como se trata arriba, la corriente de solenoide 202 tiene cuatro fases como una función de tiempo. La fase 1 (204) es la fase de corriente de jalado. Al comienzo de esta fase, el accionador lateral alto se enciende y se mantiene encendido hasta el comienzo de la fase 4 (extremo de inyección). Durante la fase 1 (204), el accionador lateral bajo proporciona energizacion lateral baja hasta que un nivel de corriente de jalado especificado se logra . Después de esto, la corriente de jalado se regula al impulsar el accionador lateral bajo para promedio el valor de corriente de l3. La corriente de solenoide alcanza la corriente máxima en un tiempo especificado ti que puede ser de 850 microsegundos ^seg). La pendiente de corriente inicial durante la fase de jalado puede variar como una función de la longitud de cable, solenoide, y voltaje de suministro de energía. La fase de jalado supera la humedad y/o fricción del solenoide estacionario 1 12. Al final de la fase de jalado, el - 18 - accionador lateral bajo se apaga. La fase 2 (206) es la fase de detección del punto de cierre durante el cual una circuitería de carga capacitiva se permite, proporcionando así energización de carga capacitiva. La ventana entre el accionador lateral bajo de tiempo se apaga t3, y tiempo t4 cuando la circuitería de carga capacitiva se permite, se llama ventana en blanco 218. El valor de carga capacitiva 120 utilizado para la circuitería de carga se basa en el cálculo de retroalimentación del encendido previo del solenoide 1 12. El punto de cierre del solenoide 1 12 se detecta cuando la pendiente de corriente disminuyendo va de un valor negativo fijo a uno positivo, siempre que esto ocurra dentro de una "ventana CPD" especificada. La ventana CPD puede limitarse a un periodo de tiempo predeterminado tal como 600-700 seg para evitar la saturación de solenoide, la corriente 202 sumergida a o por debajo del mínimo de corriente mantenida l6 durante esta fase. AI instante de que el cierre del solenoide 1 12 se detecta o cuando la ventana CPD o periodo de tiempo predefinido expira, la circuitería de carga capacitiva se apaga y la fase 2 termina cuando la corriente alcanza el nivel de corriente de espera mínimo l6. Como un resultado de cierre de solenoide, la presión incrementa en línea de combustible de alta presión causando que una aguja del inyector de combustible se alce. Al final de la fase de corriente de jalado, el accionador de solenoide lateral bajo se apaga, y después la corriente inicia a disminuir, a una velocidad dictada por impedancia del circuito (esto - 19 - varía como una función de solenoide, longitud de cable, condiciones ambientales, voltaje de suministro de energía). El circuito de carga capacitiva se permite por una señal digital de encendido/apagado de carga proporcionada por el microcontrolador para cada canal que puede reducir/incrementar la pendiente en la cual la corriente disminuye durante la fase CPD. La cantidad de que la pendiente se cambia para un solenoide particular depende del valor de carga análogo proporcionado por el microcontrolador a través de un convertidor de digital a análogo del voltaje lineal. Sin esta característica, es posible que la disminución sea rápida donde la corriente de espera se alcanza antes de que ocurra el cierre de solenoide. El circuito de carga capacitiva se controla por el procesador 102 de manera que la pendiente de corriente 202 como una función de tiempo puede variarse dentro de los límites razonables 210 y 212. En el modo de voltaje "lineal", el transistor se abre "parcialmente", resultando así en la disminución del accionador de solenoide apagado. El procesador 1 02 ejecuta instrucciones 130 que proporcionan un algoritmo de ciclo cerrado para manipular el circuito de carga capacitiva para regular la pendiente de corriente a un valor específico, con zona muerta en el error de pendiente, y saturación en el valor de carga. La estimación de pendiente de la medición de corriente se hace por varios métodos para diferenciación. La fase 3 (208) es la fase de espera de corriente. Durante la fase 3, el solenoide 1 12 se mantiene en la posición cerrada al mantener la corriente 202 en un nivel de corriente en - 20 - espera especificado promediando l8. La corriente 202 se mantiene en el nivel de corriente de espera l8 al encender y apagar el accionador lateral bajo. Durante la fase 3 aunque el solenoide 1 12 se mantiene en la posición cerrada, el combustible se suministra al cilindro. La fase 4 (210) es el fin de la fase de inyección. Durante la fase 4 (210), la corriente 202 en solenoide 1 12 disminuye de l7 a l0 o a solenoide causando cero 1 12 para regresar a la posición abierta. Los accionadores laterales, alto y bajo, se apagan para iniciar el comienzo de la fase 4. Refiriéndose de nuevo a la Fig. 3, una gráfica similar como se muestra en la Fig. 2 se ilustra. Sin embargo, varios de los aspectos de la invención actual se muestran en comparación con la técnica anterior. Como se ilustra, después del retiro de la energización lateral baja en el tiempo t3, la corriente de la técnica anterior 302 disminuye de l2 en el tiempo t4 a l9 en el tiempo t5'. t5' es el punto en el tiempo cuando el solenoide realmente se cierra. Como se muestra, en la técnica anterior cuando el solenoide se cierra, la corriente 302 cambia la pendiente como se indica por 304. Sin embargo la pendiente 304 proporciona un incremento en la corriente y no incrementa o cambia de una pendiente negativa a una pendiente negativa. Como tal, en el sistema de la técnica anterior es más difícil, costoso, y toma un periodo más largo de tiempo de detección para que el sistema detecte de manera exacta el cambio en la corriente 302 resultando en el cierre del solenoide 1 12. En otra comparación, la Fig. 4 ilustra un problema con la - 21 - técnica anterior que se resuelve por un aspecto de la invención. Como se muestra, la técnica anterior resulta en una corriente 402 que disminuye de l2 en t4 cuando la energización lateral baja se remueve al lBen el tiempo t7'. El procesador 102 detecta el valor de corriente de e inicia el impulso del accionador lateral bajo entre l7 e l6 al nivel en espera de corriente de l8. Sin embargo, cuando la corriente 402 disminuye a l6 de manera que t7' ocurre antes del cierre actual del solenoide 1 12, como se ¡lustra como t5, el sistema de la técnica anterior no puede detectar un cambio en corriente 402 que resulta del cierre de solenoide 1 12. En contraste, cuando la energización de carga positiva capacitiva se enciente en el tiempo t4, la corriente 202 se condiciona por circuito de carga capacitiva para reducir la disminución en corriente 202 con el tiempo de manera que el nivel de corriente l6 no se alcanza hasta después de cerrar el solenoide 112 en el tiempo t5. La Fig. 5 ilustra de manera similar que sin el condicionamiento del circuito de carga del solenoide, la corriente 502 disminuye de l2 en t4 a l6 en t7' antes de cerrar el solenoide 1 12 en el tiempo t5. Una modalidad de un circuito accionador de solenoide para detección CPD como se ilustra en la Fig. 6. En este diseño de circuito, el solenoide 1 12 se conecta en el lado alto al accionador del lado alto 602. El accionador lateral alto 602 se controla por la señal de control lateral alta 106. El accionador lateral alto 602 se conecta a través de un resistor de medición lateral alto 604 a la fuente de - 22 - voltaje 606. La fuente de voltaje 606 se ilustra como una fuente de voltaje de +24 voltios pero puede ser cualquier fuente de voltaje. Un detector de corriente lateral alto 608 se acopla eléctricamente tanto al lado bajo como el lado alto del resistor de medición lateral alto 604 y proporcionan una corriente lateral alta 122 al convertidor de análogo a digital 1 16. El lado bajo del solenoide 1 12 se acopla eléctricamente a un diodo de rueda libre 612 que también se acopla eléctricamente a la fuente de energía 606. El lado bajo del solenoide 1 12 también se acopla eléctricamente a un accionador lateral bajo 610. El accionador lateral bajo 610 se conecta a un dispositivo de selección 614 que especifica ese modo de operación del accionador lateral bajo 610. El dispositivo de selección 614 incluye cuatro modos de selección: Apagado; Rodamiento libre; Modo lineal; y Encendido. El accionador lateral bajo también se acopla de manera eléctrica a un resistor de medición lateral bajo 620. El resistor de medición lateral bajo se conecta a un terreno 624. Un dispositivo de medición de corriente lateral bajo 622 se conecta a ambos lados del resistor de medición lateral bajo 620 y proporcionan una señal de medición de corriente lateral baja 124 al convertidor de análogo a digital 1 16. ¦ De esta manera, en operación, el accionador de solenoide
600 como se ilustra en la Fig. 6 puede operarse en cuatro modos. En el modo Apagado, el solenoide 1 12 está en un estado desenergizado. Tanto un accionador lateral alto 602 como un accionador lateral bajo 610 están APAGADOS y por lo tanto no fluye corriente en el solenoide 1 12. El modo de Rodamiento libre se utiliza durante la pendiente de - 23 - corriente negativa de las fases de jalado y en espera. El accionador lateral alto 602 está ENCENDIDO y el accionador lateral bajo 61 0 está APAGADO. La corriente 202 fluye de la fuente de energía 606 a través del solenoide 1 12 y de regreso a la fuente de energía 606 a través de un diodo de rodamiento libre 612. En este modo, la corriente 202 rápidamente disminuye a cero. El modo lineal se utiliza durante la ventana CPD. Durante este modo, el accionador lateral alto 602 está ENCENDIDO y el accionador lateral bajo 610 está parcialmente ENCENDIDO o se impulsa para proporcionar un nivel de corriente predeterminado 202. En este estado parcialmente ENCENDI DO, el accionador lateral bajo 61 0 se impulsa para mantener una corriente predefinida. La corriente 202 fluye de fuente de energía 606 a través del solenoide 1 12 y el accionador lateral bajo 610 a terreno 624. La corriente 202 disminuye lentamente hasta que se reduce a cero. La velocidad de disminución depende en cuanto mucho accionador lateral bajo 610 está ENCENDIDO durante la fase de impulso parcialmente ENCEDI DO. El procesador 1 02 define la cantidad de impulso parcialmente ENCENDIDO al medir la velocidad de disminución de corriente durante la ventana CPD. El procesador 102 ajusta el nivel del voltaje lineal a través del convertidor D/A. El modo 4, el modo Encendido, se utiliza durante la pendiente de corriente positiva de la fase de jalado y en espera. Tanto el accionador lateral alto 602 como el accionador lateral bajo 610 están ENCEDIDOS. La corriente 202 fluye de la fuente de energía 606 a través del solenoide 1 12 y el accionador lateral bajo - 24 - 610 a terreno 624. La corriente 202 incrementa rápidamente durante este modo. Refiriéndose ahora a la Fig. 7 es otro circuito esquemático para un circuito cargado de capacidad energizando un solenoide de acuerdo a una modalidad de la invención. En esta modalidad, el solenoide 1 12 se conecta a un capacitor 702, que se conecta al terreno 624. El solenoide 1 12 también se conecta a un transistor 704 y al diodo 612. El diodo 612 también se conecta al suministro de energía 606. El voltaje lineal 1 18 se conecta al resistor 706, que se conecta al capacitor 708. El capacitor 708 se conecta al resistor 710, que también se conecta al transistor 704. Refiriéndose a la Fig. 8, una ilustración de un proceso de determinación de ciclo cerrado como se proporciona por las instrucciones ejecutables por computadora 130 del procesador 102. Como se trata arriba, el procesador 102 ejecuta las instrucciones por computadora 130 para determinar el valor de carga capacitiva 120 para el circuito de carga capacitiva. Para realizar esto, en una modalidad como se ilustra en la Fig. 8 y la lógica ilustrada en 800, el procesador incluye una pendiente de referencia 802 que puede almacenarse en la memoria. La pendiente de referencia 802 se compara en el bloque 804 a una pendiente de corriente previamente determinada. La pendiente de corriente se compara con una zona muerta en el bloque 806, que determina un rango predeterminado de desviación para la desviación o pendiente. En el bloque 810, el error de pendiente se determina y el valor de carga análogo se determina o - 25 - especifica como una función del error de pendiente determinado. En el bloque 812 una saturación se determina y la saturación se proporciona a los circuitos de carga y accionador en el bloque 814, que resulta en una corriente de solenoide particular 202. La corriente de solenoide se mide y la pendiente de la corriente de solenoide se estima y proporciona de nuevo a la siguiente comparación a la pendiente de referencia. Tal proceso proporciona una comparación continua y tiempo real de la pendiente de corriente 202 y la determinación del valor de carga capacitiva en base a la referencia y la pendiente de corriente determinada más reciente. En otra modalidad de la invención, el procesador 102 determina un firma de pendiente de detección del punto de cierre (CPD) al regular la corriente 202 de manera que la pendiente de corriente cambia de un valor de pendiente negativo a positivo en respuesta al cierre del solenoide 1 12. El procesador 1 02 detecta el cierre del solenoide utilizando . un algoritmo que coloca las condiciones tanto en di/dt y d2i/dt2 para ser positivo para determinar el punto de cierre. Como tal, cualquier emisión de ruido por dependencia en d2i/dt2 solo se mitigan por la firma distintiva de CPD (como un resultado de pendiente regulada con circuitería de carga capacitiva) y condicionado CPD en di/dt por sí misma. Esta es una mejora a la operación detectando el punto de cierre como una función de d2i/dt2>0). Tal esquema de detección es susceptible al ruido en señal de corriente, que hace difícil que el cierre se detecte a partir de cualquier ruido. Adicionalmente, la presente invención es una mejora - 26 - sobre determinar simplemente un umbral como una función de d2i/dt2, es decir, declarar CPD solamente si d2i/dt2 > umbral. En este caso, tal determinación es difícil de evitar confiablemente las detecciones incorrectas y al mismo tiempo, evitar las detecciones faltantes. En otra modalidad de la invención, la ventana de punto de cierre 216 puede determinarse de manera adaptada como una función de mediciones en tiempo real y parámetros y características de operación del sistema de inyección de combustible o motor. En esta invención, el inicio de la ventana CPD es también una función de voltaje de suministro de energía de solenoide y opcionalmente, posición de cilindro. Esta función multi-dimensional se considera para variaciones conocidas de CPD con velocidad de motor, posición de leva y posición de cilindro (incluyendo el efecto de las longitudes de cable de solenoide a varios cilindros y banco). Esta función se optimiza al realizar un diseño de experimentos en locomotoras con variaciones de velocidad y temporización para varios cilindros. Se espera que otras variaciones tales como bomba a bomba y locomotora a locomotora aún mantengan CPD dentro de la ventana CPD. Esta invención recomienda un proceso para probar con estas variaciones y asegurar que CPD se detecta dentro de la ventana CPD. Además de esto, esta invención emplea un esquema opcional para variar de manera adaptada la ventana CPD, para asegurar CPD más confiable. En esta modalidad, la ventana CPD se calibra para cada cilindro de locomotora periódicamente, ya sea en tiempo real durante la operación, o en intervalos de servicio programados. En una - 27 - modalidad, la función de la ventana CPD se inicia por una función de falla de rpm , temporización, voltaje de solenoide y otras variaciones conocidas. Las estadísticas CPD tales como un promedio y una desviación estándar se recolectan como una función de rpm, temporización, etc. , para cada cilindro, durante operación de locomotora normal, o por una prueba especial durante la fabricación o servicio de mantenimiento. La función de la ventana CPD para cada cilindro se ajusta dentro de los límites, de manera que las estadísticas CPD caen dentro de la ventana CPD, preferentemente en el centro. La función de la ventana CPD recientemente computarizada se utiliza para determinación de la ventana CPD. La ventana CPD se recalibra de tiempo a tiem po, para considerar la maduración, y cambios del componente de locomotora. Esta es una mejora sobre el sistema de la técnica anterior donde la ventana de detección del punto de cierre 216 inicia el tiempo, relativo al inicio de la activación de solenoide, es una función estática de velocidad de motor y comando de temporización de inyección . Tal técnica limita la ventana CPD 21 6 a un valor típicamente alrededor de 500-700 µseg en base a las mediciones de saturación del solenoide predeterminadas. En otro aspecto de la invención , un valor de detección del punto de cierre (CPD) de un ciclo de inyección se utiliza para compensación de temporización para el siguiente ciclo de inyección. Dada la variación en condiciones de operación, las variaciones entre CPD son relativamente pequeñas entre dos ciclos consecutivos, esto - 28 - conduce a temporización suficientemente exacta para emisiones y consideraciones de eficiencia de combustible. Sin embargo, a pesar de todas las características mencionadas arriba, CPD no se detecta en ciertos casos, particularmente cuando el Punto de Cierre no se alcanza antes del final de la inyección. Esto pasa para comandos del ángulo de duración negativo, que puede ser necesario para condiciones ligeramente cardadas, o en respuesta a la velocidad de referencia o cambios de carga. Si tales condiciones persisten por un rato, CPD no puede detectarse por un rato. Bajo estas condiciones donde CPD no se detecta, un valor CPD de falla es necesario para utilizarse en la compensación de temporización. Típicamente, el último valor CPD detectado de ciclos previos se utiliza como valor de falla. En contraste al sistema de la técnica anterior, una modalidad de la invención actual determina un valor de falla de deflexión del punto de cierre como una función de la velocidad del motor operativo y temporización en el tiempo de la falla de detectar el punto ' de cierre. Cuando la misma velocidad y condiciones de temporización existen, el valor CPD se utiliza como un promedio exponencialmente ponderado de los valores CPD previamente detectados. Tal modalidad puede ser un promedio exponencialmente ponderado de un tamaño de muestra de 15 valores CPD previamente detectados. Cuando las condiciones de velocidad y temporización han cambiado significativamente desde el último valor CPD detectado, un CPD de falla para el cilindro dado se basa en la mayoría del - 29 - promedio CPD reciente para la velocidad de operación particular y condición de temporización. Como puede apreciarse ahora, los sistemas y métodos en la presente descritos proporcionan ventajas substanciales sobre la técnica anterior. Tales ventajas incluyen exactitud y confiabilidad mejorada para detectar el cierre del solenoide. De manera significativa, el sistema y método en la presente descritos también pueden adaptarse para utilizarse con solenoides y sistemas de inyección de combustible existentes. Cuando se introducen los elementos de la presente invención o modalidades preferidas de los mismos, los artículos "un(a)'\ "el(la)", "dicho(a)" se proponen significar que existen uno o más elementos. Los términos "comprendiendo", "incluyendo" y "teniendo" se proponen para ser inclusivos y significan que pueden haber elementos adicionales diferentes a los elementos listados. Aquellos expertos en la materia observarán que el orden de ejecución o desempeño de los métodos ilustrados y descritos en la presente no es esencial, al menos que se especifique de otra manera. Es decir, se contempla que los aspectos o etapas de los métodos pueden realizarse en cualquier orden, al menos que se especifique de otra manera, y que los métodos pueden incluir más o menos aspectos o etapas que aquellos descritos en la presente. En vista de lo anterior, se observará que los varios objetos de la invención se logran y se logran otros resultados ventajosos.
- 30 - Como varios cambios podrían hacerse en las construcciones ejemplificativas anteriores y métodos sin apartarse del alcance de la invención, se propone que toda la materia contenida en la descripción anterior o mostrada en los dibujos acompañantes deba interpretarse como ilustrativa y no en un sentido limitante. Debe entenderse que las etapas descritas en la presente no se construyen como necesariamente requiriendo su desempeño en el orden particular tratado o ilustrado. También debe entenderse que las etapas adicionales o alternativas pueden emplearse con la presente invención.